一种航空发动机转子轴承座的振动测试系统及测试方法与流程

1.本发明属于航空发动机零部件试验技术领域，具体涉及一种航空发动机转子轴承座的振动测试系统及测试方法。


背景技术：

2.航空发动机、汽轮机、压缩机、风机、水泵等旋转机械，在国防、能源、电力、交通和化工等领域中得到广泛应用并发挥着重要的作用。转子系统是旋转机械的重要组成部分，转子系统的动力学特性决定这旋转机械的工作性能和结构安全。航空发动机转子轴承座安装在承力机匣上，而有许多故障因素都会造成其剧烈振动，但是因为航空发动机转子安装在承力机匣内，很难直接对航空发动机转子轴承座的振动情况进行监测。
3.因此，需提供一种能监测转子振动情况的监测系统。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，以确保转子运转安全，降低试验风险，通常以检测转子安装座处的振动情况来实现对转子振动的检测。
5.本发明的目的在于提供一种航空发动机转子轴承座的振动测试系统，所述系统包括：
6.激振子系统，用于对承力机匣施加动态载荷；
7.边界条件模拟子系统，用于模拟承力机匣的刚度边界条件；
8.振动测试子系统，用于测试承力机匣振动信号。
9.本发明所提供的航空发动机转子轴承座的振动测试系统，还具有这样的特征，所述激振子系统包括：
10.激振器，用于提供动态激振信号；
11.连接杆，将所述激振器提供的动态激振信号传递至轴承座。
12.本发明所提供的航空发动机转子轴承座的振动测试系统，还具有这样的特征，所述机匣边界条件模拟子系统包括模拟承力机匣安装边和模拟轴承座安装边，所述模拟承力机匣安装边设有用于连接机匣安装边和固定底座的机匣转接段；所述模拟轴承座安装边包括用于连接轴承座和固定底座的鼠笼结构。
13.本发明所提供的航空发动机转子轴承座的振动测试系统，还具有这样的特征，所述机匣转接段的刚度与所述机匣安装边的刚度相同，所述鼠笼结构的刚度与所述轴承座安装边的刚度相同。
14.本发明所提供的航空发动机转子轴承座的振动测试系统，还具有这样的特征，所述振动测试子系统包括多个振动传感器以及用于采集振动传感器信号的数采系统。
15.本发明所提供的航空发动机转子轴承座的振动测试系统，还具有这样的特征，所述多个振动传感器分别布置在所述承力机匣轴承座和所述机匣上，所述多个振动传感器均匀布置在承力机匣轴承座和所述机匣上。
16.本发明所提供的航空发动机转子轴承座的振动测试系统，还具有这样的特征，所述振动传感器包括从加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的一种传感器。
17.本发明所提供的航空发动机转子轴承座的振动测试系统，还具有这样的特征，所述测试系统还可以用于测试承力机匣在不同频率下的刚度响应，此时，所述激励子系统还包括动态力传感器，与激振器连接，用于获取所述激振器的动态力。
18.本发明的另一目的在于，提供一种如上述任一项所述的航空发动机转子轴承座的振动测试方法，所述方法包括如下步骤：
19.s1：在部件试验环境下搭建航空发动机转子轴承座的振动测试系统；
20.s2：在承力机匣轴承座和机匣上布置振动传感器；
21.s3：利用激振器对承力机匣轴承座进行动态激励，分别获取不同的动态激振参数情况下承力机匣轴承座和机匣上布置的振动传感器的信号；
22.s4：对s3获取的不同传感器的采集数据进行数据处理，得到振动传递关系；
23.s5：在整机试验时，采集机匣的振动数据，再根据振动传递关系获取承力机匣轴承座的振动情况。
24.本发明所提供的航空发动机转子轴承座的振动测试方法，还具有这样的特征，所述s3中，激振器对承力机匣轴承座上布置振动传感器的方向进行动态激振，所述动态激振的激振频率为20hz-2000hz。
25.本发明所提供的航空发动机转子轴承座的振动测试方法，还具有这样的特征，所述s4中的数据处理方法如下：
26.若试验的输入为轴承座处的振动数据a0(ω)，输出为机匣上振动数据a1(ω)，得到承力机匣激励点到响应点之间的振动传递函数
[0027][0028]
其中，传递函数中的a0、a1是各测点中激励频率ω对应的响应。
[0029]
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果
[0030]
本发明所提供的航空发动机转子轴承座的振动测试系统，通过模拟航空发动机承力机匣的安装边界条件，获取承力机匣轴承座与机匣振动传感器安装位置之间的振动传递关系，进而通过整机试验时测试机匣振动传感器的振动信号反推获取轴承座的振动情况，达到监测转子振动烈度的目的。
附图说明：
[0031]
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]
图1为本发明实施例所提供的航空发动机转子轴承座的振动测试系统的结构示意图。
具体实施方式
[0033]
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实
