CN104062105A - 航空发动机高压压气机一级盘疲劳循环试验装置 - Google Patents

航空发动机高压压气机一级盘疲劳循环试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种航空发动机高压压气机一级盘疲劳循环试验装置，安装在试验器上，该装置包括试验件、模拟件和试验工装，试验工装包括支撑盘和中心轴，支撑盘的盘心与中心轴滑动配合，中心轴与试验器的主轴连接，试验件和模拟件分别与支撑盘连接；支撑盘与中心轴之间设置有弹性元件。本发明结构紧凑、安装方便，为了模拟发动机条件下真实的位移量，支撑盘与中心轴之间设置有弹性元件，为支撑盘和中心轴之间增加缓冲，保证了试验件的位移量与发动机条件下的位移量相同，且可根据试验件灵活选择合适的弹性元件，操作简单，易于调整，解决了现有试验方法给出的预定安全循环寿命可信度不高、存在使用安全隐患的问题。

Description

航空发动机高压压气机一级盘疲劳循环试验装置
技术领域
本发明涉及航空发动机试验领域，具体地说，涉及一种用于模拟航空发动机高压压气机一级盘实际工作状态的试验装置。
背景技术
航空发动机被誉为是飞机的心脏，为保证飞行安全，要求发动机具有极高的使用安全性和使用可靠性。但由于发动机工作环境的恶劣性，在实际工作中时有故障发生，有些甚至会造成机毁人亡的严重后果。
高压压气机一级盘作为航空发动机的关键部件之一，对于发动机的结构完整性和使用可靠性具有至关重要的作用，一旦高压压气机一级盘工作失效，就有可能造成重大事故。所以为保证使用安全，必须通过试验给出其预定安全循环寿命。而试验给出的预定安全循环寿命是否可信与可靠，设计合理的试验装置是其中的关键环节。虽然国外做过该类试验，但由于涉及核心技术，均对外高度保密，我国根本无法得到其试验方法和试验装置的参考资料。国内同样也做过一定的尝试，但由于高压压气机一级盘的特殊结构，在其工作时受离心力的影响其轮缘部分在轴向方向上会产生一定的位移量，目前还无法模拟该轴向位移量，使得试验状态与实际工作状态不完全一致，导致试验给出的预定安全循环寿命可信度不高，存在使用安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于针对高压压气机在工作时因给出的预定安全循环寿命可信度不高存在使用安全等上述问题，提供了一种航空发动机高压压气机一级盘疲劳循环试验装置，该试验装置能够用于模拟高压压气机一级盘的实际工作情况，为解决现有试验方法给出的预定安全循环寿命可信度不高、存在使用安全隐患的问题提供试验手段。
本发明的技术方案为：一种航空发动机高压压气机一级盘疲劳循环试验装置，安装在试验器上，该装置包括试验件、模拟件和试验工装，其中，试验工装包括支撑盘和中心轴，支撑盘的盘心与中心轴滑动配合，中心轴与试验器的主轴连接，试验件和模拟件分别与支撑盘连接；支撑盘与中心轴之间设置有弹性元件。
优选的是，弹性元件为弹性环，该弹性环固定于中心轴上。
优选的是，模拟件包括叶片模拟件、高压压气机前轴模拟件和高压压气机后轴模拟件，其中，叶片模拟件安装在试验件上，用于模拟试验件上的叶片，高压压气机前轴模拟件连接试验件和高压压气机后轴模拟件，用于模拟试验件在发动机条件下的高压压气机前轴，高压压气机后轴模拟件与支撑盘连接，用于模拟试验件在发动机条件下的高压压气机后轴。
优选的是，试验件和模拟件与支撑盘之间均通过试验陪衬件连接，该试验陪衬件包括高压二级盘、1-2级隔圈和2-3级隔圈，高压二级盘轮毂处的内花键套齿与高压压气机后轴模拟件的外花键套齿啮合，1-2级隔圈通过其前后定位面安装于试验件和高压二级盘之间，2-3级隔圈通过其前后定位面安装于高压二级盘与支撑盘之间。
优选的是，试验件为所试验的高压压气机一级盘。
本发明的有益效果为：本发明试验装置包括试验件、模拟件和试验工装，试验件和模拟件分别与试验工装连接，结构紧凑、安装方便；为了模拟发动机条件下真实的位移量，支撑盘与中心轴之间设置有弹性元件，当试验器转速从零逐渐增大到设定值时，试验件轮缘变形也随之增加并通过试验陪衬件、支撑盘传递，由于中心轴变形量很小可忽略，迫使支撑盘与中心轴之间的弹性元件发生变形，为支撑盘和中心轴之间增加缓冲，当变形量达到发动机条件下的位移量时，支撑盘与中心轴完全接触，无法继续变形，保证了试验件的位移量与发动机条件下的位移量相同，即模拟的试验状态与发动机工作状态一致，且可根据试验件灵活选择合适的弹性元件，操作简单，易于调整，解决了现有试验方法给出的预定安全循环寿命可信度不高、存在使用安全隐患的问题。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明弹性环的结构示意图。
图3为本发明在试验器上的安装示意图。
其中，1、试验件，2、叶片模拟件，3、高压压气机前轴模拟件，4、1-2级隔圈，5、高压二级盘，6、2-3级隔圈，7、高压压气机后轴模拟件，8、支撑盘，9、弹性环，10、中心轴，11、试验器的主轴，12、直流电动机组，13、齿轮增速器，14、密封器，15、真空箱，16、试验器的双支点，17、试验双支点，18、本发明试验装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明提供的一种航空发动机高压压气机一级盘疲劳循环试验装置，安装在试验器上，该装置包括试验件1、模拟件和试验工装，其中，试验工装包括支撑盘8和中心轴10，支撑盘8的盘心与中心轴10滑动配合，中心轴10与试验器的主轴11连接，试验件和模拟件分别与支撑盘8连接；支撑盘8与中心轴10之间设置有弹性元件，为支撑盘8和中心轴10之间增加一个缓冲，因为通常试验件1在试验器条件下的位移量会大于发动机条件下的位移量，为模拟发动机条件下真实的位移量，可选择大小适合的弹性元件。
上述弹性元件采用弹性环9，该弹性环9固定于中心轴10上。
为了真实反映航空发动机最大转速下的试验件的性能，上述模拟件包括叶片模拟件2、高压压气机前轴模拟件3和高压压气机后轴模拟件7，其中，叶片模拟件2安装在试验件1上，用于模拟试验件1上的真实叶片，其强度可以满足比航空发动机最大转速更高转速下的试验要求且不易损坏，其安装要求与实际叶片的安装要求相同；高压压气机前轴模拟件3连接试验件1和高压压气机后轴模拟件7，用于模拟试验件1在发动机条件下的高压压气机前轴；高压压气机后轴模拟件7与支撑盘8连接，用于模拟试验件1在发动机条件下的高压压气机后轴，其与支撑盘连接的部分其传动作用，带动整个转子轴旋转。
为了实现试验件1和模拟件与支撑盘8之间位移量的准确平稳的传递，试验件和模拟件与支撑盘8之间均通过试验陪衬件连接，该试验陪衬件包括高压二级盘5、1-2级隔圈4和2-3级隔圈6，高压二级盘5为发动机真实的二级盘，其轮毂处的内花键套齿与高压压气机后轴模拟件7的外花键套齿啮合，保证定心和传扭；1-2级隔圈4为发动机真实的隔圈，并通过其前后定位面安装于试验件1和高压二级盘5之间；2-3级隔圈6为发动机真实的隔圈，并通过其前后定位面安装于高压二级盘5与支撑盘8之间。
上述试验件1为所试验的高压压气机一级盘。
上述弹性元件还可以采用橡胶弹簧或液压弹簧等可变形元件。
工作原理：按上述连接关系装好本发明试验装置18后，将其以悬臂的方式安装于图3所示的试验双支点上，并通过联轴节与试验器的双支点相连。试验时，由直流电动机组驱动两级齿轮增速器带动试验转子运转，试验在真空箱常温状态下进行，为保持真空状态，在真空箱试验转子出口出设置有密封器。当图3所示的试验器转速从零逐渐增大到设定值时，试验件1轮缘变形也随之增加并通过1-2级隔圈4、高压二级盘5、2-3隔圈6、支撑盘8向后传递。由于中心轴10变形量很小可忽略，迫使支撑盘8和中心轴10之间的弹性环9发生变形，当变形量达到发动机条件下的位移量时，支撑盘8和中心轴10完全接触，无法继续变形，从而保证了试验件1的位移量与发动机条件下的位移量相同，即模拟的试验状态与发动机工作状态一致。
此外，为了确保在试验结束前不发生损坏，应根据实际情况定期更换弹性环9。

