一种航空发动机转子联接特性试验装置的制作方法

1.本发明属于航空发动机转子动力学试验领域，具体涉及一种航空发动机转子联接特性试验装置。


背景技术：

2.航空发动机整机结构中含有大量的联接子结构，例如螺栓联接、套齿联接、止口联接等。各种联接结构存在摩擦、接触、拧紧、滑移、碰撞等问题，这些问题严重影响联接结构的刚度、阻尼特性，进而影响发动机整机的振动特性。为降低航空发动机整机振动的水平，提高其可靠性，需要对联接结构的刚度和阻尼进行研究。
3.在传统的转子/整机振动问题分析时，往往对联接结构作直观和简单的结构简化，未对转子的联接刚度及阻尼做过系统的研究，只有少数文献利用仿真计算，动力学计算误差较大。而针对结构的动力学模型确认的试验研究也相对匮乏，由于结构复杂，基本没有系统地进行过试验研究。因此，在整机试车过程中，经常出现由于联接结构导致的振动故障无法具体定位和精确排除的问题。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供了一种用于解决针对航空发动机整机试车过程中，经常出现由于联接结构导致的振动故障无法具体定位和精确排除的问题的航空发动机转子联接特性试验装置。
5.本发明的目的在于提供一种航空发动机转子联接特性试验装置，所述试验装置包括模拟航空发动机转子联接结构的试验件、设置在试验件两端用于支承试验件的前支承系统和后支承系统、以及轴向力加载系统，其中试验件包括依次联接的压气机前轴颈、压气机模拟盘、压气机后轴颈以及涡轮模拟盘，所述前支承系统通过所述压气机前轴颈支承所述试验件，所述轴向力加载系统设置在所述前支承系统上并与所述压气机前轴颈连接，所述涡轮模拟盘与用于带动所述涡轮模拟盘旋转的转接轴连接。
6.本发明所提供的航空发动机转子联接特性试验装置，还具有这样的特征，所述压气机前轴颈、压气机模拟盘和压气机后轴颈之间通过螺栓进行联接，所述压气机前轴颈和压气机后轴颈上端设有用于定位的联接止口；所述压气机后轴颈与所述涡轮模拟盘通过螺栓连接，所述压气机后轴颈和所述涡轮模拟盘的联接面上均设有用于扭矩传递的两圈联接端齿。
7.本发明所提供的航空发动机转子联接特性试验装置，还具有这样的特征，所述压气机前轴颈上设有用于遮挡供油的前轴颈挡油板。
8.本发明所提供的航空发动机转子联接特性试验装置，还具有这样的特征，所述前支承系统包括前支承座、前安装边和前支承挡油板，所述前支承座、前安装边和前支承挡油板之间形成前轴承腔，所述前轴承腔内设有与前支承座连接的前轴承座，设置在前轴承座上的前鼠笼、与前轴承座和前鼠笼连接的前轴承、设置在前轴承和前轴承座之间的弹性环、
用于给所述弹性环供油的弹性环供油嘴以及设置在前轴承和所述压气机前轴颈的轴肩之间的应力环。
9.本发明所提供的航空发动机转子联接特性试验装置，还具有这样的特征，所述后支承系统包括后支承座、后安装边和后支承挡油板，所述后支承座、后安装边和后支承挡油板之间形成后轴承腔，所述后轴承腔内设有与后支承座连接的后轴承座，设置在后轴承座上的后鼠笼、与后轴承座连接的后轴承、用于给后轴承供油的后轴承供油嘴以及用于限制振幅的限幅器。
10.本发明所提供的航空发动机转子联接特性试验装置，还具有这样的特征，所述后鼠笼和所述限幅器通过螺栓固定在所述后支承座上。
11.本发明所提供的航空发动机转子联接特性试验装置，还具有这样的特征，所述前支承系统上设有吊装的前吊环，所述后支承系统上设有吊装的后吊环。
12.本发明所提供的航空发动机转子联接特性试验装置，还具有这样的特征，所述轴向力加载系统包括连接在前支承系统上的轴向力加载装置、设置在所述轴向力加载装置内用于供油的前轴承供油嘴、轴向力转换块6以及设置在轴向力加载装置内用于施加轴向力的环形线圈。
13.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果
