一种航空发动机双转子动态特性研究实验平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种航空发动机双转子动态特性研宄实验平台。
【背景技术】
[0002]航空发动机为飞行器的动力装置,其健康状况和可靠性影响着飞行的安全;随着航空运输业的快速发展,飞行器的复杂程度和制造成本不断提高,航空发动机工作可靠性对企业运营成本的影响日益突出;因此,为了使发动机安全高效地运行,节省维修成本,就必须了解发动机的运行状况,掌握其变化规律和趋势,对关键部件实时状态监测与故障诊断。
[0003]航空发动机的转子系统一般都采用多转子结构,其中双转子结构应用较多;目前各高校和科研机构建立的双转子实验装置,绝大多数双转子实验装置均没有考虑基础运动的因素,并且在双转子结构中,内转子和外转子相互耦合及转速较高,转子振动复杂;采用此类实验装置进行动力学实验研宄,必然不能反映航空发动机在机动飞行条件下高低压双转子系统的动力学真实情况。
【发明内容】
[0004]针对上述情况,本实用新型的目的在于提供一种航空发动机双转子动态特性研宄实验平台,能反映航空发动机在机动飞行条件下高低压双转子系统的动力学真实情况实验装置;并且整体结构科学合理,生产工艺简便,制造成本较低,易于普及推广。
[0005]为了实现上述目的,一种航空发动机双转子动态特性研宄实验平台,它包括内转子、外转子、夹具、皮带轮、第一驱动电机、第二驱动电机、轴承座A、轴承座B、实验台基座和安全防护罩;所述内转子轴向穿过空心的外转子经第一联轴器与第一驱动电机连接;所述外转子经皮带轮、第二联轴器与第二驱动电机相连;所述第一驱动电机、第二驱动电机、轴承座A及轴承座B分别固定于实验台基座上。
[0006]为了实现结构、效果优化,其进一步的措施是:于所述皮带轮两端分别经轴承座A和轴承座B支撑于实验台基座上;所述外转子经夹具与皮带轮连接,该夹具是通过四个螺钉与外转子连接;所述第一驱动电机经第一联轴器驱动内转子运转,第二驱动电机经第二联轴器和皮带轮驱动外转子运转;所述内转子和外转子上分别设有电涡流传感器、压电式加速度传感器及电容传声器;在轴承座A及轴承座B上分别设有压电式加速度传感器;所述内转子和外转子之间设有用于连接及调整两者之间相对位置的滚珠轴承;所述内转子上装有低压压气机和低压涡轮,外转子上装有高压压气机和高压涡轮;所述安全防护罩设置在内转子和外转子的外侧;所述电祸流传感器、压电式加速度传感器及电容传声器分别经数据采集系统连接传输计算机。
[0007]本实用新型一种航空发动机双转子动态特性研宄实验平台,它主要包括内转子、外转子、夹具、皮带轮、第一驱动电机、第二驱动电机、轴承座A、轴承座B、实验台基座和安全防护罩;所述内转子轴向穿过空心的外转子经第一联轴器与第一驱动电机连接;所述外转子经皮带轮、第二联轴器与第二驱动电机相连;所述第一驱动电机、第二驱动电机、轴承座A及轴承座B分别固定于实验台基座上的技术方案;它能反映航空发动机在机动飞行条件下高低压双转子系统的动力学真实情况实验装置;并且整体结构科学合理,生产工艺简便,制造成本较低,易于普及推广。
[0008]本实用新型相比现有技术所产生的有益效果:
[0009]( I )本实用新型的动力学特性及转子结构方面与实际情况保持一致,有效避免了因形式差异而造成的实验结果失效;
[0010](II)本实用新型可通过调节夹具的安装位置,测量不同情况下外转子不对中、不平衡情况下的振动,从而分析其振动特性,为故障模拟分析提供了科学的数据;
[0011](ΠΙ)本实用新型所述内转子和外转子上均设有电涡流传感器、电容传声器,可用来测量系统振动信号和噪声信号,便于更全面的故障演化机理、信号特征提取方法、早期故障诊断方法、健康维护方法与策略研宄;
[0012](IV)本实用新型整体结构科学合理,生产工艺简便,制造成本较低,无环境污染,易于普及推广。
[0013]本实用新型广泛适用于航空发动机双转子结构的模拟故障分析、健康维护方法与策略研宄。
[0014]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的俯视结构图。
[0016]图2为本实用新型的主视结构图。
[0017]图3为本实用新型的双转子结构示意图。
