CN105841960A - 航空发动机中介轴承双转子试验台加载方法 - Google Patents

航空发动机中介轴承双转子试验台加载方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种航空发动机双转子试验台加载装置属于机械加工及工具领域，涉及一种航空发动机双转子试验台的加载方法。加载方法采用压力传感器、液压系统和计算机控制程序组成的加载控制系统进行加载；数据采集卡通过网线和计算机相连，计算机18中装有用lab view编写的加载系统控制模块，在数据采集分析时直接调用该模块。加载方法的具体步骤是安装加载系统，组装加载控制系统，进行加载、卸载。该方法将加载系统控制程序兼容到采集分析程序里面实验者根据实际信号以及工况及时调整载荷大小，加载控制简单、准确、安全、平稳地实现了对航空发动机中介轴承步进、步降的加载。

Description

航空发动机中介轴承双转子试验台加载方法
技术领域
本发明属于机械加工及工具领域，涉及一种航空发动机中介轴承双转子试验台加载方法。
背景技术
中介轴承被广泛应用于各种机械设备中，并且中介轴承是机械设备中比较薄弱的环节，其性能好坏直接影响设备的运转情况。因此模拟中介轴承实际工况下的研究尤为重要。航空发动机双转子试验台是根据航空发动机实际工况设计的，可以模拟复杂工况下转子系统故障对中介轴承影响以及中介轴承典型故障、中介轴承断油故障等典型故障。这些实验研究对中介轴承在实际工况下的性能评估具有重要的作用。航空发动机双转子试验台采用中介轴承的支承方式，中介轴承用于连接高、低压转子轴，其外圈、内圈分别与高、低压转子轴同步旋转，高、低压转子轴分别由高压端电机和低压端电机驱动。这就决定了在轴的另一端加载是不可行的。侯磊等人于2015年11月13日申请的专利号为201510816868.3的“基于双转子简化动力学模型设计的航空发动机仿真实验台”的专利也是对中介轴承进行实验。现有的航空发动机双转子试验台的加载装置存在以下不足：载荷只能在实验之前设置无法在实验的过程中根据反馈载荷时时调整，不能对加载装置实现远距离的控制，加载装置所占空间比较大对测试装置的安装不利，加载装置的控制部分无法集成模块放到采集与分析程序里面等。这对中介轴承复杂工况下性能研究带来困难以和可信性低，同时对中介轴承可靠性以及寿命预测带来了困难。因此一套简便、安全、平稳的步进、步降并且实现方便安装与远距离控制的加载系统亟为重要。
发明内容
本发明为了克服现有技术在时时变载荷与安全、平稳等加载方面存在的不足，发明了一种航空发动机中介轴承双转子试验台加载方法，该方法采用压力传感器、液压系统和计算机控制程序组成的控制系统进行加载，加载控制简单、准确、安全、平稳，实现了对航空发动机中介轴承步进、步降加载设计的加载方法。
本发明采用的技术方案是航空发动机中介轴承双转子试验台加载方法，其特征是，加载方法采用压力传感器、液压系统和计算机控制程序组成的加载控制系统进行加载；数据采集卡通过网线和计算机相连，计算机18中装有用lab view编写的加载系统控制模块，在数据采集分析时直接调用该模块；加载方法的具体步骤如下：
步骤1：安装加载系统
先将安装有加载用轴承8的轴承支架10通过导向槽11安装在实验台2上，并通过轴承端盖将轴承固定在轴承支架10上；压力传感器19用强力胶固定在液压杆22上的一端，压力传感器19的另一端通过强力胶固定在轴承支架10上，导向固定套20通过销钉固定在轴承支架10上，挡圈21是焊接在液压杆22上，当加载时挡圈21不起作用，当卸载时液压杆22通过挡圈21和导向固定套20拉着轴承支架10往回走，起到防止拉伤和保护压力传感器19的作用；液压缸23通过进油管24和回油管25与液压站30连接；
步骤2：组装加载控制系统
把用lab view编写的加载系统控制模块装到计算机18中；安装在液压站30上的进油泵26和回油泵29分别用对应的进油泵变频器27和回油泵变频器28控制；将进油、回油泵变频器27、28的数据线和压力传感器的数据线连接到采集卡17上，采集卡17通过网线31连接到计算机18上。
步骤3：加载，先打开进油泵26、回油泵29以及进油泵变频器27和回油泵变频器28的电源，将高压转子轴驱动电机1和低压转子轴驱动电机16调整到相应的转速，打开润滑装置；打开计算机，然后将加载系统控制模块调出；
在电机旋转5min后开始加载；实验者根据实验要求调整加载系统使压力传感器反馈到计算机18程序操作面板上的值为0，这时实验者根据实验需要在加载控制模块中的输入值框输入一定值，控制模块会以一个较高的频率将输入值和压力传感器19的反馈值作对比，由于实验开始时反馈值为0，所以输入值大于反馈值，加载控制模块会自动打开进油泵变频器27的开关，进油泵26打开，液压油通过进油管24进入到液压缸23中，通过活塞同栋液压杆22向前运动，实现加载；载荷以一定的形式反馈到中介轴承7上，实现对中介轴承7的加载；
