一种可复用的发动机转子动平衡实验平台及实验方法与流程

技术特征：
1.一种航空发动机转子系统动平衡实验平台，其特征在于，包括大功率高速电机、电机驱动器以及运动控制器、发动机支撑平台、数据采集分析系统以及滑油润滑系统；在运动控制器的控制下，电机驱动器驱动大功率高速电机，带动发动机转子系统在滑油润滑系统的润滑作用下转动；数据采集分析系统用于采集、分析振动特性分析的原始数据，从而得出发动机转子动平衡实验结果。2.根据权利要求1所述的航空发动机转子系统动平衡实验平台，其特征在于，所述发动机支撑平台包括底座、外伸型的轴承支撑座、支撑座底板、支撑座盖、至少两个转子和至少两个轴承；底座位于发动机支撑平台底部；外伸型的轴承支撑座滑动安装于底座的上表面；支撑座底板套设于外伸型的轴承支撑座的外侧，两端能够与底座固定连接；支撑座盖与外伸型的轴承支撑座配合，形成供转子中心轴穿过的腔体；转子通过轴承与外伸型的轴承支撑座转动连接。3.根据权利要求1所述的航空发动机转子系统动平衡实验平台，其特征在于，所述数据采集分析系统包括激光对中仪、振动加速度传感器、电涡流位移传感器、光电转速传感器、集成式采集卡；激光对中仪用于测量装配后的转子同轴度误差；电涡流位移传感器用于测量装配后转子径向、轴向跳动；集成式采集卡，集信号调理、采集、存储、分析于一体，能够获得振动加速度时域图。4.一种航空发动机转子系统动平衡实验方法，其特征在于，包括以下步骤：在运动控制器的控制下，电机驱动器驱动大功率高速电机，进而带动发动机转子系统在滑油润滑系统的润滑作用下转动；将平面转子几何中心的位移矢量在x、z轴的投影分别记为x、z，建立平面转子的运动微分方程；通过添加不平衡质点的方式，利用数据采集分析系统在相同转速下测量转子的振动波形图，数据采集分析系统采集、分析振动特性分析的原始数据；通过分析添加不平衡质点后时域图的频幅特性变化，求解出转子系统对不平衡质点的响应；在转子系统对不平衡质点的响应的基础上，求解转子自身初始不平衡量的大小和相位。5.根据权利要求4所述的航空发动机转子系统动平衡实验方法，其特征在于，所述运动微分方程为：,ζ为物理量粘性阻尼比，ω
n
为系统固有频率，ω为角速度，θ是转子偏心方向相对于x轴的旋转角度，规定逆时针方向为正向，分别为x、z轴方向的振动加速度，为x、z轴方向的振动速度，x、z为x、z轴方向的振动位移。6.根据权利要求4所述的航空发动机转子系统动平衡实验方法，其特征在于，当测量转子单面动平衡时，步骤包括：1)借助激光对中仪或千分表等设备，将转子实验平台支座的轴承座段同轴度调制0.1mm以内，将转子安装在支座上，并测量转子径向跳动；2)在转子支座上靠近转子的部分安装振动加速度传感器，在软件中进行相应设置，使得传感器实时采集振动加速度信息；
3)在不加试重的情况下，将转子转至测量转速如3000rpm，进行第一次振动数据采集；4)在第一角位置(0
°
)标准距离下(100mm)加一标准试重(1g)，将转子转速与第一次采集时转速保持一致，进行第二次振动数据采集；5)在第二角位置(60
°
)标准距离下(100mm)加一标准试重(0.1g)，将转子转速与第一次采集转速保持一致，进行第三次振动数据采集；6)在第三角位置(120
°
)标准距离下(100mm)加一标准试重(0.1g)，将转子转速与第一次采集转速保持一致，进行第四次振动数据采集；7)将采集得到的时域图进行傅里叶变换，分析振动加速度的频幅特性，求解出主要振动频率及相应振幅；将变换结果依次作差，可求得在该角位置增加不平衡质量后转子的不平衡响应；将未添加试重转子情况下，初始振动数据进行傅里叶变换，分解到三个角位置对应的向量下，进行矢量叠加即可求得转子的不平衡量的大小和相位。7.利用权利要求1所述的航空发动机转子系统动平衡实验平台实现动平衡的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)借助激光对中仪或千分表，将转子实验平台支座调平，将转子安装在动平衡实验平台上，并确定平衡面及平衡位置；2)进行转子单面动平衡测量，并进行分析计算，求得转子的不平衡量的大小和相位；3)在转子的不平衡量的相反相位粘附一块相应质量的橡皮泥，再次重复进行转子单面动平衡测量，重复若干次，直到剩余不平衡量落在公差带内；4)将平衡过程的橡皮泥块的质径积进行矢量叠加，求得最优的平衡方案，在相反相位的可去料区域去除相应的质量，完成转子单面动平衡。

技术总结
本发明提供了一种可复用的发动机转子动平衡实验平台及实验方法，发动机装配是保障发动机服役性能的最后环节，关键装配工艺的选择将直接影响整机振动水平，为探究关键装配工艺对振动的影响，搭建转子动平衡实验平台。通过对装配经验的总结和对历史数据的分析，可将影响发动机整机振动的关键装配工艺分：为转子支点同轴度、转子装配同轴度、配合间隙、端面垂直度、转子预紧力、转子剩余不平衡量这6类。为在实验中实现各装配工艺的对应，设计一种可调节能力较强的转子动平衡实验平台，提高平台的可复用性。并以此平台为基础，对动平衡实验方法进行指导和规范。进行指导和规范。进行指导和规范。


技术研发人员：齐振超 金绍峰 杨洁 袁伟伟 毛善斌 蒲一民
受保护的技术使用者：北京动力机械研究所
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/4/12