CN107764552B - 离心配重试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离心配重试验装置，包括气浮框架结构组件和设置在气浮框架结构组件内可径向活动的试验气浮径向活动组件；试验气浮径向活动组件包括矩形花岗岩导向块和固定连接在矩形花岗岩导向块下端的浮子气浮轴承组件，浮子气浮轴承组件内设置有可在浮子气浮轴承组件内做气浮转动的T型浮子；所述的气浮框架结构组件包括框架体和固定设置在框架体内的矩管形止推汽浮轴承，矩管形止推汽浮轴承内设置所述的矩形花岗岩导向块，矩形花岗岩导向块可带动浮子气浮轴承组件在矩管形止推汽浮轴承内做气浮径向运动；本发明的离心配重试验装置，可以精确的模拟离心配重零组件的实际工作状态，为航空发动机转速测试的基础研究和新技术预研提供重要数据支撑。

Description

离心配重试验装置

技术领域

本发明属于航空工业测试技术领域，具体涉及一种离心配重试验装置。

背景技术

离心配重传感器广泛地被应用于航空发动机供油泵及调节器中，用以自动调节发动机的工作转速，航空发达国家及知名直升机公司相继投入大量人力物力展开转速测试的基础研究和新技术预研。离心配重块是离心传感器中一个重要的敏感元件，在航空发动机中，离心配重零组件要成对使用，所以如果直接装配使用会因离心力不同造成产品运转的不平衡，离心配重零组件的离心试验是保证离心传感器工作性能的重要环节。离心试验技术的目的是让同一零件号的零组件转速趋于相同，该转速是能够满足设计图要求的离心力，因为即使符合设计图要求的零组件，会因为制造误差、材质、公差等不同而导致在产生相同离心力时的转速不同，因此，为提高转速试验的准确性，这就需要一种无摩擦，高精度的装置，具体来说，有必要研制一种无摩擦、高精度的离心配重试验装置。

发明内容

本发明提供一种离心配重试验装置，应用于离心配重试验器中，用以模拟离心配重零组件的实际工作状态。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

离心配重试验装置，包括气浮框架结构组件和设置在气浮框架结构组件内可径向活动的试验气浮径向活动组件；所述的试验气浮径向活动组件包括矩形花岗岩导向块和固定连接在矩形花岗岩导向块下端的浮子气浮轴承组件，所述的浮子气浮轴承组件设置在气浮框架结构组件下部，浮子气浮轴承组件内设置有可在浮子气浮轴承组件内做气浮转动的T型浮子，所述的T型浮子包括一体成型的圆柱浮子和圆柱浮子下端的连接杆，所述的连接杆伸出浮子气浮轴承组件并连接硬质合金杆；所述的气浮框架结构组件包括框架体和固定设置在框架体内的矩管形止推汽浮轴承，矩管形止推汽浮轴承内设置所述的矩形花岗岩导向块，矩形花岗岩导向块可带动浮子气浮轴承组件在矩管形止推汽浮轴承内做气浮径向运动，所述的矩形花岗岩导向块上端面设置砝码，气浮框架结构顶端设置有矩形花岗岩导向块限位机构，框架体上设置有外部固定孔。

所述的浮子气浮轴承组件包括从下到上依次通过螺纹固定连接的下圆形止推气浮轴承、中间径向气浮轴承和上圆形止推气浮轴承，下圆形止推气浮轴承、中间径向气浮轴承和上圆形止推气浮轴承和T型浮子的下端面、侧壁面、上端面之间构成连续的充满气体的气膜间隙。

所述的框架体包括底座，底座为中心带有圆孔的圆角方形结构，在底座上端面的四个边的边沿位置上通过螺纹连接四块与底座垂直的固定连接板，四块固定连接板的中央位置均设置有圆孔，四块固定连接板的上端通过螺纹连接矩形定位框，矩形定位框上设置限位片。

所述的矩管形止推汽浮轴承包括四个活动围绕的矩形止推汽浮轴承组件，四个矩形止推汽浮轴承组件的内壁分别与矩形花岗岩导向块的四个侧壁之间构成连续的充满气体的气膜间隙，每个矩形止推汽浮轴承组件的外壁中央位置均固定连接有一根气隙调节长螺杆，四根气隙调节长螺杆穿过他们正对的固定连接板的圆孔并在端头设置调节螺母。

