(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221045246 3.6 (22)申请日 2022.04.27 (71)申请人 广西科技大 学 地址 545006 广西壮 族自治区柳州市东环 大道268号 (72)发明人 李玉奇　朱志敏　温传美　靳龙　 付学中　刘敏　李天能　 (74)专利代理 机构 辽宁鸿文知识产权代理有限 公司 21102 专利代理师 许明章　王海波 (51)Int.Cl. G01M 15/02(2006.01) G01M 7/02(2006.01) G01M 7/08(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种多盘螺栓连接转子碰摩实验台及其测 试方法 (57)摘要 本发明公开一种多盘螺栓连接转子碰摩实 验台及其测试方法； 本发明借助于碰摩装置， 可 实现对碰摩参数的精确调节； 通过在滑轨上的轴 向移动， 不仅可实现对多盘 ‑毂筒‑螺栓连接 结构 各个盘进行碰摩实验， 同时可对高压涡轮盘进行 碰摩测试； 通过加装弹簧限位锁紧螺母与碰摩间 隙锁紧螺母， 避免碰摩过程中由于振动引起的弹 簧限位螺母与碰摩间隙调节螺母的松动， 保证碰 摩测试的稳定性； 通过旋紧与放松碰摩间隙调节 螺母和更换不同线径的外弹簧可实现对碰摩间 隙和碰摩刚度的调节； 可以广泛考虑螺栓预紧力 大小、 螺栓拧紧工艺、 碰摩形式、 碰摩间隙、 碰摩 刚度、 碰摩位置及上述参数的组合对整个转子系 统的固有特性及动态特性的影响。 权利要求书3页 说明书8页 附图9页 CN 114813141 A 2022.07.29 CN 114813141 A 1.一种多盘螺栓连接转子碰摩实验台， 其特征在于， 所述的多盘螺栓连接转子碰摩实 验台主要由电气驱动及 控制系统(A)、 高压转子系统(B)、 碰摩系统(C)、 测试传感系统(D)和 基座(15)组成； 所述的基座(15)上安装有多颗螺栓用于固定电机支架(3)、 轴承座支架(10)、 电涡流传 感器支架(14)和碰摩装置支 架(13)； 且基座(15)上设有滑轨(1 1)； 所述的电气驱动及控制系统(A)包括通过与电控箱支架固定安装于地面的电控箱(1) 与电控箱(1)驱动的转子变频电机(2)； 所述电控箱(1)通过变频器调节 转子变频电机(2)的 转速以实现对不同转速下的碰摩测试； 转子变频电机(2)固定于过电机支架(3)上， 电机支 架(3)通过螺栓固定于基座(15)上； 转子变频电机(2)通过柔性联轴器(9)将扭转传递给高 压转子系统(B)； 所述的高压转子系统(B)， 主要由转轴、 多盘 ‑毂筒‑螺栓连接结构(5)、 高压涡轮盘 (16)、 三个轴承座支架(10)、 第一轴承与轴承座(4)、 第二轴承与轴承座(6)、 第三轴承与轴 承座(8)组成； 所述多盘 ‑毂筒‑螺栓连接结构(5)由两个带裙边的毂筒与 四个转子通过对合组成， 各 毂筒与转子分别通过止口进行辅助对中； 同时毂筒边沿设有一圈沉头螺孔， 毂筒与转子通 过长螺栓连接； 两毂筒与转轴过盈配合， 且毂筒中心设有螺孔通孔， 通过螺栓与转轴连接以 保证配合的紧密度； 所述转轴共两根， 其中一根转轴的一端与多盘 ‑毂筒‑螺栓连接结构(5)的一个毂筒中 心通孔过盈配合形成整体并通过第一轴承与轴承座(4)和一个轴承座支架(10)固定于基座 (15)上， 另一端与柔性联轴器(9)相连， 另一根转轴的一端与多盘 ‑毂筒‑螺栓连接结构(5) 的另一个毂筒中心过盈配合形成整体并通过第二轴承与轴承座(6)、 第三轴承与轴承座(8) 和两个轴承座支架(10)固定于基座(15)上； 高压涡轮盘(16)通过平行键安装于第二轴承与 轴承座(6)、 第三轴承与轴承座(8)之间的转轴上； 所述的碰摩系统(C)主要由碰摩装置(12)与碰摩装置支架(13)组成， 碰摩装置支架 (13)通过螺栓固定于基座(15)的滑轨(11)内， 使碰摩系统(C)可沿转轴轴向位置滑动， 分别 进行多盘 ‑毂筒‑螺栓连接结构(5)及高压涡轮 盘(16)的碰摩实验测试； 所述碰摩装置(12)， 主要由固定装置(20)、 碰摩间隙调节螺栓(19)、 碰摩间隙调节螺母 (18)、 碰摩间隙锁紧螺母(17)、 外弹簧(25)、 内弹簧(24)、 弹簧限位器(23)、 伸缩杆(26)、 碰 摩模拟装置(27)、 弹簧限位螺母(21)和弹簧限位锁紧螺母(22)组成； 固定装置(20)的下部 设有多个螺纹孔， 通过螺栓与碰摩装置支架(13)顶部侧面相固定； 固定装置(20)和弹簧限 位器(23)为竖向的平板结构， 相对布置， 二者均设有多个相对应的通孔， 固定装置(20)通过 多个碰摩间隙调节螺栓(19)和碰摩间隙调节螺母(18)与弹簧限位器(23)连接， 