[0018]图中:1-第二驱动电机,2_第二联轴器,3_轴承座A,4_皮带轮,5_夹具,6_外转子,7-内转子,8-电涡流传感器,9-第一联轴器,10-第一驱动电机,11-轴承座B,12-实验台基座,13-安全防护罩,14-低压压气机,15-高压压气机,16-燃烧室,17-高压涡轮,18-低压涡轮,19-压电式加速度传感器,20-电容传声器。
【具体实施方式】
[0019]参照附图,本实用新型是这样实现的:一种航空发动机双转子动态特性研宄实验平台,它主要包括内转子7、外转子6、夹具5、皮带轮4、第一驱动电机10、第二驱动电机1、轴承座A3、轴承座B11、实验台基座12和安全防护罩13 ;所述内转子7轴向穿过空心的外转子6经第一联轴器9与第一驱动电机10连接;所述外转子6经皮带轮4、第二联轴器2与第二驱动电机I相连;所述第一驱动电机10、第二驱动电机1、轴承座A3及轴承座Bll分别固定于实验台基座12上。
[0020]如图1所示,本实用新型的皮带轮4两端分别经轴承座A3和轴承座Bll支撑于实验台基座12上,可有效保证皮带轮4运转平稳;所述外转子6经夹具5与皮带轮4连接,该夹具5是通过四个螺钉与外转子6连接固定;所述第一驱动电机10经第一联轴器9驱动内转子7运转,第二驱动电机I经第二联轴器2和皮带轮4驱动外转子6运转;所述内转子7和外转子6上分别设有电涡流传感器8用于采集转子的转速、压电式加速度传感器19用于采集振动加速度信号及电容传声器20用于采集噪声信号;在轴承座A3及轴承座Bll上分别设有压电式加速度传感器19用于采集振动加速度信号;所述内转子7和外转子6之间设有用于连接及调整两者之间相对位置的滚珠轴承,可保证转子系统运转平稳、连接牢固可靠;所述内转子7上装有低压压气机14和低压涡轮18,外转子6上装有高压压气机15和高压涡轮17,该结构能真实反映双转子的实际运行情况。
[0021]结合附图,本实用新型的工作原理是:第二驱动电机I输出的动力经输出轴、第二联轴器2、皮带轮4传递给外转子6,从而驱动外转子6转动,第一驱动电机10输出的动力经输出轴、第一联轴器9传递给内转子7,从而驱动内转子7转动;在实验过程中整个实验平台旋转部
件外侧加装安全防护罩13,可避免在试验过程中旋转部件因意外飞脱误伤及试验人员和损坏实验设备。
[0022]实施例1航空发动机外转子振动特性研宄
[0023]第二驱动电机I功率为30kw,额定转速为2950r/min,无极可调;启动第二驱动电机1,第二驱动电机I输出的动力经输出轴、第二联轴器2、皮带轮4传递给外转子6,从而驱动外转子6转动;外转子系统由三级高压压气机15、外转子轴和一级高压涡轮17组成,模拟航空发动机外转子的运行;由安装在外转子轴上的电涡流传感器8,实时监测转子系统的转速;由安装在外转子轴、轴承座A3及轴承座Bll上的压电式加速度传感器19,采集振动加速度信号;由安装在外转子6轴上的电容传声器20,采集噪声信号,连接传感器输出线至数据采集系统,数据采集系统将采集的信号转换为数字信号后,通过网线将数据传输到计算机数据采集软件,通过对采集的信号进行分析,就可以分析外转子6的振动噪声特性。
[0024]实施例2航空发动机内转子振动特性研宄
[0025]第一驱动电机10的功率为30kw,额定转速为2950r/min,无极可调;启动第一驱动电机10,第一驱动电机10输出的动力经输出轴、第一联轴器9传递给内转子7,从而驱动内转子7转动;内转子7由三级低压压气机14、低压转子轴和一级低压涡轮18组成,模拟航空发动机内转子运行;由安装在内转子7轴上的电涡流传感器8,实时监测转子系统的转速;由安装在内转子7轴上的压电式加速度传感器19,采集振动加速度信号;由安装在内转子7轴上的电容传声器20,采集噪声信号,连接传感器输出线至数据采集系统,数据采集系统将采集的信号转换为数字信号后,通过网线将数据传输到计算机数据采集软件,通过对采集的信号进行分析,就可以分析内转子7的振动噪声特性。
[0026]实施例3航空发动机整机振动特性研宄
[0027]同时启动第一驱动电机10、第二驱动电机1,两电机同步正转,模拟航空发动机双转子系统的运行;由安装在内外转子轴上的电涡流传感器8,用来实时监测双转子系统的转速;由安装在外转子轴、轴承座和内转子轴上的压电式加速度传感器19,采集振动加速度信号;由安装在外转子轴和内转子轴上的电容传声器20,采集噪声信号,连接传感器输出线至数据采集系统,数据采集系统将采集的信号转换为数字信号后,通过网线将数据传输到计算机数据采集软件,通过对采集的信号进行分析,就可以分析航空发动机整机的振动噪声特性。
