CN106197808B - 一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置，属航空发动机转子实验领域。包括：轴向力测试安装座、联轴器、自对中承力杆、载荷测力环、反向测力环、测试转子信号线、多自由度容差节、随动测试轴、内外定位环及推力轴承；联轴器将转子试验件和承力杆相连；承力杆与多自由度容差节连接，后接引电器。承力杆外套与随动测试轴连接，随动测试轴上两个推力轴承通过内、外定位环定位，推力轴承所受轴向力作用于载荷测力环或反向测力环。转子试验件、联轴器、自对中承力杆、随动测试轴、内外定位环、法兰盘、载荷测力环及反向测力环，轴向力测试安装座及转子轴承座组成力自平衡系统，自平衡系统力不外传，对转子系统的基础无刚度加强要求。

Description

一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置

技术领域

本发明属于航空发动机转子实验技术领域，具体涉及一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置。

背景技术

航空发动机转子试验中，重型或高转速转子常常采用滑动轴承，对于产生轴向力的转子，也采用带止推功能的滑动轴承，但通常滑动止推轴承承载轴向力能力弱，对于可产生高轴向力的转子，滑动止推轴承则无法满足试验要求。如在全温全压旋转换热试验中，转子轴向力可达20吨。如改造试验器不仅造价高昂，而且适用范围窄，使用频率低，安装不方便。

发明内容

本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置，采用承力杆拖动随动测试轴的结构及双推力轴承组合的方案，具有随动轴质量小，对转子试验件无振动影响，且具有自对中能力，装配简单方便。

本发明的技术方案：一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置，包括：轴向力测试安装座、联轴器、自对中承力杆组件、载荷测力环、反向测力环、测试转子信号线、多自由度容差节、随动测试轴、内定位环、外定位环及推力轴承；

轴向力测试安装座为阶梯型圆筒状结构，设置第一安装腔及第二安装腔，第一安装腔内部安装有联轴器，第一安装腔和第二安装腔台阶处设置有法兰盘，第二安装腔内安装有随动测试轴；随动测试轴上安装有两个推力轴承，两个推力轴承之间设置有内定位环和外定位环，推力轴承设置在载荷测力环与反向测力环之间；

承力杆组件包括：承力杆、承力杆外套及联轴节，承力杆两端设置有圆形凸台，承力杆两端通过圆形凸台与承力杆外套刚性连接，再通过联轴节与联轴器连接；

联轴器包括安装座支架和压盖，安装座支架与靠近固定安装部的联轴节固定连接，另一端通过压盖压紧靠近所述压盖的联轴节，能够使承力杆与联轴器活动安装；

承力杆穿过随动测试轴与多自由度容差节连接，通过多自由度容差节与引电器相连，轴向力测试安装座一端固定在转子轴承座上，一端固定在引电器静子安装座上，位于承力杆一端的联轴器与转子试验件连接，另一端的联轴器固定在随动测试轴上；测试转子信号线穿过承力杆将转子和引电器连接在一起。

优选地，承力杆内部设置有引线孔。

优选地，所述联轴节和所述承力杆外套为左右对称分瓣式结构，且位于承力杆两端最外侧的部分承力杆外套与承力杆固定连接。

优选地，所述第二安装腔外壁设置有进油管，所述进油管设置在两个推力轴承中间，且穿过外定位环，与进油管安装位置间隔180°处设置有两个回油管，所述回油管分别设置在载荷测力环左端与反向测力环右端。

优选地，所述内定位环固定推力轴承的内圈，所述外定位环固定推力轴承的外圈。

优选地，所述第二安装腔侧壁设置有两个测试引线孔，所述测试引线孔分别设置在载荷测力环的右端和反向测力环的左端。

优选地，所述随动测试轴与卡盘配合固定推力轴承。

优选地，所述轴向力测试安装座通过密封盘与安装座支架接触，能够对第二安装腔密封。

优选地，所述安装座支架侧壁设置有限位销。

本发明有益效果：本发明随动轴质量小，对转子试验件无振动影响；空间小，适应性强；力自平衡设计，力不外传，对系统基础无加强要求；保留转子测试通道，壁面参数测试信号传输系统可一体化设计；载荷范围宽，测试精度高，可实现双向测试；具有自对中能力，装配简单方便，无需调节，成本低，方便快捷。

