多场耦合作用下转子非线性动力学特性模拟实验装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106996870A(43)申请公布日2017.08.01(21)申请号201710411540.2(22)申请日2017.06.02(71)申请人中国科学院工程热物理研究所地址100190北京市海淀区北四环西路11号(72)发明人韩东江杨金福唐长亮郝龙雷欢(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人任岩(51)Int.Cl.G01M13/00(2006.01)G01M7/02(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称多场耦合作用下转子非线性动力学特性模拟实验装置(57)摘要本发明提供了一种多场耦合作用下转子非线性动力学特性模拟实验装置，利用气体径向轴承、气体止推轴承、气体径向-止推联合轴承来模拟气体流场的作用；利用永磁转子与定子线圈来模拟磁场力的作用；利用永磁转子的柔性化设计来模拟转子弹性变形作用；利用激振器来模拟不同形式的激励载荷；利用主动控制的橡胶隔振器来模拟实验台多变机动状态。本发明可用于微型燃气轮机及高速永磁电机转子系统气体轴承支承作用下、气-弹耦合作用下、气-弹-磁多场耦合作用下、多种激励力作用下、多变机动状态下的转子非线性动力学特性的模拟，提高微型燃气轮机及高速永磁电机转子系统动力学分析的准确性，为仿真计算提供实验参考依据。CN106996870ACN106996870A权利要求书1/2页1.一种多场耦合作用下转子非线性动力学特性模拟实验装置，包括：轴承-转子系统实验台本体单元、非线性振动测试单元、激振装置、橡胶隔振器主动控制装置和控制分析单元；所述轴承-转子系统实验台本体单元，用于安装永磁转子；所述激振装置，用于提供激振力；所述橡胶隔振器主动控制装置，用于模拟实验装置的可变机动状态；所述非线性振动测试单元，用于检测永磁转子的参数；所述控制分析单元，用于分析转子非线性动力学特性。2.如权利要求1所述的多场耦合作用下转子非线性动力学特性模拟实验装置，所述轴承-转子系统实验台本体单元包括：实验台基座、转子底座、第一气体轴承座第二气体轴承座、定子线圈座定子线圈、气体径向-止推联合轴承、气体止推轴承、气体径向轴承、驱动叶轮、蜗壳和中间体；所述转子底座安装于所述实验台基座上，所述转子底座上安装有所述第一气体轴承座、第二气体轴承座和定子线圈座；所述气体径向-止推联合轴承、气体止推轴承安装于所述第一气体轴承座，所述气体径向轴承安装于所述第二气体轴承座，所述定子线圈固定在所述定子线圈座；所述永磁转子贯穿定子线圈座，与所述定子线圈组成发电机，永磁转子安装于气体径向-止推联合轴承和气体径向轴承，并安装于气体止推轴承，其一端安装驱动叶轮，蜗壳通过中间体固定在第一气体轴承座上。3.如权利要求2所述的多场耦合作用下转子非线性动力学特性模拟实验装置，所述橡胶隔振器主动控制装置包括：橡胶隔振器和主动控制器；所述实验台基座通过橡胶隔振器支撑于地面，所述橡胶隔振器连接主动控制器，所述主动控制器连接控制分析单元，所述主动控制器控制橡胶隔振器的刚度及阻尼特性。4.如权利要求2所述的多场耦合作用下转子非线性动力学特性模拟实验装置，所述非线性振动测试单元包括：电涡流位移传感器、加速度传感器、激光转速传感器和振动采集仪；两个电涡流位移传感器成对布置于第一气体轴承座一侧，两个电涡流位移传感器成对布置于第二气体轴承座一侧，用于测量永磁转子的水平方向和垂直方向的动力学响应；两个加速度传感器分别黏贴在第一气体轴承座和第二气体轴承座上，用于测量永磁转子的加速度；激光转速传感器布置于第二气体轴承座一侧，用于测量永磁转子的旋转速度；电涡流位移传感器、加速度传感器、激光转速传感器连接振动采集仪，振动采集仪连接控制分析单元。5.如权利要求2所述的多场耦合作用下转子非线性动力学特性模拟实验装置，所述激振装置包括：激振器、载荷单元和力传感器；激振器通过载荷单元作用在第二气体轴承座上。6.如权利要求2所述的多场耦合作用下转子非线性动力学特性模拟实验装置，还包括30kW负载箱，通过电缆连接发电机，30kW负载箱连接控制分析单元。7.如权利要求3所述的多场耦合作用下转子非线性动力学特性模拟实验装置，橡胶隔2CN106996870A权利要求书2/2页振器的数量为至少四个。8.如权利要求4所述的多场耦合作用下转子非线性动力学特性模拟实验装置，电涡流位移传感器的数量为至少四个；加速度传感器的数量为至少两个；激光转速传感器的数量为至少一个。9.如权利要求5所述的多场耦合作用下转子非线性动力学特性模拟实验装置，力传感器为电阻应变式压力传感器。10.如权利要求1所述的多场耦合作用下转子非线性动力学特性模拟实验装置，控制分析单元为计算机。3CN106996870A说明书1/5页