CN106768935B - 具有柔性支撑的转子实验台 - Google Patents

具有柔性支撑的转子实验台 Download PDF

Info

Publication number
CN106768935B
CN106768935B CN201611110583.9A CN201611110583A CN106768935B CN 106768935 B CN106768935 B CN 106768935B CN 201611110583 A CN201611110583 A CN 201611110583A CN 106768935 B CN106768935 B CN 106768935B
Authority
CN
China
Prior art keywords
support
rotor
flexible
spring
compression spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611110583.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106768935A (zh
Inventor
杜文辽
李利军
孟凡念
赵峰
梅向阳
王良文
李�浩
王巧花
刘成良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhengzhou University of Light Industry
Original Assignee
Zhengzhou University of Light Industry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhengzhou University of Light Industry filed Critical Zhengzhou University of Light Industry
Priority to CN201611110583.9A priority Critical patent/CN106768935B/zh
Publication of CN106768935A publication Critical patent/CN106768935A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106768935B publication Critical patent/CN106768935B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

一种具有柔性支撑的转子实验台，包括转子***和实验台底座，其特征在于，所述转子***和实验台之间设置有柔性支撑装置，该实验台适用于旋转机械故障诊断技术领域，提供了一种具有柔性支撑、刚度可调功能的转子实验台，由柔性支撑装置、转子***等构成，可研究振动、转速、扭矩和对中偏移对转子装置的影响。本发明结构简单，生产及使用成本低，操作方便，实用性强，在旋转机械设备的动态实验研究及教学领域有着广阔的应用前景，具有较强的推广及应用价值。

