本發(fā)明屬于試驗與測試技術(shù)領域，用于旋轉(zhuǎn)葉盤的振動特性測試實驗。

背景技術(shù)：

對旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下葉片輪盤振動特性的測量，是一項很有挑戰(zhàn)性的工作。傳統(tǒng)接觸式測量將動應變片貼合在測試葉片應變最大的位置，通過精密的滑環(huán)引電器將應變片的電信號傳遞到數(shù)據(jù)采集儀，或者通過固定在中心位置的無線信號發(fā)射器將應變信號傳遞到采集儀上，從而獲取葉片振動過程中動應力。應變片測量受到旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下高溫、高轉(zhuǎn)速的影響，對應變片以及相應傳輸導線的安裝固定、抗高載荷的能力以及收集傳遞信號的滑環(huán)引電器提出了很高的要求，應變片安裝空間有限，測試的數(shù)據(jù)通道受到引電器結(jié)構(gòu)的限制，采集的數(shù)據(jù)量不足以反應整個葉片的振型。跟蹤連續(xù)掃描激光多普勒測振技術(shù)(Tracking Continuous Scanning Laser Doppler Vibrometry，TCSLDV)作為一種新興的非接觸式測試技術(shù)被越來越多的應用于旋轉(zhuǎn)機械的振動測試領域。因此設計一種用于TCSLDV的轉(zhuǎn)子試驗器是非常必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對背景技術(shù)中所涉及到傳統(tǒng)測試的缺陷，設計一種用于激光多普勒振動測試的轉(zhuǎn)子試驗器。該試驗器采用交流電磁激勵對葉盤進行激振，通過安裝在軸上的光電傳感器監(jiān)測實時轉(zhuǎn)速信息。另外為了方便滿足測試需求以及設備的長期安全使用，試驗器的設計可以實現(xiàn)一種試驗器可更換不同葉盤，且有一個殼體作為包容機匣。

技術(shù)方案：

一種用于旋轉(zhuǎn)跟蹤連續(xù)掃描激光多普勒測振的轉(zhuǎn)子試驗器，包括驅(qū)動電機、主軸以及旋轉(zhuǎn)葉盤；所述主軸與所述驅(qū)動電機的電機軸連接；所述旋轉(zhuǎn)葉盤安裝在所述主軸末端；在所述主軸上安裝有隨動激勵盤及轉(zhuǎn)速測量裝置；所述隨動激勵盤安裝在所述旋轉(zhuǎn)葉盤內(nèi)側(cè)，在所述隨動激勵盤上對稱安裝有若干用于為所述旋轉(zhuǎn)葉盤提供激勵的交流電磁激勵；所述轉(zhuǎn)速測量裝置安裝在所述隨動激勵盤內(nèi)側(cè)。

所述旋轉(zhuǎn)葉盤采用Q345冷軋板板材切割而成，并通過錐套與葉盤中心錐相配合固定安裝在主軸的末端。

所述旋轉(zhuǎn)葉盤為不同葉片數(shù)的葉盤結(jié)構(gòu)或者帶有扭轉(zhuǎn)葉片的輪盤。

所述交流電磁激勵采用軟鐵芯，選用A級耐熱材料絕緣的漆包線。

所述交流電磁激勵與所述隨動激勵盤通過螺紋副連接；通過調(diào)節(jié)所述螺紋副調(diào)節(jié)所述交流電磁激勵與所述旋轉(zhuǎn)葉盤的葉片之間的工作間隙。