Claims (5)

1.一种航空发动机高压压气机一级盘疲劳循环试验装置，安装在试验器上，其特征在于：该装置包括试验件、模拟件和试验工装，试验工装包括支撑盘和中心轴，支撑盘的盘心与中心轴滑动配合，中心轴与试验器的主轴连接，试验件和模拟件分别与支撑盘连接；支撑盘与中心轴之间设置有弹性元件。
2.根据权利要求1所述的航空发动机高压压气机一级盘疲劳循环试验装置，其特征在于：弹性元件为弹性环，该弹性环固定于中心轴上。
3.根据权利要求1所述的航空发动机高压压气机一级盘疲劳循环试验装置，其特征在于：模拟件包括叶片模拟件、高压压气机前轴模拟件和高压压气机后轴模拟件，其中，叶片模拟件安装在试验件上，用于模拟试验件上的叶片，高压压气机前轴模拟件连接试验件和高压压气机后轴模拟件，用于模拟试验件在发动机条件下的高压压气机前轴，高压压气机后轴模拟件与支撑盘连接，用于模拟试验件在发动机条件下的高压压气机后轴。
4.根据权利要求1所述的航空发动机高压压气机一级盘疲劳循环试验装置，其特征在于：试验件和模拟件与支撑盘之间均通过试验陪衬件连接，该试验陪衬件包括高压二级盘、1-2级隔圈和2-3级隔圈，高压二级盘轮毂处的内花键套齿与高压压气机后轴模拟件的外花键套齿啮合，1-2级隔圈通过其前后定位面安装于试验件和高压二级盘之间，2-3级隔圈通过其前后定位面安装于高压二级盘与支撑盘之间。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的航空发动机高压压气机一级盘疲劳循环试验装置，其特征在于：试验件为所试验的高压压气机一级盘。
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