[发明专利]一种可调支点动载荷旋转激励装置

说明书

本发明公开一种包括转子试验台，转子试验台上依次设置有驱动机构、输入机构、调整机构、输出机构和目标待测件，驱动机构上固接有转轴，转轴依次贯穿在所述输入机构、调整机构、输出机构和目标待测件内；本发明中，转子激励主要来源于轮盘主惯性轴倾斜所产生的旋转惯性力矩，利用激励输出轴承上产生的大支点动载荷对目标待测件施加激励，并可通过倾角调整垫片控制惯性轴倾斜程度，实现激励的快速、可控调节。相较一般激振器，本发明不仅能够更准确模拟转子旋转激励载荷特征，且有效解决不平衡式旋转激振装置在超临界高转速状态因“质心转向”而存在的输出激励降低问题。且结构设计精巧，加工装配方便，同时具备对目标待测件刚度变化的低敏感性。

技术领域

本发明涉及旋转机械试验技术领域，特别涉及一种可调支点动载荷的旋转激励装置。

背景技术

随着航空发动机高速旋转动力机械技术发展，高速柔性转子产生大支点动载荷激励，经支点轴承作用于承力结构，导致愈加复杂响应特征。这推动着对高速转子激励、结构系统响应特性与振动响应控制等相关理论和试验研究的不断深入。能够在试验中模拟高速转子旋转激励特征的激振器，成为旋转机械动力特性试验研究领域的迫切需求。

目前发展有电磁式、电液式、气动式和液压式等多类成熟的顶杆作动式激振器，能够在宽频段内实现不同幅值激励载荷施加；不过，其激励载荷仅沿顶杆直线方向作用，与转子旋转状态下支点动载荷激励特征存在本质区别。旋转激振器更能准确模拟转子径向周期性激励特征，在旋转机械动力特性试验中得到较广泛应用([1]丁喆,罗忠,于长帅,等。一种弹性支承转子系统不平衡激励试验台及其弹性环刚度的测量方法:中国,CN110567660B[P].2021-09-07.)。一般旋转激振器基本原理是利用质量偏心产生的支点载荷进行激振，通过改变轮盘不平衡量对输出激励力进行调节([2]刘占生,张广辉,王晓伟,等。一种快速调节激励力的旋转激振器:中国,CN108144832A[P].2016-12-05.)。此类旋转激振器与低速亚临界刚性转子特征一致，振动激励来源于转子不平衡量，能够通过设置轮盘不平衡量实现亚临界低速转子激励特征的模拟与调节([3]华志平,郑海洋,王洪强,等.一种转子不平衡故障模拟实验台:中国,CN212567790U[P].2021-02-19。)。

相关研究表明，超临界高速转子旋转激励下，结构系统具有更丰富的振动响应特征，更易造成承力结构系统损伤失效。然而，对于质量偏心式旋转激振器，其不平衡转子在远离临界转速的范围内振动响应通常较小；尤其在超临界高转速状态下，不平衡旋转结构存在质心转向，使转子激励迅速降低，且对不平衡量变化不敏感，因而无法实现高转速下大激励载荷的施加与调节。理论与仿真研究表明，对于航空发动机中工作于超临界状态的高速转子，质心转向后，其激励载荷主要来源于主惯性轴倾斜产生的旋转惯性力矩([4]闫琦.高速转子系统结构特征及其动力学特性研究[D].北京:北京航空航天大学,2021:44-53.)，激起高振动响应。目前，尚未见此类基于旋转惯性力矩的支点动载荷激励装置，而所采用不平衡式旋转激振器难以实现此类激励特征模拟，无法满足航空发动机等超临界高速转子激励下结构系统动力特性试验需求。

因而，有必要专门针对超临界高速转子旋转惯性激励特征，设计可模拟其支点动载荷激励特征的旋转激励装置，以提高对高速旋转激励下结构系统动力特性试验测试能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种可调支点动载荷旋转激励装置，以解决上述现有技术存在的问题，本发明基于主惯性轴倾斜转子在高转速超临界状态下的旋转惯性力矩激励原理，创新性地提出了轮盘主惯性轴倾斜的装配方法和倾斜角调节方法，利用转子主惯性轴倾斜产生的陀螺力矩，使之在高转速超临界状态下，能够在支点处作用有较大的动载荷，并利用这一支点动载荷输出激励，实现对被测对象的激振作用。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种可调支点动载荷旋转激励装置，包括转子试验台，所述转子试验台上依次设置有驱动机构、输入机构、调整机构、输出机构和目标待测件，所述驱动机构上固接有转轴，所述转轴依次贯穿在所述输入机构、调整机构、输出机构和目标待测件内；