所述的下圆形止推气浮轴承为圆盘结构，下圆形止推气浮轴承的上端工作面上开设有十字均压槽和环形均压槽，十字均压槽的交点在下圆形止推气浮轴承的中心位置，环形均压槽绕十字均压槽交点开设；十字均压槽和环形均压槽的四个交点位置均设置有一个节流孔，节流孔内设置节流嘴，四个节流孔均与设置于下圆形止推气浮轴承内的气腔连通，所述的气腔与设置在下圆形止推气浮轴承侧壁外的气嘴连通；在下圆形止推气浮轴承上端工作面的边沿位置开设有用于与中间径向气浮轴承连接的多个螺纹孔。

所述的上圆形止推气浮轴承为带有中央通孔的圆盘结构，其中央通孔内穿设所述的连接杆，上圆形止推气浮轴承的下端工作面上开设有十字均压槽和环形均压槽，十字均压槽的交点在下圆形止推气浮轴承的中心位置，环形均压槽绕十字均压槽交点开设；十字均压槽和环形均压槽的四个交点位置均设置有一个节流孔，节流孔内设置节流嘴，四个节流孔均与设置于上圆形止推气浮轴承内的气腔连通，所述的气腔与设置在上圆形止推气浮轴承侧壁外的气嘴连通；在上圆形止推气浮轴承下端工作面的边沿位置开设有用于与中间径向气浮轴承连接的多个螺纹孔，在上圆形止推气浮轴承上端面开设有用于与矩形花岗岩导向块连接的多个螺纹孔。

所述的中间径向气浮轴承为圆筒结构，包括轴承外圈和镶嵌在轴承外圈内的轴承内圈，轴承内圈的内壁上、下段开设有一对环形均压槽，两个环形均压槽内均等间隔设置多个节流孔，多个节流孔内均设置有节流嘴，多个节流孔与设置于中间径向气浮轴承7内的气腔连通，所述的气腔与设置在中间径向气浮轴承7侧壁外的气嘴连通；在所述中间径向气浮轴承的上、下端面上均开设有十字均压槽，其十字均压槽的位置与上、下圆形止推气浮轴承的十字均压槽对应；中间径向气浮轴承的上、下端面边沿位置均开设有用于与上、下圆形止推气浮轴承连接的多个螺纹孔。

所述矩形止推汽浮轴承组件的内壁工作面上开设有矩形均压槽，矩形均压槽的四个顶点位置均设置有一个节流孔，节流孔内设置节流嘴，四个节流孔均与设置于矩形止推汽浮轴承组件内的气腔连通，所述的气腔与设置在矩形止推汽浮轴承组件外壁的气嘴连通。

所述的矩形花岗岩导向块为空心长方体结构，矩形花岗岩导向块的上端面开设有砝码放置孔，砝码放置孔上套设有尼龙套，矩形花岗岩导向块的下端面上开设有用于与上圆形止推气浮轴承连接的多个螺纹孔，矩形花岗岩导向块的下端面还开设有多个减重孔。

所述的定位框包括四根依次连接的定位条，定位条上通过螺纹连接可伸缩固定的限位片。

本发明的有益效果：

1.本发明的离心配重试验装置，可以精确的模拟离心配重零组件的实际工作状态，为航空发动机转速测试的基础研究和新技术预研提供重要数据支撑。

2.本发明的T型浮子与下圆形止推气浮轴承、中间径向气浮轴承和上圆形止推气浮轴承之间均形成具有一定刚性的气膜，可以提供较强的角刚度和抗倾斜力矩，从而实现T型浮子与浮子气浮轴承组件气浮腔之间间隙稳定，无摩擦的效果，不需要润滑油，提高了气浮旋转结构的运动精度和响应速度。

3. 本发明的硬质合金杆、T型浮子、下圆形止推气浮轴承、中间径向气浮轴承、上圆形止推气浮轴承、花岗岩导向块、尼龙套、定位沉头螺钉和配置砝码的重量等于离心配重块的离心力，通过花岗岩导向块的上下位移变化，精确测定离心力、转速和位移之间的变化，可以模拟离心飞重零组件的实际工作状况，提高了测试稳定性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明试验气浮径向活动组件的剖视图；