Description

具有柔性支撑的转子实验台
技术领域
本发明涉及旋转机械性能测试及故障诊断的技术领域，特别涉及一种具有柔性支撑的转子实验台。
背景技术
转子是回转机械当中不可或缺的组成部分，而且转子***也是回转机械中很容易出故障的部分。整个机器的运转状况受转子***运转状况的影响很大，对转子***的性能测试和故障诊断是保证旋转机械安全可靠工作的重要保证。
通常的研究认为转子的支撑结构是刚性的，没有考虑支撑刚度对***运动特性的影响。但现实情况下，在不同的安装环境下转子支撑结构的刚度是不同的。在某些柔性支撑下，转子的运动特性更为复杂，常表现出非线性动力学行为。研究转子***在不同的刚度支撑环境下的动力学行为，将会更准确掌握***的动态特性。目前高校和科研、企业机构建立的转子试验装置多是刚性支撑，针对柔性支撑的转子试验台很少，特别是没有涉及柔性支撑、刚度可调功能的转子实验结构。
因此，有必要结合柔性支撑结构的特点，设计一种具有柔性支撑功能的转子试验台，特别是柔性支撑、刚度可调的转子试验台。为转子故障的理论计算提供较好的参考数据。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有柔性支撑的转子实验台。
本发明的技术方案是：一种具有柔性支撑的转子实验台，包括转子***和实验台底座，其特征在于，所述转子***和实验台底座之间设置有柔性支撑装置。
优选的，所述柔性支撑装置包括两个具有相同结构的第一柔性支撑装置和第二柔性支撑装置。
优选的，所述第一柔性支撑装置或第二柔性支撑装置包括用螺栓固定在实验台底座上的下底座和支撑转子***的上支板，所述下底座和上支板之间设置有液压缸和若干个均布在液压缸周围的圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置。
优选的，所述下底座的横截面为工字形，所述液压缸位于下底座的中心，所述若干个圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置分别为第一圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置、第二圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置、第三圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置和第四圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置，且分别设在下底座的四个角处。
优选的，所述圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置包括中空且上端密封的上支撑、位于上支撑内部的弹簧、中空结构的下支撑、和与下支撑的底部用螺栓连接的弹簧底座，所述上支撑的下端套在下支撑内部，所述上支撑和弹簧之间设置有上挡圈，所述弹簧底座和弹簧之间设置有下挡圈。
优选的，所述圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置还包括卡簧，所述上支撑为上端密封且向四周延伸有边沿、下端开口的圆筒形结构，所述下支撑为上端开口、下端开口且向四周延伸有边沿的圆筒形结构，所述上支撑的下端是外侧与下支撑下端的内侧均设有环形缺口，所述卡簧的竖直部分伸入到上支撑和下支撑之间，所述卡簧的水平部分位于下支撑和弹簧底座之间，所述卡簧的上端和下支撑的环形缺口上端之间留有空隙并设置有弹簧垫。
优选的，所述上支撑通过螺栓与上支板连接，所述弹簧底座通过螺栓与下底座连接。
优选的，所述液压缸分别通过螺栓与上支板和下底座连接。
优选的，所述液压缸通过液压***来控制。
优选的，所述液压***依次包括液压缸、位移传感器、输入模块、计算机***、输出模块、比例放大器、液压锁、三位四通换向阀、单向阀、定量泵、过滤器和溢流阀。
本发明的有益效果是：
本发明的一种具有柔性支撑的转子实验台，该实验台适用于旋转机械故障诊断技术领域，提供了一种具有柔性支撑、刚度可调功能的转子实验台，由柔性支撑装置、转子***等构成，可研究振动、转速、扭矩和对中偏移对转子装置的影响。本发明结构简单，生产及使用成本低，操作方便，实用性强，在旋转机械设备的动态实验研究及教学领域有着广阔的应用前景，具有较强的推广及应用价值。
附图说明
图1为本发明具有柔性支撑的转子实验台的结构示意图；
图2为本发明第一柔性支撑装置的俯视图；
图3为本发明柔性支撑装置中圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置的主视图；
图4为本发明柔性支撑装置中液压***原理图；
图中：1.上支板、2.实验台底座、4.下底座、6.第一圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置、7.第二圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置、10.第三圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置、12.第四圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置、13.上支撑、14.上挡圈、15.弹簧、16.弹簧垫、17.卡簧、18.下支撑、19.弹簧底座、20.下挡圈、21.液压缸、22.位移传感器、23.输入模块、24.计算机***、25.输出模块、26.比例放大器、27.液压锁、28.三位四通换向阀、29.单向阀、30.定量泵、31.过滤器、32.溢流阀。
具体实施方式
本发明的具体实施方式参见图1-4：
一种具有柔性支撑的转子实验台，如图1和图2所示，包括转子***和实验台底座2，其特征在于，所述转子***和实验台之间设置有柔性支撑装置，柔性支撑装置可以对转子***刚度进行调节。针对转子不同的故障形式，研究不同支撑刚度下转子***的动力学行为，更好指导实际。
优选的，所述柔性支撑装置包括两个具有相同结构的第一柔性支撑装置和第二柔性支撑装置，第一柔性支撑装置与第二柔性支撑装置分别布置在实验台左右，便于实现转子***两端需要具有不同支撑刚度的情况。