[0028]实施例4航空发动机关键零部件的模态分析
[0029]应用模态测试系统对航空发动机的关键零部件进行试验,连接传感器输出线至数据采集系统,通过应用模态测试系统中模态测试模块(MTC Hammer)进行数据采集以及自带的分析模块(Modal analysis)对数据进行处理分析处理就可以得出航空发动机关键零部件的固有频率和振型。
[0030]实施例5航空发动机整机模态分析
[0031]应用模态测试对航空发动机的整机各关键点进行试验,连接传感器输出线至数据采集系统,通过应用模态测试中模态测试模块(MTC Hammer)进行数据采集以及自带的分析模块(Modal analysis)对数据进行处理分析处理就可以得出航空发动机的整机的固有频率和振型。
【主权项】
1.一种航空发动机双转子动态特性研宄实验平台,其特征在于包括内转子(7)、外转子(6)、夹具(5)、皮带轮(4)、第一驱动电机(10)、第二驱动电机(1)、轴承座A(3)、轴承座B(11)、实验台基座(12)和安全防护罩(13);所述内转子(7)轴向穿过空心的外转子(6)经第一联轴器(9)与第一驱动电机(10)连接;所述外转子(6)经皮带轮(4)、第二联轴器(2)与第二驱动电机(I)相连;所述第一驱动电机(10)、第二驱动电机(1)、轴承座A (3)及轴承座B (11)分别固定于实验台基座(12)上。2.据权利要求1所述的一种航空发动机双转子动态特性研宄实验平台,其特征在于所述皮带轮(4)两端分别经轴承座A (3)和轴承座B (11)支撑于实验台基座(12)上。3.据权利要求1所述的一种航空发动机双转子动态特性研宄实验平台,其特征于所述外转子(6)经夹具(5)与皮带轮(4)连接,该夹具(5)是通过四个螺钉与外转子(6)连接。4.权利要求1所述的一种航空发动机双转子动态特性研宄实验平台,其特征在于所述第一驱动电机(10)经第一联轴器(9)驱动内转子(7)运转,第二驱动电机(I)经第二联轴器(2)和皮带轮(4)驱动外转子(6)运转。5.权利要求1所述的一种航空发动机双转子动态特性研宄实验平台,其特征在于所述内转子(7)和外转子(6)上分别设有电涡流传感器(8)、压电式加速度传感器(19)及电容传声器(20);在轴承座A (3)及轴承座B (11)上分别设有压电式加速度传感器(19)。6.利要求I所述的一种航空发动机双转子动态特性研宄实验平台,其特征在于所述内转子(7)和外转子(6)之间设有用于连接及调整两者之间相对位置的滚珠轴承。7.利要求I所述的一种航空发动机双转子动态特性研宄实验平台,其特征在于所述内转子上装有低压压气机(14)和低压涡轮(18),外转子上装有高压压气机(15)和高压涡轮(17)。8.利要求I所述的一种航空发动机双转子动态特性研宄实验平台,其特征在于所述安全防护罩(13)设置在内转子(7)和外转子(6)的外侧。9.利要求5所述的一种航空发动机双转子动态特性研宄实验平台,其特征在于所述电涡流传感器(8 )、压电式加速度传感器(19 )及电容传声器(20 )分别经数据采集系统连接传输计算机。
【专利摘要】一种航空发动机双转子动态特性研究实验平台,它包括内转子、外转子、夹具、皮带轮、第一驱动电机、第二驱动电机、轴承座A、轴承座B、实验台基座和安全防护罩;内转子轴向穿过空心的外转子经第一联轴器与第一驱动电机连接;外转子经皮带轮、第二联轴器与第二驱动电机相连;第一驱动电机、第二驱动电机、轴承座A及轴承座B分别固定于实验台基座上;它能反映航空发动机在机动飞行条件下高低压双转子系统的动力学真实情况实验装置;并且整体结构科学合理,生产工艺简便,制造成本较低,易于普及推广;可广泛适用于航空发动机双转子结构的模拟故障分析、健康维护方法与策略研究。
【IPC分类】G01M13/02
【公开号】CN204705483
【申请号】CN201520376477
【发明人】蒋玲莉, 黄杰, 韩清凯, 李学军, 冯和英, 唐思文
【申请人】湖南科技大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月5日