CN112213062B - 一种实验室用突加高能基础激励试验台及试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实验室用突加高能基础激励试验台，包括空气炮、底座、承载于底座上的试验台台面、安装在试验台台面上的模拟发动机及驱动电机；所述底座与试验台台面之间通过板状弹簧或者普通多向弹簧连接；其中空气炮、板状弹簧安装于试验台侧面时即为突加侧向高能基础激励试验台，可用于模拟船用燃气轮机受近场/远场***时突加侧向高能基础激励的作用工况；空气炮***、板状弹簧安装于试验台轴向时突加轴向高能基础激励试验台，可用于模拟拦阻着舰时航空燃气轮机受突加轴向高能基础激励的作用工况。

Description

一种实验室用突加高能基础激励试验台及试验方法
技术领域
本发明涉及燃气涡轮发动机领域，特别是燃气涡轮发动机整机或转子部件受突加高能基础激励作用试验台及试验方法。
背景技术
以舰载机和***为例，在服役条件下，航空燃气涡轮发动机会遭遇拦阻着舰，船用燃气轮机可能遭遇近场/远场***。上述恶劣工况在发动机结构中形成的突加高能载荷，以高密度冲击能量的方式作用于发动机，可能造成发动机整机/转子部件动力学特性恶化和关键构建损伤，危及发动机结构安全性，严重影响其使用安全。
根据载荷作用特点，以上两种工况下的燃气涡轮发动机动力学响应问题研究可以概括为突加高能基础激励作用下燃气涡轮发动机动力学响应问题研究。其中，近场/远场***工况可概括为外部***载荷对船用燃气轮机施加了突加侧向/多向高能基础激励，拦阻着舰工况可概括为拦阻索对航空燃气涡轮发动机施加了突加轴向高能基础激励。载荷具体特点为：载荷作用于发动机安装基础，经安装结构传递静子继续传递至转子；载荷能量密度高、作用时间短。
为避免突加高能基础激励对燃气涡轮发动机整机/转子部件造成结构性损伤，有必要在实验室条件下开展突加高能基础激励作用下模拟发动机整机/转子部件响应特征的试验研究工作。在实验室中准确模拟各工况下的突加高能基础激励是开展此项研究的前提。目前的现有技术中，尚未有合适的技术方案能够较准确的对该种突加高能基础激励进行试验。
故，需要设计一种实验室用突加高能基础激励试验台解决上述问题。
发明内容
发明目的：本发明提出了一种实验室用突加高能基础激励试验台，解决的技术问题是：能准确实现突加高能基础激励载荷的施加；能有效隔离试验台轴向、侧向、垂向三方向的耦合振动；能通过改变支承弹簧的型号和安装方式准确实现不同形式基础激励的施加。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种实验室用突加高能基础激励试验台，包括空气炮、底座、承载于底座上的试验台台面、安装在试验台台面上的模拟发动机及驱动电机；
所述底座与试验台台面之间通过板状弹簧或者普通多向弹簧连接；
空气炮的炮口正对方向选择以下三个方向的其中之一：
方向(1)、空气炮的炮口正对试验台台面的侧面，且空气炮发射方向与驱动电机的输出轴垂直；
方向(2)、板状弹簧的板面垂直驱动电机的输出轴方向安装在底座与试验台台面之间，空气炮的炮口正对板状弹簧的板面，且空气炮发射方向与驱动电机的输出轴平行；
方向(3)、试验台台面的侧缘上安装有撞击板，该撞击板设有撞击面，且该撞击面的延伸方向与驱动电机的输出轴延伸方向形成一个锐角的夹角，空气炮的炮口正对撞击面，且空气炮发射方向与撞击面垂直。
进一步的，在空气炮的炮口正对方向(1)时，底座与试验台台面之间通过板状弹簧连接，且板状弹簧的上端内侧直接与试验台台面侧面固定，板状弹簧的下端内侧直接与底座侧面固定。
进一步的，在空气炮的炮口正对方向(2)时，底座侧面向外凸出有下连接块，试验台台面侧面向外凸出有上连接块，所述板状弹簧的上端内侧直接与上连接块固定，板状弹簧的下端内侧直接与下连接块固定，板状弹簧的板面与驱动电机的输出轴垂直。
进一步的，驱动电机与模拟发动机共轴安装于试验台台面上，驱动电机与模拟发动机转轴之间经联轴器共轴连接。
进一步的，模拟发动机为包括转子-支承-静子的模拟整机，或者是单独的转子-支承***。
而使用上述试验台的试验方法的技术方案是：包括模拟船用燃气轮机受近场/远场***时突加侧向高能基础激励的作用工况、模拟拦阻着舰时航空燃气轮机受突加轴向高能基础激励的作用工况、模拟近场/远场***时的突加多向高能基础激励的作用工况；
模拟船用燃气轮机受近场/远场***时突加侧向高能基础激励的作用工况时，空气炮的炮口正对方向(1)；
模拟拦阻着舰航空燃气轮机受突加轴向高能基础激励的作用工况时，空气炮的炮口正对方向(2)；
模拟近场/远场***时船用燃气轮机受突加多向高能基础激励的作用工况时，空气炮的炮口正对方向(3)。
有益效果：本发明具有以下积极效果：
