[发明专利]一种燃气轮机拉杆转子的预紧力-螺母拧紧力矩标定系统

说明书

本发明为现有技术拉杆转子拉杆预紧力标定成本高、难以操作的弊端，公开了一种适用于燃气轮机拉杆转子的拉杆预紧力‑拧紧力矩的标定系统及其实施方法，包括刚性支座、拉杆、螺母、螺母垫圈、燃气轮机拉杆转子的等效被连接件、千分表，本发明对拉杆转子，尤其是周向拉杆转子的预紧力和螺母拧紧力矩提供了一种标定装置。该装置简易、成本较低，且标定精度高。具有一定的应用价值，特别是现有商业软件在拉杆计算中，以预紧力为施加单元，而试验过程中以拧紧力矩为施加单元。本专利提供了二者的标定桥梁，具有较高的工程价值。

技术领域

本发明属于燃气轮机拉杆转子动力学建模技术领域，涉及一种预紧力-螺母拧紧力矩标定系统，尤其涉及一种适用于燃气轮机拉杆转子的预紧力-螺母拧紧力矩标定系统。

背景技术

拉杆转子因强度好、刚度大、轮盘材料选择灵活等优点，在航空发动机及重型燃气轮机中获得了广泛的应用。与整体转子不同，拉杆转子在结构上不是一个连续的整体，采用整体转子建模方法得到的结果与拉杆转子实际试验结果有较大差异。

针对拉杆转子的研究，通常采用有限单元法进行数值模型。但在有限单元法中，拉杆预紧力通过预紧力单元进行施加，而实际试验过程中，预紧力是通过力矩扳手对拉杆的预紧螺母进行施加，二者并不完全相同，因此为了理论计算与试验验证的必要性，需对拉杆转子的预紧力-拧紧力矩进行标定。

涉及预紧力-拧紧力矩的研究，虽然一定程度上都有其实用性，但也存在其各自的缺点和不足。例如中国发明专利CN201410602234.3，公开了一种预紧力与预紧力矩关系标定装置及标定方法，该专利能够保证分离装置施加预紧力矩时分离螺母和连接螺栓相对与被连接结构的运动状态保持一致，使标定结果更真实；且不会随这分离装置发生扭转；能够保证分离装置施加预紧力矩时分离螺母和连接螺栓相对与被连接结构的运动状态保持一致；并自动绘制预紧力和预紧力矩关系的曲线。然而该专利针对的是火箭分离器分离装置而不是燃气轮机拉杆转子，火箭分离器属于火箭总体结构中的静子部分，不参与旋转，不会面临高温条件；而燃气轮机拉杆转子通常工作在超高转速下，对预紧力的需求更大，且精度要求更高。此外，该专利采用的是压力传感器测量拉杆预紧力，而压力传感器受温度影响较大，在高温条件下，压力传感器的精度会大大降低，故压力传感器对拉杆转子并不适用。

再比如中国发明专利申请CN201710543487.1，该专利申请公开了一种盘式周向拉杆转子拉杆预紧力的标定方法及标定系统，通过组装拉杆预紧力标定装置并连接拉杆预紧力的采集处理系统，将扭矩值和拉杆预紧力拟合，得到拧紧螺母扭矩与拉杆预紧力的关系式，从而将要对拉杆转子施加的预紧力转化为拧紧螺母扭矩，完成拉杆预紧力的标定，以便燃气轮机拉杆转子装配时能按照该关系式找出施加预紧力时所要对螺母施加的扭矩的大小。然而该专利申请采用的是对拉杆施加特定预紧力，测量预紧力矩的方式，该方法施加预紧力时很方便，但是测量预紧力矩时，需要用到复杂且昂贵的网络分布式集散仪。此外，该专利申请的测量点为拉杆螺母处的力矩，并以整个转子为研究对象，在转子上施加力矩等情况，通常整个拉杆转子结构的重量为80～200kg，该方法笨重且难以实施。

发明内容

针对现有技术的上述缺点和不足，本发明所要解决的技术问题为：克服现有技术拉杆转子拉杆预紧力标定成本高、难以操作的弊端，通过建立有限元模拟中常用的预紧力和实验中常用的螺母拧紧力矩之间的关系，在最大限度上降低测量成本，使拉杆转子的预紧力和拧紧力矩的标定更加清晰简单。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种适用于燃气轮机拉杆转子的预紧力-螺母拧紧力矩标定系统，实际燃气轮机拉杆转子包括拉杆转子轮盘和多个周向分布的拉杆，所述标定系统至少包括刚性支座、拉杆、螺母、螺母垫圈、燃气轮机拉杆转子的等效被连接件、千分表，其特征在于，

所述燃气轮机拉杆转子的等效被连接件为圆柱体，其材料与实际燃气轮机拉杆转子轮盘相同，实际燃气轮机拉杆转子轮盘的转动惯量I为所述燃气轮机拉杆转子的等效被连接件转动惯量的n倍，n大于1；