优选的，所述第一柔性支撑装置或第二柔性支撑装置包括用螺栓固定在实验台底座2上的下底座4和支撑转子***的上支板1，所述下底座4和上支板1之间设置有液压缸21和若干个均布在液压缸21周围的圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置。
优选的，所述下底座4的横截面为工字形，所述液压缸21位于下底座4的中心，所述若干个圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置分别为第一圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置6、第二圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置7、第三圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置10和第四圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置12，且分别设在下底座4的四个角处，通过调整圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置个数和控制液压缸21准确的伸出长度组合起来调节转子实验台第一柔性支撑装置或第二柔性支撑装置的刚度。
如图3所示，优选的，所述圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置包括中空且上端密封的上支撑13、位于上支撑13内部的弹簧15、中空结构的下支撑18、和与下支撑18的底部用螺栓连接的弹簧底座19，所述上支撑13的下端套在下支撑18内部，所述上支撑13和弹簧15之间设置有上挡圈14，所述弹簧底座19和弹簧15之间设置有下挡圈20，通过更换圆柱螺旋压缩弹簧的弹簧15来具体调节相应圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置的单个支撑刚度。
优选的，所述圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置还包括卡簧17，所述上支撑13为上端密封且向四周延伸有边沿、下端开口的圆筒形结构，所述下支撑18为上端开口、下端开口且向四周延伸有边沿的圆筒形结构，所述上支撑13的下端是外侧与下支撑18下端的内侧均设有环形缺口，所述卡簧17的竖直部分伸入到上支撑13和下支撑18之间，所述卡簧17的水平部分位于下支撑18和弹簧底座19之间，所述卡簧17的上端和下支撑18的环形缺口上端之间留有空隙并设置有弹簧垫16。
优选的，所述上支撑13通过螺栓与上支板1连接，所述弹簧底座19通过螺栓与下底座4连接。
优选的，所述液压缸21分别通过螺栓与上支板1和下底座4连接。
如图4所示，优选的，所述液压缸21通过液压***来控制。
优选的，所述液压***依次包括液压缸21、位移传感器22、输入模块23、计算机***24、输出模块25、比例放大器26、液压锁27、三位四通换向阀28、单向阀29、定量泵30、过滤器31和溢流阀32，所述液压缸21由液压***实现液压缸21准确的伸出长度来调节所述液压缸21的单个支撑刚度，所述液压***通过比例放大器26和三位四通换向阀28来控制流量和流向。
本发明的调节过程：
步骤一、在转子试验台要模拟的支持刚度C已知的情况下，计算起作用的圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置的个数、起作用的圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置的支撑刚度和液压缸21的支撑刚度。所有圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置与液压缸21是处于并联状态，所以第一柔性支撑装置的支撑刚度等于所有圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置的支撑刚度和液压缸21的支撑刚度之和。通过改变起作用的圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置的个数来大幅度的调节支撑刚度和控制液压缸21准确的伸出长度来细调支撑刚度。
每一个平台的支撑总刚度为：
C＝CT+K×N1 (1)
C——为已知的要模拟试验台的总刚度；
N1——圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置的个数；
CT——为液压缸21的支撑刚度；
K——为圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置的支撑刚度。
根据已知的要模拟试验台的总刚度C由公式(1)来分配圆柱螺旋压缩弹簧个数及刚度和液压缸的刚度。由具体情况可以先确定圆柱螺旋压缩弹簧的个数N1，再由圆柱螺旋压缩弹簧的工具书查找符合K*N1<C的最大圆柱螺旋压缩弹簧支撑刚度K，从而由公式(1)确定液压缸的支撑刚度CT。
步骤二、如图1和图2所示，在第一柔性支撑装置中上支板1和第一圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置6、第二圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置7、第三圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置10、第四圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置12分别用螺栓连接。在调节刚度时先将上支板1从第一圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置6、第二圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置7、第三圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置10、第四圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置12的螺栓上拆下。
