一种多轴耦合的转子动力学试验台的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种多轴耦合的转子动力学试验台，包括变频电机、单轴输入多轴输出齿轮箱、双端悬臂支撑、单端悬臂支撑和两端支撑三种转子结构。利用本实用新型的多轴耦合的转子动力学试验台，能够详细研究多轴耦合情况下旋转机械中最为常见的双端悬臂支撑、单端悬臂支撑和两端支撑转子的临界转速、振型、不平衡响应及扭振等特性，以及不同类型联轴器对多跨转子特性的影响，对于深入了解和掌握多轴耦合转子的动力学特性、提高我国复杂齿轮传动系统的设计及分析能力具有重要意义。
【专利说明】
一种多轴耦合的转子动力学试验台
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种多轴耦合的转子动力学试验台，能够同时研究双悬臂支撑、单悬臂支撑和两端支撑三种转子结构的动力学特性，以及不同类型联轴器对多跨转子特性的影响，特别地能够开展轴间耦合对转子动力学特性影响的研究。
【背景技术】
[0002]在现代工业中，多数旋转机械如汽轮机、气体压缩机、发电机和电动机等都是以转子作为工作的核心部件，而转子的振动情况是关系到旋转机械能否安全运行的一个关键因素，因此必须深入了解其动力学特性。其中齿轮传动系统在旋转机械，尤其是在叶轮机械中有着广泛的应用，同时由于轴间耦合的作用，使得其动力学特性也更加复杂，相较于单轴转子，会产生不同的临界转速和振型，但目前这方面研究还很不足，导致此类机组在实际运行中时有故障发生，有时甚至发生断轴的恶性事故，造成重大的经济损失，存在巨大安全隐患。因此通过试验手段来探究旋转机械中常见转子结构在多轴耦合情况下的动力学特性显得十分必要和紧迫。
[0003]针对以上情况，本实用新型提出了一种多轴耦合的转子动力学试验台，能够通过试验手段研究存在轴间耦合情况下多种常见转子结构的动力学特性，对于深入了解轴间耦合对转子动力特性的影响规律、为以后更好地设计带有多轴耦合传动转子结构提供指导和依据。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型是针对当前在齿轮转子动力学方面所面临的技术难点提出的一种多轴耦合转子动力学试验台，试验台包括旋转机械中常见的双悬臂、单悬臂和两端支撑三种转子结构，以及不同类型联轴器对多跨转子特性的影响，该试验台对三种转子存在轴间耦合时的动力学特性展开研究。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型的技术解决方案如下:
[0006]—种多轴耦合转子动力学试验台，包括机架以及设置在机架上的变频电机和齿轮箱，其特征在于:所述齿轮箱为单轴输入多轴输出齿轮箱，其至少包括主动齿轮以及与所述主动齿轮啮合的被动齿轮1、被动齿轮Π，其中，所述主动齿轮上设置有主动轴，所述主动轴与所述变频电机连接;所述被动齿轮I上设置有双悬臂支撑转子，所述被动齿轮Π上设置有输出轴，所述输出轴的伸出端部连接有两端支撑转子，所述两端支撑转子的一端与所述输出轴的伸出端部连接，另一端连接一单悬臂支撑转子。
[0007]优选地，所述齿轮箱的被动齿轮1、被动齿轮Π在所述主动轴轴心两侧对称分布或非对称分布。
[0008]优选地，所述双悬臂支撑转子伸出齿轮箱的部分直接悬挂配重轮盘，所述两端支撑转子上也悬挂有配重轮盘，所述单悬臂支撑转子的悬臂端也悬挂有配重轮盘。
[0009]优选地，所述主动轴与所述变频电机之间、所述两端支撑转子与所述输出轴的伸出端部之间、以及所述单悬臂支撑转子与两端支撑转子之间均通过联轴器连接。
[0010]优选地，所述联轴器为凸缘联轴器或膜片联轴器。
[0011]优选地，齿轮箱的主动齿轮和被动齿轮1、被动齿轮Π的传动比为5?15。
[0012]优选地，所述两端支撑转子的两端设置有支撑轴承，所述单悬臂支撑转子的支撑端设置有支撑轴承，各支撑轴承均设置在所述机架的轴承底座上，且各支撑轴承均通过油路与润滑油站连通。