图3为本发明矩形止推汽浮轴承组件的结构示意图；

图4为本发明下圆形止推气浮轴承的结构示意图；

图5为图4的A-A侧剖视图；

图6为本发明上圆形止推气浮轴承的结构示意图；

图7为图6的B-B侧剖视图；

图8为本发明中间径向气浮轴承的结构示意图；

图9为图8的C-C侧剖视图；

图10为本发明底座的结构示意图；

图11为本发明矩形花岗岩导向块的结构示意图；

图12为本发明定位条与定位条的结构示意图。

图中，1-矩形花岗岩导向块，2-T型浮子，3-硬质合金杆，4-矩管形止推汽浮轴承，5-砝码，6-下圆形止推气浮轴承，7-中间径向气浮轴承，8-上圆形止推气浮轴承，9-底座，10-固定连接板，11-矩形定位框，12-限位片，13-矩形止推汽浮轴承组件，14-气隙调节长螺杆，15-十字均压槽，16-环形均压槽，17-节流孔，18-气腔，19-气嘴，20-轴承外圈，21-轴承内圈，22-矩形均压槽，23-尼龙套，24-定位条，25-滚花高头螺钉，26-减重孔。

具体实施方式

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明进行进一步的说明，参见图1和图2所示的一种离心配重试验装置，包括气浮框架结构组件和设置在气浮框架结构组件内可径向活动的试验气浮径向活动组件；所述的试验气浮径向活动组件包括矩形花岗岩导向块1和固定连接在矩形花岗岩导向块1下端的浮子气浮轴承组件，所述的浮子气浮轴承组件设置在气浮框架结构组件下部，浮子气浮轴承组件内设置有可在浮子气浮轴承组件内做气浮转动的T型浮子2，所述的T型浮子2包括一体成型的圆柱浮子和圆柱浮子下端的连接杆，所述的连接杆伸出浮子气浮轴承组件并连接硬质合金杆3；所述的气浮框架结构组件包括框架体和固定设置在框架体内的矩管形止推汽浮轴承4，矩管形止推汽浮轴承4内设置所述的矩形花岗岩导向块1，矩形花岗岩导向块1可带动浮子气浮轴承组件在矩管形止推汽浮轴承4内做气浮径向运动，所述的矩形花岗岩导向块1上端面设置砝码5，气浮框架结构顶端设置有矩形花岗岩导向块限位机构，框架体上设置有外部固定孔。

所述的浮子气浮轴承组件包括从下到上依次通过螺纹固定连接的下圆形止推气浮轴承6、中间径向气浮轴承7和上圆形止推气浮轴承8，下圆形止推气浮轴承6、中间径向气浮轴承7和上圆形止推气浮轴承8和T型浮子2的下端面、侧壁面、上端面之间构成连续的充满气体的气膜间隙。

参见图10，所述的框架体包括底座9，底座9为中心带有圆孔的圆角方形结构，在底座9上端面的四个边的边沿位置上通过螺纹连接四块与底座9垂直的固定连接板10，四块固定连接板10的中央位置均设置有圆孔，四块固定连接板10的上端通过螺纹连接矩形定位框11，矩形定位框11上设置限位片12。底座9上还开设有若干个固定孔，通过该通过固定孔可以将整个试验装置固定到升降高精度直线导轨上，实现离心配重试验装置的整体上下运动，方便安装和拆卸。

所述的矩管形止推汽浮轴承4包括四个活动围绕的矩形止推汽浮轴承组件13，四个矩形止推汽浮轴承组件13的内壁分别与矩形花岗岩导向块1的四个侧壁之间构成连续的充满气体的气膜间隙，每个矩形止推汽浮轴承组件13的外壁中央位置均固定连接有一根气隙调节长螺杆14，四根气隙调节长螺杆14穿过他们正对的固定连接板的圆孔并在端头设置调节螺母。四根气隙调节长螺杆14用以固定矩形止推汽浮轴承组件13的基本位置和调整矩形止推汽浮轴承组件13和矩形花岗岩导向块1之间的气膜厚度，矩管形止推汽浮轴承4工作时，提供承载能力，防止矩形花岗岩导向块1剐蹭，以达到矩形花岗岩导向块1无摩擦径向运动环境条件。

参见图4和图5，所述的下圆形止推气浮轴承6为圆盘结构，下圆形止推气浮轴承6的上端工作面上开设有十字均压槽15和环形均压槽16，十字均压槽15的交点在下圆形止推气浮轴承6的中心位置，环形均压槽16绕十字均压槽15交点开设；十字均压槽16和环形均压槽16的四个交点位置均设置有一个节流孔17，节流孔17内设置节流嘴，四个节流孔17均与设置于下圆形止推气浮轴承6内的气腔18连通，所述的气腔18与设置在下圆形止推气浮轴承6侧壁外的气嘴19连通；在下圆形止推气浮轴承6上端工作面的边沿位置开设有用于与中间径向气浮轴承7连接的多个螺纹孔。

