帶渦輪支承和外機匣的航空發(fā)動機主軸承試驗器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶發(fā)動機零組件、具備中介主軸承復(fù)雜振動傳輸路徑模擬的主軸承試驗設(shè)備，屬于航空發(fā)動機關(guān)鍵零組件試驗技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]航空發(fā)動機中介主軸承是現(xiàn)代渦扇發(fā)動機上一類非常特殊、非常關(guān)鍵的主軸承，內(nèi)外圈高速旋轉(zhuǎn)，內(nèi)圈隨低壓轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，外圈隨高壓轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，由于同時支承高壓轉(zhuǎn)子和低壓轉(zhuǎn)子，中介主軸承一旦失效會直接導(dǎo)致發(fā)動機轉(zhuǎn)子抱軸、斷軸，發(fā)動機喪失動力，甚至發(fā)生等級事故，其危害要遠(yuǎn)大于一般的主軸承，因此，非常有必要研宄其滾動接觸疲勞失效機理及高頻振動和滑油碎肩監(jiān)視技術(shù)。國內(nèi)現(xiàn)有的中介主軸承試驗器僅采用單套中介主軸承在雙軸試驗機上進(jìn)行轉(zhuǎn)速及加載模擬試驗，這種試驗器僅采用真實中介主軸承，不具備復(fù)雜振動傳輸路徑研宄能力，與中介主軸承服役工況差距較大。因此，保留從中介主軸承一低壓軸后支點一擠壓油膜減振器一軸承機匣一渦輪支承一混合器一偏心輪和滑塊一外機匣的完整振動傳輸路徑，使得中介主軸承的模擬試驗工況盡可能與實際服役工況一致具有重要價值，尤其對于研宄從外機匣監(jiān)視主軸承的高頻振動監(jiān)視技術(shù)以及振動傳感器選型和布局有重要參考。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種帶有模擬中介主軸承復(fù)雜振動傳輸路徑的航空發(fā)動機主軸承試驗器，除了可開展發(fā)動機中介主軸承的性能模擬試驗外，還可開展航空發(fā)動機中介主軸承高頻振動監(jiān)視、滑油碎肩監(jiān)視技術(shù)研宄、具備變轉(zhuǎn)速、變載荷加速試驗、滑油加溫、滑油供回油及潤滑方式模擬能力，可用于航空發(fā)動機中介主軸承滾動接觸疲勞機理研宄、失效過程規(guī)律研宄以及作為中介主軸承微弱振動信號分離與增強、早期故障診斷、故障預(yù)測方法研宄的支持平臺。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]帶渦輪支承和外機匣的航空發(fā)動機主軸承試驗器，該試驗器融合了航空發(fā)動機的真實零部件；
[0006]試驗器主體由驅(qū)動試驗軸承內(nèi)、外圈轉(zhuǎn)動的內(nèi)圈軸系(9)、外圈軸系(4)、發(fā)動機真實零組件以及往復(fù)機構(gòu)組成。發(fā)動機真實零組件模擬試驗軸承的完整振動傳遞路徑。試驗器主體設(shè)有潤滑系統(tǒng)與振動監(jiān)測系統(tǒng)；潤滑系統(tǒng)為試驗器各轉(zhuǎn)動部件提供潤滑并監(jiān)測滑油中金屬碎肩情況。振動監(jiān)測系統(tǒng)用于開展振動傳遞規(guī)律研宄。
[0007]航空發(fā)動機的真實零部件包括真實的航空發(fā)動機渦輪支承和外機匣組件與試驗器機座連，以渦輪支承部件作為軸承支承點組建兩個獨立旋轉(zhuǎn)的軸系，低速軸系的電主軸和支架往復(fù)移動，便于試驗器的拆裝。
[0008]所述高速聯(lián)軸器最高轉(zhuǎn)速為16500rpm，低速聯(lián)軸器最高轉(zhuǎn)速為12000rpm。