步骤三、圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置的主视图如图3示。将步骤一求出的N1个圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置的上支撑13和上挡圈14从圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置上卸下，根据所需调节的刚度，计算要用的弹簧15。N1个圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置中弹簧15的选用，都可有弹簧15的刚度计算公式(2)确定。
圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置的支撑刚度为：
其中D2、d、n、G分别是弹簧15中经，簧丝直径、有效工作圈数和材料的切变模量。
因为弹簧15的刚度K已在步骤一中确定，由公式(2)查相应的工具书得来的参数选定要用的弹簧15，并将选定的弹簧15安装在圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置的下支撑18和下挡圈20里，再将上支撑13和上挡圈14装上。至此N1个圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置的支撑刚度调整完成。
步骤四、液压***采用比例放大器26、三位四通换向阀28和位移传感器22，通过PID控制来实现液压缸21准确的伸出长度。利用液压缸21准确的伸出长度来细调支撑刚度。液压缸21的支撑刚度由公式(3)计算：
VL1、VL2——分别为液压锁27(26)与液压缸21(20)大端和小端之间液压管路中的液压油体积；
V1——液压缸21大端液压油体积；
V2——液压缸21小端液压油体积；
A1——液压缸21大端活塞面积；
A2——液压缸21小端活塞面积；
S——液压缸21总行程；
X——液压缸21行程。
因为其中VL1、VL2、A1和A2是恒定，V1和V2与活塞的位置有关，所以液压缸21的支撑刚度也会随之变化。所以在液压缸21行程X处有：
V1＝A1×X (4)
V2＝A2×(S-X) (5)
将式(4)和(5)代入(3)，得：
将步骤一求出的CT代入可求出液压缸21行程X即液压缸21的伸出长度。在计算机***24中输入液压缸21行程X即在刚度为CT时液压缸21的伸出长度。在位移传感器22测得的值通过输入模块23传到计算机***24并与输入到计算机***24中的在刚度为CT时液压缸21的伸出长度X进行比较时，如果位移传感器22测得的值等于CT时液压缸21的伸出长度X，则计算机***24由输出模块25通过比例放大器26控制三位四通换向阀28使三位四通换向阀28由原来的左位或者右位变成中位，随即手工操作液压锁27，即完成液压缸21支撑刚度的调节。
步骤五、第二柔性支撑装置的调节与第一柔性支撑装置的调节过程相同。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有柔性支撑的转子实验台，包括转子***和实验台底座，其特征在于，所述转子***和实验台底座之间设置有柔性支撑装置，实现实验台支撑刚度可调，所述柔性支撑装置 包括两个具有相同结构的第一柔性支撑装置和第二柔性支撑装置，所述第一柔性支撑 装置或第二柔性支撑装置包括用螺栓固定在实验台底座上的下底座和支撑转子***的上 支板，所述下底座和上支板之间设置有液压缸和若干个均布在液压缸周围的圆柱螺旋压缩 弹簧支撑装置，所述下底座的横截 面为工字形，所述液压缸位于下底座的中心，所述若干个圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置分别 为第一圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置、第二圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置、第三圆柱螺旋压缩 弹簧支撑装置和第四圆柱螺旋压缩弹簧支撑装置，且分别设在下底座的四个角处，所述圆柱螺旋 压缩弹簧支撑装置包括中空且上端密封的上支撑、位于上支撑内部的弹簧、中空结构的下 支撑、和与下支撑的底部用螺栓连接的弹簧底座，所述上支撑的下端套在下支撑内部，所述 上支撑和弹簧之间设置有上挡圈，所述弹簧底座和弹簧之间设置有下挡圈，所述圆柱螺旋压缩 弹簧支撑装置还包括卡簧，所述上支撑为上端密封且向四周延伸有边沿、下端开口的圆筒 形结构，所述下支撑为上端开口、下端开口且向四周延伸有边沿的圆筒形结构，所述上支撑 的下端是外侧与下支撑下端的内侧均设有环形缺口，所述卡簧的竖直部分伸入到上支撑和 下支撑之间，所述卡簧的水平部分位于下支撑和弹簧底座之间，所述卡簧的上端和下支撑 的环形缺口上端之间留有空隙并设置有弹簧垫。
2.根据权利要求1所述的具有柔性支撑的转子实验台，其特征在于，所述上支撑通过螺栓与上支板连接，所述弹簧底座通过螺栓与下底座连接。
3.根据权利要求1所述的具有柔性支撑的转子实验台，其特征在于，所述液压缸分 别通过螺栓与上支板和下底座连接。
4.根据权利要求1-2任一项所述的具有柔性支撑的转子实验台，其特征在于，所述 液压缸通过液压***来控制。
5.根据权利要求4所述的具有柔性支撑的转子实验台，其特征在于，所述液压***依次包括液压缸、位移传感器、输入模块、计算机***、输出模块、比例放大器、液压锁、三位四通换向阀、单向阀、定量泵、过滤器和溢流阀。
CN201611110583.9A 2016-12-06 2016-12-06 具有柔性支撑的转子实验台 Active CN106768935B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611110583.9A CN106768935B (zh) 2016-12-06 2016-12-06 具有柔性支撑的转子实验台

