[发明专利]一种转子支承系统动力学相似测试实验台及测试方法

说明书

技术领域

本发明属于大型旋转机械中转子支撑系统振动测试技术领域，特别是涉及一种基于动力学相似理论的转子支承系统动力学相似测试实验台及测试方法。

背景技术

转子支撑系统作为燃气轮机、航空发动机及压缩机等大型旋转机械的重要组成部分，其性能的好坏直接影响大型旋转机械的整体性能，在实际应用过程中，由于转子的偏心、初始弯曲等，转子会在旋转过程中产生振动并伴随着噪声，轻则降低设备的使用寿命及工作效率，重则会造成设备损坏而引起重大安全事故。

现阶段，转子支承系统振动测试实验装置只能实现固有频率测试，无法测试振型，由于转子支撑系统尺寸普遍较大，临界转速较高，导致高阶临界转速的测试非常困难，而现有的转子支承系统振动测试实验台还不够完善。

随着对大型旋转机械性能越来越高的要求，大型旋转机械的研发也逐渐成为热点，对于大尺寸的转子支承系统，其固有频率普遍很高，在设计研究过程中对其直接进行实验，成本高且实验周期大大延长。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种转子支承系统动力学相似测试实验台及测试方法，本发明不但能够满足转子支承系统的固有频率测试，还可满足振型的测试，同时能够实现转子支承系统高阶临界转速的测试，在结合动力学相似理论后，对动力学相似模型进行测试，来预测转子支承系统原型的振动特性和故障特性，降低了实验成本，缩短了试验周期。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种转子支承系统动力学相似测试实验台，包括底座、驱动电机、轴承座、联轴器、电涡流传感器及加速度传感器，所述驱动电机通过电机支座安装在底座上，联轴器设置在驱动电机的动力输出轴上；所述轴承座为两组，两组轴承座均位于驱动电机动力输出轴的中心轴线上，轴承座通过轴承座支座设置在底座上，联轴器与轴承座相对应；所述电涡流传感器位于两组轴承座之间，电涡流传感器通过传感器支架安装在底座上；所述电涡流传感器与模型转盘相对应，所述加速度传感器与模型转轴相对应，所述轴承座与模型轴承相对应。

在所述底座上设置有若干T型槽，电机支座、轴承座支座及传感器支架均通过T型槽固装在底座上。

采用所述的转子支承系统动力学相似测试实验台的测试方法，包括如下步骤：

步骤一：选定研究用的原型转子支承系统，同时记录下原型转子支承系统的相关参数，包括原型转轴、原型转盘及原型轴承的相关参数；

步骤二：根据动力学相似原理，通过原型转子支承系统的相关参数，确定实验用的模型转子支承系统相关参数；

步骤三：依照步骤二中确定的模型转子支承系统的相关参数，制造加工出实验用的模型转轴和模型转盘，选配相应支撑刚度的模型轴承；

步骤四：对模型转子支承系统进行测试，包括固有频率测试、振型测试及临界转速测试：

1）模型转子支承系统的固有频率测试及振型测试

测试前，先将模型转子支承系统安装到实验台上，通过模型轴承和轴承座配合安装，使模型转轴和模型转盘固定在底座上，通过联轴器将模型转轴与驱动电机动力输出轴连接在一起；

将加速度传感器等间距固定在模型转轴上，利用激振力锤对模型转轴进行敲击，激振力锤会将敲击模型转轴产生的数据，通过数据线传输到计算机，并通过计算机对采集的数据进行处理，即可得到模型转子支承系统的固有频率ω_m和振型；

2）模型转子支承系统的临界转速测试

将传感器支架调整到模型转盘侧部，令电涡流传感器的数据采集端正对模型转盘，启动驱动电机，通过驱动电机带动模型转轴和模型转盘旋转，驱动电机的转速从低逐渐增高，在模型转子支承系统转速逐渐变化过程中，电涡流传感器不断的将数据传输到计算机，通过计算机对采集的数据进行处理，最终得到模型转子支承系统的临界转速n_cm；

步骤五：通过对模型转子支承系统进行固有频率测试、振型测试及临界转速测试所得的测试结果，预测原型模型转子支承系统的固有频率、振型及临界转速。

步骤二中所述的根据动力学相似原理，通过原型转子支承系统的相关参数，确定实验用的模型转子支承系统相关参数，具体包括如下步骤：

步骤A：确定模型转子支承系统中模型转轴尺寸参数

模型转轴尺寸参数相似关系为：

λ_l=l_im/l_ip

λ_d=d_im/d_ip