[0009]連接法蘭(7)將內(nèi)圈軸系(9)和外機匣組件⑶連接到由機座⑴和主體機座(5)組成的試驗器床身上；高速電主軸(2)、低速電主軸(11)分別通過高速聯(lián)軸器(3)、低速聯(lián)軸器(10)驅(qū)動外圈軸系⑷的轉(zhuǎn)軸b(34)、內(nèi)圈軸系(9)的轉(zhuǎn)軸a(20)旋轉(zhuǎn)，加載油缸(6)與內(nèi)圈軸系(9)連接，并為內(nèi)圈軸系(9)施加載荷；試驗軸承(15)設(shè)置在外圈軸系(4)、內(nèi)圈軸系(9)之間。
[0010]完整振動傳輸路徑通過試驗軸承(15)、試驗器的內(nèi)圈軸系(9)、外機匣組件(8)實現(xiàn)；該傳輸路徑為試驗軸承(15)—發(fā)動機真實零組件(低壓軸后支點軸承(29)—擠壓油膜阻尼器(28)—軸承機匣(32)—內(nèi)圈軸系(9)—混合器一偏心輪和滑塊一外機匣組件⑶
[0011]本發(fā)明可以獲得如下有益效果:
[0012]本發(fā)明可用于開展發(fā)動機中介主軸承的性能模擬試驗；
[0013]本發(fā)明可開展航空發(fā)動機中介主軸承高頻振動監(jiān)視、滑油碎肩監(jiān)視技術(shù)研宄；
[0014]本發(fā)明具備變轉(zhuǎn)速、變載荷加速試驗、滑油加溫、滑油供回油及潤滑方式模擬能力，可用于航空發(fā)動機中介主軸承滾動接觸疲勞機理研宄、失效過程規(guī)律研宄以及作為中介主軸承微弱振動信號分離與增強、早期故障診斷、故障預(yù)測方法研宄的支持平臺。
【附圖說明】
[0015]圖1本發(fā)明的主體布局示意圖；
[0016]圖2內(nèi)圈軸系結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3外圈軸系結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4往復(fù)機構(gòu)示意圖；
[0019]圖5滑油碎肩傳感器布局不意圖；
[0020]圖6尚頻振動傳感器布局不意圖；
[0021 ] 圖7試驗器總體構(gòu)成示意圖。
[0022]圖中:1一機座，2—尚速電主軸，3—尚速聯(lián)軸器，4一外圈軸系，5—主體機座，6—加載油缸，7—連接法蘭，8—渦輪支承和外機匣組件，9 一內(nèi)圈軸系，10—低速聯(lián)軸器，11 一低速電主軸，12一往復(fù)機構(gòu)與支座，13一螺母，14一噴油環(huán)，15一試驗軸承，16一軸承座，17一螺母a，18一加載套，19一壓蓋a，20一轉(zhuǎn)軸a，21一噴油環(huán)，22一安裝板，23一端蓋，24一定位座，25—密封環(huán)，26—襯套，27—軸承襯套，28—擠壓油膜阻尼器，29—低壓后支點軸承，30一螺母b，31一噴油塊，32一軸承機匣，33一大端蓋，34一轉(zhuǎn)軸b，35一端蓋，36一鎖緊螺母a，37一軸承a，38一彈費，39一殼體，40一定位銷，41 一隔圈，42一軸承b，43一壓蓋b，44一油罩，45—試驗軸承外圈，46—鎖緊螺母b，47—回油接頭，48—鎖緊螺母C，49一絲杠，50—支架，51—導(dǎo)軌，52—底座，53—手輪，54—滑油碎肩傳感器，55—滑油回油泵，56—滑油濾組件，57—旁通活門，58—滑油箱，59—滑油供油泵，60—溢流閥，61—散熱器，62—發(fā)動機組件后回油泵帽罩安裝邊，63—軸承機匣外邊框，64—渦輪支承安裝邊，65—外機匣安裝邊。
【具體實施方式】
[0023]試驗器總體構(gòu)成如圖7所示，試驗器主體由驅(qū)動試驗軸承內(nèi)、外圈轉(zhuǎn)動的內(nèi)圈軸系(9)、外圈軸系(4)、發(fā)動機真實零組件以及往復(fù)機構(gòu)組成。發(fā)動機真實零組件模擬試驗軸承的完整振動傳遞路徑。試驗器主體設(shè)有潤滑系統(tǒng)與振動監(jiān)測系統(tǒng)；潤滑系統(tǒng)為試驗器各轉(zhuǎn)動部件提供潤滑并監(jiān)測滑油中金屬碎肩情況。振動監(jiān)測系統(tǒng)用于開展振動傳遞規(guī)律研宄。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明將真實的航空發(fā)動機渦輪支承和外機匣組件與試驗器機座連為一體，以渦輪支承部件作為軸承支承點組建兩個獨立旋轉(zhuǎn)的軸系，低速軸系的電主軸和支架往復(fù)移動，便于試驗器的拆裝。