附图说明

图1为本发明一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置的一优选实施例的结构示意图；

图2为图1所示实施例的承力杆组件示意图；

图3为图1所示实施例的轴向力测试安装座示意图；

其中，1-转子轴承座，2-滑动轴承，3-转子试验件，4-轴向力测试安装座，5-联轴器，6-承力杆，7-测试引线孔，8-载荷测力环，9-进油管，10-反向测力环，11-引电器静子安装座，12-测试转子信号线，13-多自由度容差节，14-引电器，15-随动测试轴，16-内定位环，17-外定位环，18-推力轴承，19-回油管，20-联轴节，21-限位销，22-承力杆外套，23-引线孔，24-圆形凸台，25-安装座支架，26-压盖，27-第一安装腔，28-第二安装腔，29-法兰盘，30-卡盘，31-密封盘。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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保护范围的限制。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明，请参阅图1至图3；

一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置，包括：轴向力测试安装座4、联轴器5、自对中承力杆组件、载荷测力环8、反向测力环10、测试转子信号线12、多自由度容差节13、随动测试轴15、内定位环16、外定位环17及推力轴承18；

轴向力测试安装座4为阶梯型圆筒状结构，设置第一安装腔27及第二安装腔28，第一安装腔27和第二安装腔28台阶处设置有法兰盘29。

第一安装腔27内部安装有联轴器5，第二安装腔28内安装有随动测试轴15；随动测试轴15和第二安装腔28内侧壁之间设置有两个推力轴承18，两个推力轴承18之间设置有内定位环16和外定位环17，内定位环16和外定位环17采用组合加工，保证两个推力轴承18受力状态一致，推力轴承18的外圈与轴向力测试安装座4的内壁间隙配合，保证轴向力传递路径精确可控，提高测试精度。内定位环16固定推力轴承18的内圈，外定位环17固定推力轴承18的外圈。推力轴承18设置在载荷测力环8与反向测力环10之间，第二安装腔28侧壁两端设置有两个左右对称的测试引线孔7，分别位于载荷测力环8的左端和反向测力环10的右端，对应测试引线分别穿过左右测试引线孔7与载荷测力环8及反向测力环10分别相连，可通过反向测力环10及载荷测力环8实时掌握轴向力大小。

第二安装腔28外壁设置有进油管9，进油管9设置在两个推力轴承18中间位置，且穿过外定位环17，进油管9相对位置处设置有左右对称的回油管19，回油管19设置在载荷测力环8左端与反向测力环10右端，保证了第二安装腔28内的各安装部件的润滑，减少摩擦力，提高测量精度。

承力杆组件包括：承力杆6、承力杆外套22及联轴节20，承力杆6为外径44mm，内部设置有φ20mm引线孔23，材料为40CrNiMoA，锻件，可安全承受1000kN轴向力；承力杆6两端分别设置有圆形凸台24，承力杆外套22、联轴节20，圆形凸台24与承力杆刚性连接，承力杆外套22和联轴节20为左右分瓣式结构，分别设置在圆形凸台24的两侧，位于承力杆6两端最外侧的部分承力杆外套22与承力杆6固定连接。

承力杆6为可限制相对转子轴角向转动中空结构，具有传递扭矩，不传递弯矩，且保留转、静子信号传输系统通道，测试轴向力同时保留了信号传输能力。承力杆6、承力杆外套22及联轴节20及两个推力轴承18构成球铰结构，可承受1000kN的轴向力，同时具有双铰链特性，可容差转静子不同轴度，承力杆6的质量相对转子非常小，对转子试验件无激励。

联轴器5包括安装座支架25和压盖26，安装座支架25侧壁设置有限位销21，用于承力杆组件的定位安装，安装座支架25与靠近固定安装部的一侧的联轴节20固定连接，联轴器5通过联轴节20分别与连接有承力杆外套22的承力杆6的两端配合连接，靠近压盖26的承力杆外套22与圆形凸台24配合安装，压盖26压紧靠近压盖26的承力杆外套22能够使承力杆6和联轴器两者的活动安装；联轴器5一端与转子试验件3连接；实现了联轴器5将转子试验件3和承力杆6连接在一起。

轴向力测试安装座4通过密封盘31与安装座支架25接触，能够对第二安装腔28封闭。

承力杆6穿过随动测试轴15与多自由度容差节13连接，通过多自由度容差节13与引电器14相连，轴向力测试安装座4一端固定在转子轴承座1上，一端固定在引电器静子安装座11上，位于承力杆6一端的联轴器5与转子试验件连接，另一端的联轴器5固定在随动测试轴15上。测试转子信号线12穿过承力杆6将转子试验件和引电器14连接在一起，转子试验件3再通过滑动轴承2与转子轴承座1连接。