14.本发明提出的一种航空发动机转子联接特性试验装置，不仅对航空发动机的压气机、涡轮盘进行了模拟设计，而且同时对转子系统的螺栓、止口和套齿联接结构进行了模型设计；且发明中设计的轴向力加载装置，可在试验过程中对转子施加可控的轴向力，系统地实现了带联接结构的航空发动机转子系统模拟。在系统试验的基础上，利用试验所获得的参考数据改善实际结构的仿真模型，不仅可以在要求的精度内准确地反映结构的动力学特性，而且可以用于航空发动机整机试车过程中的联接故障源定位，从而指导转子联接结构的设计优化。
附图说明：
15.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明所提供的航空发动机转子联接特性试验装置的结构示意图，
17.其中，1：前支承座；2：前鼠笼；3：前轴承座；4：前轴承；5：轴向力加载装置；6：轴向力转换块；7：前轴承供油嘴；8：环形线圈；9：弹性环供油嘴；10：前安装边；11：弹性环；12：前吊环；13：前支承挡油板；14：前轴颈挡油板；15：压气机前轴颈；16：压气机模拟盘；17：压气机后轴颈；18：联接端齿；19：涡轮模拟盘；20：后支承挡油板；21：后吊环；22：后支承座；23：限幅器；24：后鼠笼；25：后安装边；26：后轴承座；27：后轴承供油嘴；28：转接轴；29：后轴承。
具体实施方式
18.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明所提供的试验装置作具体阐述。
19.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
20.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
21.如图1所示，本发明实施例提供了一种航空发动机转子联接特性试验装置，所述试验装置包括模拟航空发动机转子联接结构的试验件、设置在试验件两端用于支承试验件的前支承系统和后支承系统、以及轴向力加载系统，其中试验件包括依次联接的压气机前轴颈15、压气机模拟盘16、压气机后轴颈17以及涡轮模拟盘19，所述前支承系统通过所述压气机前轴颈15支承所述试验件，所述轴向力加载系统设置在所述前支承系统上并与所述压气机前轴颈15连接，所述涡轮模拟盘19与用于带动所述涡轮模拟盘19旋转的转接轴28连接。
22.在部分实施例中，所述压气机前轴颈15、压气机模拟盘16和压气机后轴颈17之间通过螺栓进行联接，所述压气机前轴颈15和压气机后轴颈17上端设有用于定位的联接止口；所述压气机后轴颈17与所述涡轮模拟盘19通过螺栓连接，所述压气机后轴颈17和所述涡轮模拟盘19的联接面上均设有用于扭矩传递的两圈联接端齿18。
23.在部分实施例中，所述压气机前轴颈15上设有用于遮挡供油的前轴颈挡油板14。
24.在部分实施例中，所述前支承系统包括前支承座1、前安装边10和前支承挡油板13，所述前支承座1、前安装边10和前支承挡油板13之间形成前轴承腔，所述前轴承腔内设有与前支承座1连接的前轴承座3，设置在前轴承座3上的前鼠笼2、与前轴承座3和前鼠笼2连接的前轴承4、设置在前轴承4和前轴承座3之间的弹性环、用于给所述弹性环供油的弹性环供油嘴9以及设置在前轴承4和所述压气机前轴颈15的轴肩之间的应力环。弹性环形成了一种挤压油膜阻尼器，用于对支承系统的阻尼减振。
25.在部分实施例中，所述后支承系统包括后支承座22、后安装边25和后支承挡油板20，所述后支承座22、后安装边25和后支承挡油板20之间形成后轴承腔，所述后轴承腔内设有与后支承座22连接的后轴承座26，设置在后轴承座26上的后鼠笼24、与后轴承座22连接的后轴承29、用于给后轴承29供油的后轴承供油嘴27以及用于限制振幅的限幅器23。
26.在部分实施例中，所述后鼠笼24和所述限幅器24通过螺栓固定在所述后支承座22上。
27.在部分实施例中，所述前支承系统上设有吊装的前吊环12，所述后支承系统上设有吊装的后吊环21。
28.在部分实施例中，所述轴向力加载系统包括连接在前支承系统上的轴向力加载装置5、设置在所述轴向力加载装置5内用于供油的前轴承供油嘴7、轴向力转换块6以及设置在轴向力加载装置5内用于施加轴向力的环形线圈8。
29.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。