在所述旋轉(zhuǎn)葉盤及所述隨動激勵盤外設置有保護作用的殼體；所述殼體的前罩板選用聚碳酸酯塑料板。

所述主軸通過軸承包支撐；所述軸承包通過軸承包支座安裝在所述鑄鐵平臺的上方。

所述轉(zhuǎn)速測量裝置為高精度空心外套式光電轉(zhuǎn)速傳感器，套在所述主軸上，并通過絕緣支座固定。

所述主軸通過柔性聯(lián)軸器與所述驅(qū)動電機的電機軸連接。

所述驅(qū)動電機通過其兩端的電機絕緣支座固定在鑄鐵平臺上方。

有益效果：本發(fā)明的用于TCSLDV試驗測試的轉(zhuǎn)子試驗器針對轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的測試環(huán)境，設計了隨動激勵系統(tǒng)實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)葉盤的非接觸激振。殼體的前罩板選用透光率較高的材料加工而成，既能提高所述轉(zhuǎn)子試驗器的安全性，同時又能保證激光束很好地透過前罩板投射到待測試葉盤上。通過將安裝在轉(zhuǎn)子主軸上的空心外套式光電傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速信號輸入TCSLDV測試系統(tǒng)，可以實現(xiàn)高精度的轉(zhuǎn)速實時監(jiān)測。轉(zhuǎn)子主軸后端與驅(qū)動電機通過柔性聯(lián)軸器直接連接，動力傳遞系統(tǒng)效力高，使轉(zhuǎn)子具備高速旋轉(zhuǎn)的潛力。該試驗器系統(tǒng)集成度高且可更換葉盤，為高速旋轉(zhuǎn)機械的跟蹤連續(xù)掃描激光多普勒振動測試提供了實驗依據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種TCSLDV試驗測試的轉(zhuǎn)子試驗器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1—殼體，2—旋轉(zhuǎn)葉盤，3—法蘭邊，4—隨動激勵盤，5—碳刷，6—軸承包支座，7—軸承包，8—光電傳感器，9—絕緣支座，10—主軸，11—柔性聯(lián)軸器，12—電機絕緣支座，13—驅(qū)動電機，14—電機絕緣支座，15—殼體支撐座，16—錐套，17—葉盤中心錐，18—交流電磁激勵，19—滑環(huán)，20—后密封板，21—中間安裝邊，22—鑄鐵平臺，23—前罩板。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。

圖1是本發(fā)明一種TCSLDV試驗測試的轉(zhuǎn)子試驗器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明TCSLDV試驗測試的轉(zhuǎn)子試驗器由轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子支撐，動力組件，光電傳感器，激勵系統(tǒng)以及殼體組成。轉(zhuǎn)子包括主軸10及旋轉(zhuǎn)葉盤2；轉(zhuǎn)子采取懸臂支撐，由轉(zhuǎn)子支撐支撐在鑄鐵平臺22上方。轉(zhuǎn)子支撐包括軸承包7以及軸承包支座8。動力組件包括驅(qū)動電機13，水冷箱以及變頻器，實驗過程中水冷箱為外接設備用來給電機水冷，變頻器用來控制電機的轉(zhuǎn)速，均為電機的外接設備。激勵系統(tǒng)包括交流電磁激勵18及隨動激勵盤4。

旋轉(zhuǎn)葉盤2采用Q345冷軋板板材切割而成，位于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的前端，通過椎套3與葉盤中心錐2相配合固定安裝在主軸10的末端，由主軸10帶動旋轉(zhuǎn)葉盤2轉(zhuǎn)動；在本發(fā)明中，旋轉(zhuǎn)葉盤2可以根據(jù)試驗需要更換，拆卸簡單。本發(fā)明可以對不同葉片數(shù)的葉盤結(jié)構(gòu)或者帶有扭轉(zhuǎn)葉片的輪盤進行測試。主軸10采用40Cr調(diào)質(zhì)后加工而成，通過軸承包7安裝在鑄鐵平臺21上方。