施例结合附图对本发明所提供的测试系统作具体阐述。
[0034]
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
[0035]
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
[0036]
本发明实施例提供了一种航空发动机转子轴承座的振动测试系统，所述系统包括：
[0037]
激振子系统，用于对承力机匣施加动态载荷；
[0038]
边界条件模拟子系统，用于模拟承力机匣的刚度边界条件；
[0039]
振动测试子系统，用于测试承力机匣振动信号。
[0040]
在部分实施例中，所述激振子系统包括：激振器8，用于提供动态激振信号；连接杆4，将所述激振器8提供的动态激振信号传递至轴承座。通过激振器8动态激振轴承座7模拟转子转动时对轴承座的刮动。
[0041]
在部分实施例中，所述机匣边界条件模拟子系统包括模拟承力机匣安装边5和模拟轴承座安装边2，所述模拟承力机匣安装边5设有用于连接机匣安装边和固定底座的机匣转接段；所述模拟轴承座安装边2包括用于连接轴承座7和固定底座的鼠笼结构。所述机匣转接段的刚度与所述机匣安装边的刚度相同，使得零部件试验时承力机匣的机匣安装边具有在整机试验时相同的连接刚度；所述鼠笼结构的刚度与所述轴承座安装边的刚度相同，使得零部件试验时轴承座安装边具有在整机试验时相同的连接刚度。
[0042]
在部分实施例中，所述振动测试子系统包括多个振动传感器以及用于采集振动传感器信号的数采系统。振动传感器信号包括振动加速度信息、振动速度信息和振动位移信息。
[0043]
在部分实施例中，所述多个振动传感器分别布置在所述承力机匣轴承座和所述机匣上，所述多个振动传感器均匀布置在承力机匣轴承座和所述机匣上。
[0044]
在部分实施例中，承力机匣轴承座和机匣上分别设有4个振动传感器，分别设置在与水平面夹角为0
°
方向上的0度方向振动传感器9、设置在于水平面夹角为90
°
方向上的90
°
方向振动传感器6、设置在与水平面夹角为180
°
方向上的180
°
方向振动传感器3和设置在与水平面夹角为270
°
的方向上270
°
方向振动传感器1，在使用过程中，分别用激振器8激振轴承座的这四个方向，同时采集各个位置上的振动信号。激振器8激振的输出采用振动位移进行控制，分别采用不同的激振强度进行20hz～2000hz范围内的快速正弦扫描，记录相应的数据。
[0045]
在部分实施例中，所述振动传感器包括从加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的一种传感器。
[0046]
在部分实施例中，所述测试系统还可以用于测试承力机匣在不同频率下的刚度响应，此时，所述激励子系统还包括动态力传感器10，与激振器连接，用于获取所述激振器的动态力。承力机匣在不同频率下的刚度响应测试方法为承力机匣轴承座处的动态力除以载荷作用点的位移响应。利用激振器对轴承座进行激振，开展承力机匣刚度响应试验，通过动态力传感器10获取轴承座处动态力，在机匣轴承座处增加位移传感器，轴承座处的位移既可通过轴承座外环的位移传感器获取，也可通过加速度传感器测得的加速度二次积分转换得到。
[0047]
在部分实施例中，提供了一种航空发动机转子轴承座的振动测试方法，所述方法包括如下步骤：
[0048]
s1：在部件试验环境下搭建航空发动机转子轴承座的振动测试系统；
[0049]
s2：在承力机匣轴承座和机匣上布置振动传感器；
[0050]
s3：利用激振器对承力机匣轴承座进行动态激励，分别获取不同的动态激振参数情况下承力机匣轴承座和机匣上布置的振动传感器的信号；
[0051]
s4：对s3获取的不同传感器的采集数据进行数据处理，得到振动传递关系；
[0052]
s5：在整机试验时，采集机匣的振动数据，再根据振动传递关系获取承力机匣轴承座的振动情况，即零部件试验时获取的承力机匣轴承座到机匣安装边之间的振动传递关系，结合整机试验时监测的机匣安装边的振动值直接反推轴承座处的振动量级，实现对整机试验时转子振动的监测。
[0053]
在部分实施例中，所述s3中，激振器对承力机匣轴承座上布置振动传感器的方向进行动态激振，所述动态激振的激振频率为20hz-2000hz。
[0054]
在部分实施例中，所述s4中的数据处理方法如下：
[0055]
若试验的输入为轴承座处的振动数据a_0(ω)，输出为机匣上振动数据a_1(ω)，得到承力机匣激励点到响应点之间的振动传递函数h(ω)＝(a_1(ω))/(a_0(ω))，
[0056]
其中，传递函数中的a_0〖、a〗_1是各测点中激励频率ω对应的响应。
[0057]
以上，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。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。