[0025]所述高速聯(lián)軸器最高轉(zhuǎn)速為16500rpm，低速聯(lián)軸器最高轉(zhuǎn)速為12000rpm。
[0026]連接法蘭(7)將內(nèi)圈軸系(9)和外機匣組件⑶連接到由機座⑴和主體機座(5)組成的試驗器床身上；高速電主軸(2)、低速電主軸(11)分別通過高速聯(lián)軸器(3)、低速聯(lián)軸器(10)驅(qū)動外圈軸系⑷的轉(zhuǎn)軸b(34)、內(nèi)圈軸系(9)的轉(zhuǎn)軸a(20)旋轉(zhuǎn)，加載油缸(6)與內(nèi)圈軸系(9)連接，并為內(nèi)圈軸系(9)施加載荷；試驗軸承(15)設(shè)置在外圈軸系(4)、內(nèi)圈軸系(9)之間。
[0027]完整振動傳輸路徑通過試驗軸承(15)、試驗器的內(nèi)圈軸系(9)、外機匣組件(8)實現(xiàn)；該傳輸路徑為試驗軸承(15)—發(fā)動機真實零組件(低壓軸后支點軸承(29)—擠壓油膜阻尼器(28)—軸承機匣(32)—內(nèi)圈軸系(9)—混合器一偏心輪和滑塊一外機匣組件⑶
[0028]本發(fā)明在對試驗軸承進(jìn)行變轉(zhuǎn)速、變載荷試驗時，由高速電主軸(2)、低速電主軸
(11)分別驅(qū)動高速聯(lián)軸器(3)、低速聯(lián)軸器(10)，試驗軸承內(nèi)圈隨內(nèi)圈軸系(9)旋轉(zhuǎn)，試驗軸承外圈(45)隨外圈軸系(4)旋轉(zhuǎn)，加載油缸(6)通過加載套(18)將試驗載荷施加到內(nèi)圈軸系(9)，并通過內(nèi)圈軸系(9)施加到試驗軸承(15)上。
[0029]內(nèi)圈軸系見圖2所示，內(nèi)圈軸系(9)的軸承機匣(32)由低壓后支點軸承(29)支撐；擠壓油膜阻尼器(28)設(shè)置在軸承機匣(32)內(nèi)環(huán)和低壓后支點軸承(29)之間，內(nèi)圈軸系(9)通過擠壓油膜阻尼器(28)的擠壓油膜吸收振動能量；加載套(18)設(shè)置在靠近試驗軸承(15) —側(cè)的內(nèi)圈軸系(9)轉(zhuǎn)軸a(20)上，試驗軸承(15)的端面通過螺母a(17)壓緊固定；定位座(24)與端蓋(23)通過螺釘緊固在軸承機匣端面的安裝孔上，實現(xiàn)對內(nèi)圈軸系
(9)的加載和定位；低壓后支點軸承(29)的內(nèi)圈固定在軸承襯套(27)上，軸承襯套(27)固定在內(nèi)圈軸系(9)的轉(zhuǎn)軸a(20)上，軸承襯套(27)通過襯套(26)和螺母b(30)進(jìn)行定位和緊固，定位座(24)的外圈安裝有擠壓油膜阻尼器(28)并固定在軸承機匣(32)的內(nèi)環(huán)上；安裝板22設(shè)置在軸承機匣(32)和機座(I)之間，通過螺栓固定在軸承機匣安裝邊(65)上。
[0030]試驗軸承(15)的內(nèi)圈設(shè)置在轉(zhuǎn)軸a (20)的一端，噴油環(huán)(14)通過螺母(13)與試驗軸承內(nèi)圈(15)連接，軸承座(16)設(shè)置在試驗軸承(15)的外側(cè)，軸承座(16)與試驗軸承
(15)之間形成封閉的潤滑腔體；噴油環(huán)(14)為試驗軸承內(nèi)圈(15)供油。轉(zhuǎn)軸a(20)的另一端通過大端蓋(33)密封；密封環(huán)(25)設(shè)置在定位座(24)的外側(cè)；噴油環(huán)(21)設(shè)置在加載套(18)和輔助定位軸承之間，通過螺釘固定在機座(I)的殼體上，噴油環(huán)(21)為加載套(18)和輔助定位軸承提供潤滑；噴油塊(31)設(shè)置在軸承機匣(32)的滑油供油孔上，通過螺釘固定在軸承機匣(32)上，為低壓后支點軸承(29)供油，完成潤滑功能。
[0031]外圈軸系見圖3:外圈軸系(4)由轉(zhuǎn)軸b(34)、端蓋(35)、鎖緊螺母a(36)、軸承a (37)、彈簧(38)、殼體(