隨動激勵盤4采用7075鋁板加工而成，保證隨動激勵盤4的強度要求；隨動激勵盤4與旋轉(zhuǎn)葉盤2間隔一定距離安裝在主軸10上，隨著主軸10轉(zhuǎn)動而隨動。交流電磁激勵18與旋轉(zhuǎn)葉盤2的距離據(jù)試驗需要調(diào)節(jié)，在隨動激勵盤4上對稱安裝有若干交流電磁激勵4，交流電磁激勵4采用軟鐵芯，選用A級耐熱材料絕緣的漆包線，并通過螺紋副與隨動激勵盤4連接；交流電磁激勵18對稱安裝的目的是減小不平衡量的影響。交流電磁激勵18通過螺紋副安裝在隨動激勵盤4上，通過螺紋副可以方便地調(diào)節(jié)交流電磁激勵18在隨動激勵盤4厚度方向上的安裝深度，從而實現(xiàn)交流電磁激勵18與旋轉(zhuǎn)葉盤2的葉片之間工作間隙的調(diào)節(jié)。交流電磁激勵18對旋轉(zhuǎn)葉盤2提供某一頻率的激勵，激振力的大小和激振頻率可以通過軟件及功率放大器根據(jù)試驗需要進行控制；在隨動激勵盤4上還設有銅滑環(huán)19，銅滑環(huán)19用銅螺釘固定在隨動激勵盤上，在靠近旋轉(zhuǎn)葉盤2的殼體1內(nèi)壁上安裝有碳刷5，碳刷5的位置與銅滑環(huán)19相對應，銅螺釘與交流勵磁用帶絕緣漆包線的導線連接：銅線一端去掉漆包線纏繞在銅螺釘上，另一端接在交流勵磁上，另外，螺釘與隨動盤之間有絕緣材料，激勵信號不會傳到隨動盤上。激勵信號經(jīng)過功率放大器的放大后通過安裝在殼體1上的碳刷5傳導到銅滑環(huán)19上，緊固所用的銅螺釘將激勵信號傳遞到交流電磁激勵18。

為了確保轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)過程中不會發(fā)生葉片斷裂飛出傷人的情況，本發(fā)明設計了足夠強度的保護殼體1，旋轉(zhuǎn)葉盤2以及隨動激勵盤4設置在殼體1內(nèi)，殼體1的約束位置為殼體支撐座15，后密封板20的約束位置為法蘭邊3與中間安裝邊21，殼體1及后密封板20采用Q235材質(zhì)加工。殼體1的前罩板23選用透光率較高的PC板(聚碳酸酯塑料板)，激光束可以很好地透過PC板打到旋轉(zhuǎn)葉盤2上，并接收攜帶旋轉(zhuǎn)葉盤2振動信息的反射信號。

軸承包7包括軸承、軸冷以及軸承套；軸承選用型號為6009，徑向基本額定動載荷為21KN；軸承套整體鏜削，軸承與軸冷裝后與軸承套安裝在一起；并通過軸承包支座8安裝在鑄鐵平臺22上方，主軸10穿過所述軸承包7，通過軸承包7及軸承包支座8支撐。

光電傳感器8為高精度空心外套式光電轉(zhuǎn)速傳感器，套在主軸10上，并通過壓緊法蘭保證測量轉(zhuǎn)速的準確性；主軸10另一端通過柔性聯(lián)軸器11與驅(qū)動電機13的電機軸直接連接；驅(qū)動電機13通過其兩端的電機絕緣支座13、15固定在鑄鐵平臺22上方。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)以軸承包7的形式通過螺栓與軸承包支座6連接，軸承包支座6與實驗臺的鑄鐵平臺22連接。

本發(fā)明中驅(qū)動電機13通過柔性聯(lián)軸器11帶動旋轉(zhuǎn)葉盤2和隨動激勵盤4的同步高速旋轉(zhuǎn)。

外套式光電傳感器8安裝在殼體1后的轉(zhuǎn)子主軸10上并由絕緣支座9對其進行穩(wěn)定加固。外套式光電傳感器8將轉(zhuǎn)速反饋到TCSLDV系統(tǒng)的控制箱。本發(fā)明中為轉(zhuǎn)子主軸10上的空心外套式光電傳感器8設計了絕緣的固定支座，保證了了光電傳感器在轉(zhuǎn)子運行過程中的穩(wěn)定性，絕緣支座9也避免了外界對光電傳感器的電磁干擾。另外，驅(qū)動電機的支撐座12和14也均為絕緣材料加工而成，也是為了減小驅(qū)動電機對光電傳感器的電磁干擾。

本發(fā)明中的驅(qū)動電機13選用西門子異步交流伺服電機為轉(zhuǎn)子系統(tǒng)提供所需扭矩。由于齒輪副或同步齒帶等傳動結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)速上限較低，本發(fā)明中轉(zhuǎn)子系統(tǒng)與驅(qū)動電機13通過柔性聯(lián)軸器11直接連接在轉(zhuǎn)子主軸10后端，而不是采用傳動結(jié)構(gòu)帶動轉(zhuǎn)子，因此可以大大提高其高速旋轉(zhuǎn)的潛力。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出：對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。