[实用新型]一种航空发动机转子高速动平衡支承摆架

说明书

本实用新型提供了一种航空发动机转子高速动平衡支承摆架，其组成主要包括基本刚度架、上瓦盖、摆架体、T型截面卡座、附加刚度板簧、轴向刚度杆、测振传感器等部件。基本刚度架为整体式，它由轴承座下瓦座、支承杆簧和基本刚度架底托组成，其中支承杆簧采用变截面结构，提高了抗压稳定性。附加刚度板簧实现了支承摆架的可变刚度需求。轴向刚度杆形成了瓦座的轴向刚度、绕垂直轴和水平轴的扭转刚度。本实用新型的航空发动机转子高速动平衡支承摆架，适用于航空发动机转子特殊的滚动轴承支承结构，具有足够的机械振动灵敏度，满足了航空发动机转子的高速动平衡及卧式旋转试验需求。

技术领域

本实用新型涉及转子高速动平衡及航空发动机转子试验领域，具体而言，是一种高速动平衡机中的转子支承摆架，应用于航空发动机转子的高速动平衡与卧式旋转试验。该支承摆架是高速动平衡机的最核心部件，用于支承被平衡的转子，测量转子旋转时由不平衡量引起的振动信号。其主要技术要求为：适用于滚动轴承支承的航空发动机转子，尽量保持转子在其工作状态下所呈现的动态特性，具有足够的机械振动灵敏度。支承摆架设计的正确与否直接关系到其是否适用于平衡对象、测量结果正确与否、高速动平衡机的性能和平衡效率。

背景技术

高速动平衡机是专门用于挠性转子动平衡测量的设备。工程中许多高速旋转设备的转动件都是挠性转子，都需要进行高速动平衡以降低其运行时的机械振动。根据转子工作时支承轴承类型分，高速旋转设备有滑动轴承和滚动轴承两种支承方式。传统的高速动平衡机支承摆架只适用于滑动轴承支承，不适用于滚动轴承支承。

航空发动机是典型的滚动轴承支承的高速旋转机械，其转动件是典型的挠性转子，但目前没有合适的高速动平衡机用于该类转子的动平衡，其关键在于没有合适的支承摆架适用于这种转子的支承结构。

目前涡轮式航空发动机转子的动平衡，是靠叶片力矩排序、单轮盘及转子段的低速动平衡、严格的配合公差及准确的装配工艺来实现的，以期保证高速旋转下的平衡状态。但实际上，由于航空发动机零部件加工及装配难度大，最终往往难以达到理想的平衡状态，振动超差问题时有发生。因此，在航空发动机研发、制造和维修保养过程中，都十分渴望进行高速动平衡。

涡轮式航空及航天发动机转子与通用机械工业转子的主要区别在于它是由具有复杂结构的滚动轴承支承的，而不是由滑动轴承支承的。针对这种涡轮式航空及航天发动机转子的特殊平衡任务，高速动平衡支承摆架的设计需具备如下技术特征。

1）正确的径向刚度值。也就是支承摆架的径向刚度应与航空及航天发动机的实际径向刚度在同一量级。这样可以保证实际发动机转子在高速动平衡机上所展现的动态特性，与其实际工况近似；也可以保证支承摆架与发动机转子组成的振动系统的固有频率，高于发动机转子最高工作转速时所对应的频率；同时，支承摆架具有足够的机械振动灵敏度，所产生的振动信号幅值足以用于不平衡量的分解计算。

2）径向各向等刚度要求。即支承摆架的支承刚度在垂直方向及水平方向接近相等。这样的设计既与发动机转子的实际刚度特征一致，也可以避免发动机转子临界转速振动峰值被分裂，从而影响测量的正确性。

3）附加自由度上高刚度要求。径向刚度是直接影响航空发动机转子动特性的参数，径向振动是进行动平衡测量的参数，所以支承摆架的径向刚度设计值要准确。但在其它的附加自由度上，包括轴向刚度、绕垂直轴和水平轴的扭转自由度上的刚度，则要求高刚度值。只有这样，才能适应航空发动机转子特殊的滚动轴承支承结构，比如轴承面与支承摆架承载面不重合、同一支承摆架对应航空发动机两个轴承的组合轴承、带鼠笼式阻尼器的复杂轴承等。

4）可变刚度设计。为了拓宽支承摆架适用航空发动机转子参数的范围，为了满足航空发动机转子动特性研究中的支承刚度影响试验要求，支承摆架设计成可变刚度结构，除基本刚度外，还可施加两档附加刚度，从而实现一对支承摆架多档不同刚度。