本发明公开了一种实验室用突加高能基础激励试验台，能够用于在实验室中开展突加高能基础激励作用下模拟发动机整机/转子动态响应的试验研究工作；
本发明中试验台采用的空气炮***能精准模拟突加载荷的高能量、短时间特点，实现突加高能基础激励载荷的精准施加；
本发明中所采用的板状弹簧沿试验台轴向、侧向、垂向三方向刚度具有各项异性，其中一个方向的刚度远小于另外两个方向，能实现三方向耦合振动的隔离，将整体振动限制在刚度小的方向内，方便进行单方向振动的规律性研究；
空气炮***、板状弹簧安装于试验台侧面时即为突加侧向高能基础激励试验台，可用于模拟船用燃气轮机受近场/远场***时突加侧向高能基础激励的作用工况；空气炮***、板状弹簧安装于试验台轴向时突加轴向高能基础激励试验台，可用于模拟拦阻着舰时突加轴向高能基础激励的作用工况；
更换不同厚度的板状弹簧可用于研究不同支承刚度条件下突加高能基础激励对模拟发动机动力学响应的影响规律；
改变空气炮***弹丸的发射速度、弹丸材质可用于研究不同冲击能量、不同冲击时间的基础激励对模拟发动机动力学响应的研究规律；
更换板状弹簧为普通弹簧，同时调整空气炮炮口与试验台台面轴线夹角即为突加多向高能基础激励试验台，可用于研究突加高能基础激励对模拟发动机多向耦合振动的影响规律。
附图说明
图1是突加侧向高能基础激励试验台示意图；
图2是突加轴向高能基础激励试验台示意图；
图3是突加多向高能基础激励试验台示意图；
图4是转子-支承-静子的模拟整机示意图；
图5是转子-支承***结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提出的一种可测量入口油压和入口油温的挤压油膜阻尼器双向激励试验器进行说明。
下面结合附图对本发明装置和方法的优选实施方式作进一步完整、详细的描述。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
发明公开了一种实验室用突加高能基础激励试验台，如图1，包括待测试模拟发动机1、安装支架2、安装支架3、驱动电机4、试验台台面5、支承弹簧6、底座7、空气炮8。所述的模拟发动机可以是图4所示的包含转子-支承-静子的模拟整机，也可以是图5所示的单独的转子-支承***；所述的模拟发动机1通过安装支架2、安装支架3安装于试验台台面5上；所述的驱动电机4与模拟发动机1共轴安装于试验台台面5上，与模拟发动机转轴11之间经联轴器共轴连接；所述的试验台台面5通过4组支承弹簧6与底座7相连；所述的空气炮***8安装于试验台侧面与试验台台面5平齐。此时，空气炮的炮口正对试验台台面的侧面，且空气炮发射方向与驱动电机的输出轴垂直；用以模拟船用燃气轮机受近场/远场***时突加侧向高能基础激励的作用工况。
请结合图2所示，将空气炮8调整到轴向，与转轴11水平方向对齐，同时调整4组支承弹簧6的安装方式，支承弹簧6与试验台台面5之间增加上连接块51，支承弹簧6与底座7之间增加下连接块71。板状弹簧的板面垂直驱动电机的输出轴方向安装在底座与试验台台面之间，空气炮的炮口正对板状弹簧的板面，且空气炮发射方向与驱动电机的输出轴平行。此时试验台变为突加轴向高能基础激励试验台，可用于模拟拦阻着舰时的突加轴向高能基础激励的作用工况；
请结合图3所示，将4组支承弹簧6换位普通多向弹簧，同时在试验台台面5侧面安装撞击板52，该撞击板设有撞击面，且该撞击面的延伸方向与驱动电机的输出轴延伸方向形成一个锐角的夹角，空气炮8的炮口正对撞击面，且空气炮8发射方向与撞击面垂直。此时试验台变为突加多向高能基础激励试验台，可用于模拟近场/远场***时的突加多向高能基础激励的作用工况。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种实验室用突加高能基础激励试验台，其特征在于：包括空气炮、底座、承载于底座上的试验台台面、安装在试验台台面上的模拟发动机及驱动电机；
所述底座与试验台台面之间通过板状弹簧连接；
板状弹簧的板面垂直驱动电机的输出轴方向安装在底座与试验台台面之间，空气炮的炮口正对试验台台面和底座的侧面，且空气炮发射方向与驱动电机的输出轴平行；底座侧面向外凸出有下连接块，试验台台面侧面向外凸出有上连接块，所述板状弹簧的上端内侧直接与上连接块固定，板状弹簧的下端内侧直接与下连接块固定，板状弹簧的板面与驱动电机的输出轴垂直。
2.如权利要求1所述的实验室用突加高能基础激励试验台，其特征在于：驱动电机与模拟发动机共轴安装于试验台台面上，驱动电机与模拟发动机转轴之间经联轴器共轴连接。
3.如权利要求2所述的实验室用突加高能基础激励试验台，其特征在于：模拟发动机为包括转子-支承-静子的模拟整机，或者是单独的转子-支承***。
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