碰摩间隙锁 紧螺母(17)位于碰摩间隙调节螺母(18)外侧， 二者形成双螺母形式， 实现对碰摩间隙的锁 紧； 固定装置(20)和弹簧限位器(23)的中部设有横向的圆筒结构作为弹簧罩， 两个弹簧罩 的位置相 对应， 且固定装置(20)上的弹簧罩直径大于弹簧限位器(23)上的弹簧罩直径， 固 定装置(20)上的弹簧罩的前端包裹 弹簧限位器(23)上的弹簧罩的前端， 弹簧罩的前端和尾 端均为开口结构， 且弹簧限位器(23)上的弹簧罩前端设有卡口； 内弹簧(24)置于弹簧限位 器(23)上的弹簧罩内； 外弹簧(25)置于固定装置(20)上的弹簧罩内， 且前端位于弹簧限位 器(23)上的弹簧罩外侧； 伸缩杆(26)的前端设有卡口， 下端为螺纹表 面， 伸缩杆(26)的前端权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114813141 A 2依次穿过外弹簧(25)和内弹簧(24)， 伸缩 杆(26)的前端的卡口以及弹簧限位器(23)上的弹 簧罩前端的卡口将内弹簧(24)限制在弹簧罩内， 弹簧限位螺母(21)和弹簧限位锁紧螺母 (22)位于固定装置( 20)的外侧且位于伸缩杆( 26)的中部， 形成双螺母形式， 实现外弹簧 (25)和内弹簧(24)的锁紧； 伸缩杆(26)的尾端与碰摩模拟装置(27)通过螺纹连接， 实现与 高压转子系统(B)的单点碰摩及转子 ‑机匣碰摩的模拟； 通过旋紧与放松碰摩间隙调节螺母 (18)实现固定装置(20)与弹簧限位器(23)间距的调节， 同时弹簧限位器(23)将推动外弹簧 (25)移动， 外弹簧(25)推动弹簧限位螺母(21)实现对伸缩杆(26)的控制， 从而实现对碰摩 模拟装置(27)与高压转子系统(B)的碰摩间隙调节； 且通过更换不同线径的外弹簧(25)进 行碰摩刚度调节； 所述的测试传感系统(D)， 主要由电涡流传感器支架(14)、 电涡流传感器(7)、 加速度传 感器、 距离传感器、 功率 放大器和LMS振动测试系统 组成； 所述的电涡流传感器(7)安装在电涡流传感器支架(14)上， 共有3组， 分别位于第一轴 承与轴承座(4)与多盘 ‑毂筒‑螺栓连接结构(5)之间且靠近毂筒一侧、 第二轴承与轴承座 (6)与多盘 ‑毂筒‑螺栓连接结构(5)之间且靠近毂筒一侧、 第二轴承与轴承座(6)与高压涡 轮盘(16)之间且靠近高压涡轮盘(16)一侧； 所述电涡流传感器支架(14)均为П型结构， 其 两侧和顶部均设有通 孔， 用于安装电涡流传感器(7)同时便 于后期加装其 他传感器； 所述加速度传感器布置等间距安装于靠近多盘 ‑毂筒‑螺栓连接结构(5)的转轴上， 并 通过功率放大器与LMS振动测试系统相连接； 所述的LMS振动测试系统用于测试转子系统的 振型、 固有频率等固有特性的测试； 所述的LMS振动测试系统用于采集数据， 通过功率放大 器与电涡流传感器(7)和加速度传感器相连， 且LMS振动测试系统计算机相连实现数据实时 传输； 所述的距离传感器置于碰摩模拟装置(27)内， 用于测量碰摩模拟装置与碰撞位置的 距离， 并与计算机相连实时上传距离数据， 实现碰摩间隙的精确调节。 2.根据权利要求1所述的一种 多盘螺栓连接转子碰摩实验台， 其特征在于， 所述的碰摩 模拟装置(27)包括单点式和转子 ‑机匣式， 其中， 转子 ‑机匣式碰摩模拟装置与多盘 ‑毂筒‑ 螺栓连接结构(5)或高压涡轮盘(16)侧边相接触的表面为圆弧状， 且弧形稍大于多盘 ‑毂 筒‑螺栓连接结构(5)与高压涡轮 盘(16)的半径。 3.权利要求1或2所述的一种多盘螺栓连接转子碰摩实验台的测试方法， 其特征在于， 具体如下： 1)、 固有特性测试 在不进行碰摩状态下， 将多组加速度传感器等间距安装于靠近多盘 ‑毂筒‑螺栓连接结 构(5)的转轴上， 并将加速度传感器通过功率放大器与LMS振动测试系统相连接； 在静态下 通过定力矩扳手对多盘 ‑毂筒‑螺栓连接结构(5)上的螺栓的预紧力与拧紧工艺并记录数 据， 采用移动力锤法测试高压转子系统(B)固有 特性， 最终得出不同螺栓预紧力与拧紧工艺 及其组合 参数下高压转子系统(B)的固有特性测试 结果， 包括固有频率与振型； 2)、 动态特性测试 距离传感器置实时将碰摩间隙数据传输到计算机内； 通过变频器调节转子变频电机 (2)转速， 在高压转子系统(B)运转过程中， 电涡流传感器(7)将实时采集位移数据并传输到 LMS振动测试系统中， 同时基于位移数据处理得到时域响应、 频域响应、 频谱、 轴心轨迹， 庞 加莱映射图及幅频特性 曲线， 基于此信息与碰摩参数对高压转子系统(B)的动态特性进行权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 11