[发明专利]双转子结构涡轴发动机不平衡特性模拟装置及其设计方法

摘要

本发明公开了一种双转子结构涡轴发动机不平衡特性模拟装置，包括内外转子、测试系统；内转子从外转子内穿过，内外转子安装在移动式轴承座上；内外转子上设有多级可拆卸对开式圆盘，圆盘端面上开有多个环形槽，配重块采用螺栓拧入环形槽内的防松螺母中固定；测试系统包括加速度传感器、电涡流位移传感器及控制柜。本发明基于转子临界转速与振型相似原则，通过移动圆盘在光轴上位置、调整移动式轴承座位置、更换圆盘大小等方式，匹配模拟出实际涡轴发动机压气机、燃气涡轮和自由涡轮的动力学特性，多个转盘不平衡大小、轴向位置、相位差参数及相互间的任意组合形式，实现多种双转子机型结构形式下涡轴发动机转子不同阶次振型不平衡特性模拟。

主权项

1.一种双转子结构涡轴发动机不平衡特性模拟装置的设计方法，包括以下步骤：（1）根据涡轴发动机双转子实际结构形式，基于转子动力学相似的设计原则，将转子简化为简支梁，则转子的临界转速公式为：其中k为刚度，m为质量，g为重力加速度，为圆盘重量引起静挠度,其中F为载荷，l为跨距，EI为弯曲刚度；由此可知，通过改变质量、刚度、跨距以及载荷分布，即可调整转子系统的临界转速；（2）通过移动圆盘在轴上的位置，以及改变轴承座之间的距离来改变转子系统的刚度；通过改变圆盘的大小来改变质量m；通过调整轴承座的位置来改变跨距l；通过调整圆盘在光轴上的质量分布来改变载荷F；调整与匹配圆盘、轴承座、直线光轴的基本尺寸与相对位置，使设计的模拟实验装置前两阶转子临界转速与工作转速之比等于被模拟的涡轴发动机转子前两阶转子临界转速与工作转速之比；（3）外转子一阶振型为筒形刚体振型，二阶振型为双锥形刚体振型；内转子一阶振型为没有节点的弯曲振型，二阶振型为一个节点的弯曲振型；根据原型机振型，使模拟实验装置转子和原型机对应的转子前两阶振型相似；靠近振型偏离轴线中心最大处对不平衡敏感度最高，添加不平衡效果最明显，得到不平衡特性最佳。