步骤4：结束实验，实验结束时在程序的输入值框中输入0，这时由于压力传感器19的反馈值大于输入值，系统会自动将回油泵变频器28打开，回油泵29打开，液压缸23中的液压油回到液压站30中，实现卸载。直到压力传感器19反馈的压力值为0完成卸载，轴承支架10回到实验开始的位置防止试验台变形，整理试验台实验结束。
本发明的有益效果是采用液压加载和计算机控制程序组成的加载控制系统进行加载，实现了平稳加载。加载系统将轴承套在低压端轴上，并把轴承通过支架固定在实验台上限制其轴向移动，解决了直接在轴上加载对轴损伤的问题。实验者可以根据压力传感器反馈到计算机的压力值以及实际工况要求在计算机操作面板上输入需要值，实现安全可靠的变载荷实验，所占试验台空间小，不会影响采集装置和供油装置的布置，加载系统可以灵活拆卸，实验者可以根据实验的需要将该加载系统布置在相应位置，加载装置控制程序兼容到采集分析程序里面实验者根据实际信号以及工况及时调整载荷大小。加载控制简单、准确、安全、平稳地实现了对航空发动机中介轴承步进、步降的加载。
附图说明
图1为中介轴承双转子试验台的加载简图，图2为加载控制系统的布局图，图3为图2的K处局部放大图,图4为程序模块控制加载装置的流程图。其中:1-高压转子轴驱动电机，2-试验台基座，3、5、15-左、中、右主轴承座，4-高压转子轴，6、12、14-左、中、右转子，7-中介轴承，8-加载用轴承，9-加载端，10-轴承支架，11-径向导向槽，13-低压转子轴，16-低压转子轴驱动电机，17-采集卡，18-计算机。19-压力传感器，20-导向固定套，21-挡圈，22-液压杆，23-液压缸，24-进油油管，25-回油油管，26-进油泵，27-进油泵变频器，28-回油泵变频器，29-回油泵，30-液压站，31-网线。
具体实施方式
下面结合说明书附图和技术方案对本发明做进一步阐述。
根据实验要求，在实验时载荷范围为200N-5000N,进油泵26、回油泵29选择型号为5HP-4PCO5-43B0，进油、回油泵变频器27、28选择VF6004M21D,压力传感器19根据载荷范围选择型号为VF6004M21D。
实验者根据试验台需要加载的位置，将装有加载用轴承8的轴承支架10通过径向导向槽11安装在实验台的相应位置上，调整轴承支架10在径向导向槽11中的位置，以实现轴向固定径向导向的作用；加载用轴承8用轴承端盖固定。挡圈21是焊接在液压杆22上，当加载时挡圈21不起作用，当卸载时液压杆22通过挡圈21和导向固定套20拉着轴承支架10往回走，起到防止拉伤和保护压力传感器19的作用；加载时载荷间接的施加到中介轴承上，由于轴承支架里的轴承和分析的中介轴承型号尺寸都不相同，不会对中介轴承的分析带来干扰。压力传感器19一端通过强力胶固定在液压杆22上，另一端用强力胶固定在轴承支架10上，导向套20套在液压杆22上内侧与挡圈21接触，并用销钉固定在轴承支架10上。
调整好液压站30，将压力传感器19的线连接到采集卡17上，并将进油泵变频器27和回油泵变频器28的数据线连接到采集卡17上，将采集卡的网线31连接到计算机18主机上。
打开计算机18并打开相应的控制程序，然后调出加载系统控制程序模块，打开高压转子轴驱动电机1和低压转子轴驱动电机16，开始压力传感器是自由状态，所以反馈到控制程序的时时压力值是0，驱动电机运转5min后开始在控制程序中输入一定的压力值，加载系统控制模块会将输入值和时时压力值作对比，由于输入值大于时时压力值，加载系统控制模块会自动把进油泵变频器27打开，从而进油泵26打开，并开始加载。直到压力传感器19反馈的时时压力值和输入值相等，加载系统控制模块自动把进油泵变频器27关闭停止加载。在这期间根据需要改变压力值，只需在控制面板的输入值框里输入该压力值，则加载系统控制模块会自动将该输入值与压力传感器19反馈的时时压力值作对比，若输入值大则需要加载这时进油泵变频器27打开，进油泵26开始工作。对试验台加载直到两者值相等进油泵变频器27关闭停止加载，若输入值小于时时压力值则需要卸载，回油泵变频器28打开，回油泵29工作，对试验台卸载，直到两者相等，回油泵变频器28关闭停止卸载。
实验结束时要在输入值框里输入0，加载系统控制模块会把回油泵变频器打开，回油泵开始工作，直到时时压力值为零，使压力传感器回到自由状态，同时加载系统回到实验之前的位置防止试验台变形。
由于航空发动机中介轴承工况比较复杂，实验时操作者根据需要在加载控制模块中的输入框中输入相应的压力值即可满足实验要求。

