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申请/专利权人：北京化工大学

摘要：本发明公开了基于MIPV表征不平衡响应的桨扇发动机转子力和力偶动平衡方法，采用MEMS三轴振动加速度传感器实时提取桨扇发动机转子在径向水平及垂直测点、轴向两固定轴承支座测点的基频振动信号，并合成二维轴心轨迹，两固定轴承支座测点的二维轴心轨迹合成三维轴心轨迹。将基频椭圆轴心轨迹转换为基频圆形轴心轨迹，通过对比添加试重质量前后IPV在基频椭圆轴心轨迹和MIPV在基频圆形轴心轨迹中扫过的面积，得出MIPV的幅值和相位。用MIPV表征桨扇发动机转子的不平衡响应，计算出不平衡响应中的力和力偶分量、桨扇发动机转子力和力偶平衡质量、加在桨扇发动机转子的两个配重盘上的配重质量，同时进行桨扇发动机转子的力和力偶动平衡。

主权项：1.基于MIPV表征不平衡响应的桨扇发动机转子力和力偶动平衡方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、模拟某型桨扇发动机结构搭建桨扇发动机转子试验台，验证基于MIPV表征不平衡响应的桨扇发动机转子力和力偶动平衡方法；采用电机驱动转子，转子通过联轴器直连驱动电机；通过自主开发的转子电机控制程序自由控制电机的转速，实现转子工况的模拟；步骤2、振动采集系统包括一个光电传感器、两个MEMS三轴加速度传感器、一套数据采集系统、一台上位机和信号处理软件；光电传感器测量转子的转速和键相，两个MEMS传感器分别粘接在两固定支撑轴承座上，采集桨扇发动机转子水平及垂直方向的基频振动信号；步骤3、左测点固定轴承支座的平面E1中，使用MEMS传感器在固定轴承支座平面上测得的径向水平及垂直方向基频振动信号合成基频椭圆轴心轨迹；第i段基频振动信号表示为： 式1变化为： 其中Sxi和Cxi为基频振动信号xi的正弦和余弦系数，Syi和Cyi为基频振动信号yi的正弦和余弦系数,Sxi、Cxi、Syi、Cyi分别为： 基频椭圆轴心轨迹的长轴p、短轴q分别表示为： 式中m＝Sx2+Cx2+Sy2+Cy2，n＝2CxSy-2SxCy；从动力学的角度看，基频椭圆轴心轨迹的面积代表了该平面内的不平衡振动能量，为了保持基频椭圆轴心轨迹的总面积不变，将其转换为基频圆形轴心轨迹；定义基频圆形轴心轨迹的半径如下： 则MIPV的幅值为r，MIPV的相位β通过添加试重质量前后IPV的变化量计算得出；添加试重质量后基频椭圆轴心轨迹中的IPV从变为φ1、φ2分别为IPV为和时的相位，IPV的相位变化量为Δφ，该相位变化扫过的面积为： 在基频圆形轴心轨迹中，MIPV扫过的面积表示为： 根据S1＝S2，计算出Δγ为: MIPV在添加试重前后的相位β1和β2分别表示为： 对以右测点固定轴承支座的平面E2的MIPV的幅值和相位的提取过程与左测点相同；步骤5：用MIPV表征桨扇发动机转子的不平衡响应，进行桨扇发动机转子力和力偶动平衡；在两固定轴承支座平面E1、E2中，计算出原始不平衡响应分别为MIPV1和MIPV2，在桨扇发动机转子试验台的配重盘D1、D2上同时加重和加重引起的不平衡力f1和f2，会与原有的不平衡力P1和P2合成为残余不平衡力F1和F2，F1和F2可分解为一对大小相等、方向相同的对称力Fs，以及一对大小相等、方向相反的反对称力Fc1和Fc2，对称力Fs、反对称力Fc1和Fc2分别对应系统中的力不平衡和力偶不平衡；测得平面E1、E2的试重不平衡响应为MIPV3和MIPV4；平面E1、E2上由加重和导致的振动变化量Δc和Δd分别为： 振动变化量的对称分量As和反对称分量Ad分别为： |As|、|Ad|分别表示振动变化量的对称分量幅值和反对称分量的幅值，α、β表示相位；As、Ad分别由加重质量和中的对称加重质量和反对称加重质量引起；力平衡加重Ms和力偶平衡加重Md分别为： 根据公式19计算出，在配重盘D1、D2上应加的配平质量QO1、QO2为： 基于MIPV表征不平衡响应的桨扇发动机转子力和力偶动平衡方法抑制具有刚度各向异性特征的桨扇发动机转子在径向水平及垂直方向测点、以及轴向两测点的力和力偶不平衡振动。

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