[0013]优选地，所述单悬臂支撑转子的支撑轴承上设置有平衡毂。
[0014]优选地，各配重轮盘靠近边缘位置周向均匀分布有螺纹孔，数量为10?30个。
[0015]优选地，各支撑轴承和轴承底座的轴颈的间隙与轴颈的比值为1%。?2.5%0。
[0016]本实用新型的优点与有益效果为:
[0017]1、在同一个转子动力学试验台中，包含了旋转机械中最为常见的双悬臂、单悬臂和两端支撑三种转子结构，能够探究不同类型联轴器、不同轴承与轴颈间隙以及不平衡量对多跨转子特性的影响，能够同时深入了解不同状态下三种转子结构的动力学特性；
[0018]2、能够探究轴间耦合对转子动力学特性的影响。目前对存在轴间耦合时转子的动力学特性研究还很不足，导致此类机组在实际运行中时有故障发生，有时甚至发生断轴的恶性事故，造成重大的经济损失，存在巨大安全隐患。因此该研究具有很重要的实际应用价值。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的多轴耦合转子动力学试验台的结构示意图；
[0020]图2为本实用新型的多轴耦合转子动力学试验台三维结构简图。
【具体实施方式】
[0021]为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。需要说明的是，以下所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不因此而限定本实用新型的保护范围。
[0022]如图1、2所示，本实用新型的多轴耦合转子动力学试验台，包括机架10、控制柜(图中未示出)和润滑油站，机架10上设置有变频电机1、联轴器5、单轴输入多轴输出齿轮箱3、双悬臂支撑转子2、单悬臂支撑转子8和两端支撑转子6等三种转子结构。
[0023]齿轮箱3为单轴输入多轴输出齿轮箱，其至少包括主动齿轮30以及与主动齿轮啮合的被动齿轮131、被动齿轮Π 32，齿轮箱的主动齿轮和被动齿轮131、被动齿轮Π 32的传动比可以从5到15不等。
[0024]主动齿轮30上设置有主动轴34，主动轴34与变频电机I连接;被动齿轮131上设置有双悬臂支撑转子2，被动齿轮Π 32上设置有输出轴35，输出轴35的伸出端部连接有两端支撑转子6，两端支撑转子6的一端与输出轴35的伸出端部连接，另一端连接一单悬臂支撑转子4 ο
[0025]齿轮箱3的被动齿轮131、被动齿轮Π32布置方式不唯一，可以是在主动轴34轴心两侧对称分布，也可以非对称分布。
[0026]双悬臂支撑转子2伸出齿轮箱3的部分直接悬挂配重轮盘4，两端轮盘的数目从I到3不等，两端支撑转子6上也悬挂有配重轮盘4，单悬臂支撑转子8的悬臂端也悬挂有配重轮盘4。各配重轮盘靠近边缘位置周向均匀分布有螺纹孔，数量为10?30个。单悬臂支撑转子8的支撑轴承7上设置有平衡毂。
[0027]主动轴34与变频电机I之间、两端支撑转子6与输出轴35的伸出端部之间、以及单悬臂支撑转子8与两端支撑转子6之间均通过联轴器5连接。联轴器5为凸缘联轴器或膜片联轴器。
[0028]两端支撑转子6的两端设置有支撑轴承7，单悬臂支撑转子8的支撑端设置有支撑轴承7，各支撑轴承7均设置在机架的轴承底座9上，且各支撑轴承7均通过油路与润滑油站连通。各支撑轴承7和轴承底座9的轴颈的间隙与轴颈的比值为1%。?2.5%0。
[0029]利用本实用新型的多轴耦合转子动力学试验台，可以进行如下试验:
[0030]1.多轴耦合时双悬臂支撑转子的振型、临界转速及不平衡响应研究；
[0031 ] 2.多轴耦合时两端支撑转子的振型、临界转速及不平衡响应研究；
[0032]3.多轴耦合时单悬臂支撑转子的振型、临界转速及不平衡响应研究；
[0033]4.多轴耦合时三种不同支撑结构转子的扭振特性；
[0034]5.多轴耦合时三种不同支撑结构转子的不平衡响应以及轴心轨迹等特性；
[0035]6.多轴耦合时联轴器对三种不同支撑结构转子振型及临界转速的影响；