Claims (1)

1.一种航空发动机中介轴承双转子试验台加载方法，其特征是，加载方法采用压力传感器、液压系统和计算机控制程序组成的加载控制系统进行加载；数据采集卡通过数据线和计算机相连，计算机中装有用lab view编写的加载系统控制模块，在数据采集分析时直接调用该模块；加载方法的具体步骤如下：
步骤1：安装加载系统
先将安装有加载用轴承(8)的轴承支架(10)通过导向槽(11)安装在试验台(2)上，并通过轴承端盖将轴承固定在轴承支架(10)上；压力传感器(19)用强力胶固定在液压杆(22)上的一端，压力传感器(19)的另一端通过强力胶固定在轴承支架(10)上，导向固定套(20)通过销钉固定在轴承支架(10)上，挡圈(21)是焊接在液压杆(22)上，液压缸(23)通过进油管(24)和回油管(25)与液压站(30)连接；
步骤2：组装加载控制系统
把用lab view编写的加载系统控制模块装到计算机(18)中；安装在液压站(30)上的进油泵(26)和回油泵(29)分别用对应的进油泵变频器(27)和回油泵变频器(28)控制；将进油、回油泵变频器(27)、(28)的数据线和压力传感器的数据线连接到采集卡(17)上，采集卡(17)通过网线(31)连接到计算机(18)上。
步骤3：加载，先打开进油泵(26)、回油泵(29)以及进油泵变频器(27)和回油泵变频器(28)的电源，将高压转子轴驱动电机(1)和低压转子轴驱动电机(16)调整到相应的转速，打开润滑装置；打开计算机，然后将加载系统控制模块调出；
在电机旋转5min后开始加载；实验者根据实验要求调整加载系统使压力传感器反馈到计算机(18)程序操作面板上的值为0，这时实验者根据实验需要在加载控制模块中的输入值框输入一定值，控制模块会以一个较高的频率将输入值和压力传感器(19)的反馈值作对比，由于实验开始时反馈值为0，所以输入值大于反馈值，加载控制模块会自动打开进油泵变频器(27)的开关，进油泵(26)打开，液压油通过进油管(24)进入到液压缸(23)中，通过活塞同栋液压杆(22)向前运动，实现加载；载荷以一定的形式反馈到中介轴承(7)上，实现对中介轴承(7)的加载；
步骤4：结束实验，实验结束时在程序的输入值框中输入0，这时由于压力传感器(19)的反馈值大于输入值，系统会自动将回油泵变频器(28)打开，回油泵(29)打开，液压缸(23)中的液压油回到液压站(30)中，实现卸载。直到压力传感器(19)反馈的压力值为0完成卸载，轴承支架(10)回到实验开始的位置防止试验台变形。整理试验台实验结束。
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