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611110583.9A CN106768935B (zh) 2016-12-06 2016-12-06 具有柔性支撑的转子实验台

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106768935A CN106768935A (zh) 2017-05-31
CN106768935B true CN106768935B (zh) 2018-12-21

Family

ID=58874614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611110583.9A Active CN106768935B (zh) 2016-12-06 2016-12-06 具有柔性支撑的转子实验台

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106768935B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116499676B (zh) * 2023-06-25 2023-09-08 南京研旭电气科技有限公司 多物理域旋转轴系扭振与电力***次同步振荡实验平台

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU484434A1 (ru) * 1973-10-23 1975-09-15 Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе Устройство дл измерени изгибной жесткости валов
CN103413489A (zh) * 2013-08-08 2013-11-27 北京航空航天大学 一种力矩伺服控制加载负载模拟器
CN103471824A (zh) * 2013-08-29 2013-12-25 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种汽轮机叶轮旋转试验平台及方法
CN204330323U (zh) * 2014-12-11 2015-05-13 中航商用航空发动机有限责任公司 一种转子试验支承结构
CN205175667U (zh) * 2015-09-30 2016-04-20 华电电力科学研究院 用于研究密封动力特性的转子试验台

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU484434A1 (ru) * 1973-10-23 1975-09-15 Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе Устройство дл измерени изгибной жесткости валов
CN103413489A (zh) * 2013-08-08 2013-11-27 北京航空航天大学 一种力矩伺服控制加载负载模拟器
CN103471824A (zh) * 2013-08-29 2013-12-25 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种汽轮机叶轮旋转试验平台及方法
CN204330323U (zh) * 2014-12-11 2015-05-13 中航商用航空发动机有限责任公司 一种转子试验支承结构
CN205175667U (zh) * 2015-09-30 2016-04-20 华电电力科学研究院 用于研究密封动力特性的转子试验台

Also Published As

Publication number Publication date
CN106768935A (zh) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104297081B (zh) 一种支承刚度可调节的液压管路振动试验装置
CN108007763A (zh) 一种侧向双轴加载试验装置及方法
CN105738069B (zh) 能同时进行气弹试验和测压试验的混合风洞试验装置
CN106768935B (zh) 具有柔性支撑的转子实验台
CN103790895A (zh) 液压缸侧向力试验装置
CN106017769B (zh) 一种可变形并联三维动态力传感器
CN102410960A (zh) 一种多功能管材检验和材料试验的方法及装置
CN101985151B (zh) 双向力偶四角调平控制***
CN109256009A (zh) 一种节能液压六自由度运动模拟平台
Ammanagi et al. Development of a digitally-controlled three-axis earthquake shake table
CN108036912A (zh) 一种基于逆压电效应的mems微结构三轴式片外激振装置
CN108120578B (zh) 一种可对mems微结构加载冲击载荷的三轴式激励装置
CN103983517B (zh) 累积变形加载真三轴试验箱
CN107505700B (zh) 大口径望远镜支撑***及跟踪架
CN109352553A (zh) 一种光学镜面球面隔膜支撑装置
CN108163806B (zh) 一种基于压电陶瓷的mems微结构四轴式底座激励装置
CN108168815B (zh) 一种由压电陶瓷驱动的mems微结构三轴式激励装置
CN108020392A (zh) 一种基于逆压电效应的mems微结构四轴式片外激振装置
CN108168816B (zh) 一种可动态驱动mems微结构的三轴式激励装置
Al-Baldawi et al. Theoretical and experimental study of hydraulic actuators synchronization by using flow divider valve
CN104865082A (zh) 一种液压互联悬架疲劳测试***
CN108163804A (zh) 一种可动态驱动mems微结构的四轴式激励装置
CN1789966A (zh) 过滤布性能正压检测方法
CN104819845B (zh) 涡轮箱试验台
CN108217583A (zh) 一种带有可动底座结构的mems微结构三轴式激励装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP02 Change in the address of a patent holder

Address after: 450002 No. 5 Dongfeng Road, Jinshui District, Henan, Zhengzhou

Patentee after: ZHENGZHOU University OF LIGHT INDUSTRY

Address before: 450002 No. 5 Dongfeng Road, Jinshui District, Zhengzhou, Henan, Zhengzhou

Patentee before: ZHENGZHOU University OF LIGHT INDUSTRY

CP02 Change in the address of a patent holder