[0036]7.多轴耦合时轮盘布置形式对不同支撑结构转子振型及临界转速的影响；
[0037]8.多轴耦合时不平衡量对三种不同支撑结构转子振动特性的影响；
[0038]9.多轴耦合时支撑轴承和轴颈的间隙对三种不同支撑结构转子振动特性的影响；
[0039]10.多轴耦合时转子的挠度大小。
[0040]本实用新型中，在同一个转子动力学试验台上，包含了旋转机械中最为常见的双悬臂、单悬臂和两端支撑三种转子结构，能够同时探究三种转子结构的动力学特性;能够探究轴间耦合对转子动力学特性的影响；不同类型联轴器对多跨转子特性的影响。有利于加强对存在轴间耦合时转子动力学特性的了解，对于提高旋转机械尤其是存在齿轮耦合时的旋转机械结构设计水平有着重要意义。
[0041]通过上述实施例，完全有效地实现了本实用新型的目的。该领域的技术人员可以理解本实用新型包括但不限于附图和以上【具体实施方式】中描述的内容。虽然本实用新型就目前认为最为实用且优选的实施例进行说明，但应知道，本实用新型并不限于所公开的实施例，任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
【主权项】
1.一种多轴耦合转子动力学试验台，包括机架以及设置在机架上的变频电机(I)和齿轮箱(3)，其特征在于:所述齿轮箱(3)为单轴输入多轴输出齿轮箱，其至少包括主动齿轮(30)以及与所述主动齿轮啮合的被动齿轮I (31)、被动齿轮Π (32)，其中，所述主动齿轮(30)上设置有主动轴(34)，所述主动轴(34)与所述变频电机(I)连接;所述被动齿轮1(31)上设置有双悬臂支撑转子(2)，所述被动齿轮Π (32)上设置有输出轴(35)，所述输出轴(35)的伸出端部连接有两端支撑转子(6)，所述两端支撑转子(6)的一端与所述输出轴(35)的伸出端部连接，另一端连接一单悬臂支撑转子(4)。2.根据权利要求1所述的多轴耦合转子动力学试验台，其特征在于，所述齿轮箱(3)的被动齿轮1(31)、被动齿轮Π (32)在所述主动轴(34)轴心两侧对称分布或非对称分布。3.根据权利要求1所述的多轴耦合转子动力学试验台，其特征在于，所述双悬臂支撑转子(2)伸出齿轮箱(3)的部分直接悬挂配重轮盘，所述两端支撑转子(6)上也悬挂有配重轮盘，所述单悬臂支撑转子(8)的悬臂端也悬挂有配重轮盘。4.根据权利要求1所述的多轴耦合转子动力学试验台，其特征在于，所述主动轴(34)与所述变频电机(I)之间、所述两端支撑转子(6)与所述输出轴(35)的伸出端部之间、以及所述单悬臂支撑转子(8)与两端支撑转子(6)之间均通过联轴器(5)连接。5.根据权利要求4所述的多轴耦合转子动力学试验台，其特征在于，所述联轴器(5)为凸缘联轴器或膜片联轴器。6.根据权利要求2所述的多轴耦合转子动力学试验台，其特征在于，齿轮箱的主动齿轮和被动齿轮I (31)、被动齿轮Π (32)的传动比为5?15。7.根据权利要求1所述的多轴耦合转子动力学试验台，其特征在于，所述两端支撑转子(6)的两端设置有支撑轴承(7)，所述单悬臂支撑转子(8)的支撑端设置有支撑轴承(7)，各支撑轴承(7)均设置在所述机架的轴承底座(9)上，且各支撑轴承(7)均通过油路与润滑油站连通。8.根据权利要求7所述的多轴耦合转子动力学试验台，其特征在于，所述单悬臂支撑转子(8)的支撑轴承(7)上设置有平衡毂。9.根据权利要求3所述的多轴耦合转子动力学试验台，其特征在于，各配重轮盘靠近边缘位置周向均匀分布有螺纹孔，数量为10?30个。10.根据权利要求7所述的多轴耦合转子动力学试验台，其特征在于，各支撑轴承(7)和轴承底座(9)的轴颈的间隙与轴颈的比值为I %o?2.5%0。
【文档编号】G01M13/00GK205449458SQ201521107391
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月28日
【发明人】胡东旭, 陈海生, 李文, 朱阳历, 张雪辉
【申请人】中国科学院工程热物理研究所