转子试验件3，联轴器5，自对中承力杆6，随动测试轴15，内定位环16、法兰盘29外定位环17，载荷测力环8及反向测力环10，轴向力测试安装座4及转子轴承座1组成力自平衡系统，自平衡系统力不外传，对转子系统的基础无刚度加强要求。

本发明提出了一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置，采用承力杆拖动随动测试轴的结构及双推力轴承组合的方案，具有随动轴质量小，对转子试验件无振动影响，空间小，适应性强；力自平衡设计，力不外传，对系统基础无加强要求；保留转子测试通道，壁面参数测试信号传输系统可一体化设计；载荷范围宽，测试精度高，可实现双向测试；具有自对中能力，装配简单方便，无需调节，成本低，方便快捷。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置，其特征在于，包括：轴向力测试安装座(4)、联轴器(5)、自对中承力杆组件、载荷测力环(8)、反向测力环(10)、测试转子信号线(12)、多自由度容差节(13)、随动测试轴(15)、内定位环(16)、外定位环(17)及推力轴承(18)；

轴向力测试安装座(4)为阶梯型圆筒状结构，设置第一安装腔(27)及第二安装腔(28)，第一安装腔(27)内部安装有联轴器(5)，第一安装腔(27)和第二安装腔(28)台阶处设置有法兰盘(29)，第二安装腔(28)内安装有随动测试轴(15)；随动测试轴(15)上安装有两个推力轴承(18)，两个推力轴承(18)之间设置有内定位环(16)和外定位环(17)，推力轴承(18)设置在载荷测力环(8)与反向测力环(10)之间；

承力杆组件包括：承力杆(6)、承力杆外套(22)及联轴节(20)，承力杆(6)两端设置有圆形凸台(24)，承力杆(6)两端通过圆形凸台(24)与承力杆外套(22)刚性连接，再通过联轴节(20)与联轴器(5)连接；

联轴器(5)包括安装座支架(25)和压盖(26)，安装座支架(25)与靠近固定安装部的联轴节(20)固定连接，另一端通过压盖(26)压紧靠近所述压盖(26)的联轴节(20)，能够使承力杆(6)与联轴器(5)活动安装；

承力杆(6)穿过随动测试轴(15)与多自由度容差节(13)连接，通过多自由度容差节(13)与引电器相连，轴向力测试安装座(4)一端固定在转子轴承座上，一端固定在引电器静子安装座上，位于承力杆(6)一端的联轴器(5)与转子试验件连接，另一端的联轴器(5)固定在随动测试轴(15)上；测试转子信号线(12)穿过承力杆(6)将转子和引电器连接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置，其特征在于：承力杆(6)内部设置有引线孔(23)。

3.根据权利要求1所述的一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置，其特征在于：所述联轴节(20)和所述承力杆外套(22)为左右对称分瓣式结构，且位于承力杆(6)两端最外侧的部分承力杆外套(22)与承力杆(6)固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置，其特征在于：所述第二安装腔(28)外壁设置有进油管(9)，所述进油管(9)设置在两个推力轴承(18)中间，且穿过外定位环(17)，与进油管(9)安装位置间隔180°处设置有两个回油管(19)，所述回油管(19)分别设置在载荷测力环(8)左端与反向测力环(10)右端。

5.根据权利要求1所述的一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置，其特征在于：所述内定位环(16)固定推力轴承(18)的内圈，所述外定位环(17)固定推力轴承(18)的外圈。

6.根据权利要求1所述的一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置，其特征在于：所述第二安装腔(28)侧壁设置有两个测试引线孔(7)，所述测试引线孔(7)分别设置在载荷测力环(8)的左端和反向测力环(10)的右端。

7.根据权利要求1所述的一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置，其特征在于：所述随动测试轴(15)与卡盘(30)配合固定推力轴承(18)。

8.根据权利要求1所述的一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置，其特征在于：所述轴向力测试安装座(4)通过密封盘(31)与安装座支架(25)接触，能够对第二安装腔(28)密封。

9.根据权利要求1所述的一种无推力轴承转子的定位及轴向力测试装置，其特征在于：所述安装座支架(25)侧壁设置有限位销(21)。