参见图6和图7，所述的上圆形止推气浮轴承8为带有中央通孔的圆盘结构，其中央通孔内穿设所述的连接杆，上圆形止推气浮轴承8的下端工作面上开设有十字均压槽15和环形均压槽16，十字均压槽15的交点在下圆形止推气浮轴承8的中心位置，环形均压槽16绕十字均压槽15交点开设；十字均压槽15和环形均压槽16的四个交点位置均设置有一个节流孔17，节流孔17内设置节流嘴，四个节流孔17均与设置于上圆形止推气浮轴承8内的气腔18连通，所述的气腔18与设置在上圆形止推气浮轴承8侧壁外的气嘴19连通；在上圆形止推气浮轴承8下端工作面的边沿位置开设有用于与中间径向气浮轴承7连接的多个螺纹孔，在上圆形止推气浮轴承8上端面开设有用于与矩形花岗岩导向块1连接的多个螺纹孔。

参见图8和图9，所述的中间径向气浮轴承7为圆筒结构，包括轴承外圈20和镶嵌在轴承外圈20内的轴承内圈21，轴承内圈21的内壁上、下段开设有一对环形均压槽16，两个环形均压槽16内均等间隔设置多个节流孔17，多个节流孔17内均设置有节流嘴，多个节流孔17与设置于中间径向气浮轴承7内的气腔18连通，所述的气腔18与设置在中间径向气浮轴承7侧壁外的气嘴19连通；在所述中间径向气浮轴承7的上、下端面上均开设有十字均压槽15，其十字均压槽15的位置与上、下圆形止推气浮轴承的十字均压槽15对应；中间径向气浮轴承7的上、下端面边沿位置均开设有用于与上、下圆形止推气浮轴承连接的多个螺纹孔。

参见图3，所述矩形止推汽浮轴承组件13的内壁工作面上开设有矩形均压槽22，矩形均压槽22的四个顶点位置均设置有一个节流孔17，节流孔17内设置节流嘴，四个节流孔17均与设置于矩形止推汽浮轴承组件13内的气腔18连通，所述的气腔18与设置在矩形止推汽浮轴承组件13外壁的气嘴19连通。

参见图11，所述的矩形花岗岩导向块1为空心长方体结构，矩形花岗岩导向块1的上端面开设有砝码放置孔，砝码放置孔上套设有尼龙套23，矩形花岗岩导向块1的下端面上开设有用于与上圆形止推气浮轴承连接的多个螺纹孔，矩形花岗岩导向块的下端面还开设有多个减重孔26。

参见图12，所述的定位框11包括四根依次连接的定位条24，定位条24上通过螺纹连接可伸缩固定的限位片12，限位片12与花岗岩导向块1之间留有不大于5mm的距离，主要用于限制花岗岩导向块1的上下运动位移，防止过大的向上位移导致工作测试过程失效，工作时，花岗岩导向块1的有效行程范围为0~5mm。

所述的砝码5上端面中央位置设置有可以拆卸的滚花高头螺钉25。

下面介绍本发明的工作过程：

本发明的离心配重试验装置可以模拟离心飞重零组件的实际工作状况。

使用时，当L型离心飞重零组件在一定转速下运动时，硬质合金层将于L型离心飞重零组件接触，随着转速的增大，离心力也将增大，本发明装置的T型浮子2速度也将随之增加，T型浮子2在气浮作用下推动花岗岩导向块1上下位移，花岗岩导向块1在四个T型浮子2的作用下，实现无摩擦上下运动，运动范围在0~5mm，当花岗岩导向块1向上运动触碰到限位片12时，控制系统自动停止工作，并实时读取T型浮子2的转速和花岗岩导向块1的位移参数，因此，在这种无摩擦的环境下，可以准确试验出离心飞重的转速。

若提前标定标准转速，当T型浮子2低于标定的标准转速时，说明离心配重块偏重，需要修磨，当T型浮子2高于标定的标准转速时，说明离心配重块偏轻，需要标记处理。当离心配重块更换时，需要重新更换砝码5，以配合不同转速的试验测量。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种离心配重试验装置，其特征在于：包括气浮框架结构组件和设置在气浮框架结构组件内可径向活动的试验气浮径向活动组件；所述的试验气浮径向活动组件包括矩形花岗岩导向块（1）和固定连接在矩形花岗岩导向块（1）下端的浮子气浮轴承组件，所述的浮子气浮轴承组件设置在气浮框架结构组件下部，浮子气浮轴承组件内设置有可在浮子气浮轴承组件内做气浮转动的T型浮子（2），所述的T型浮子（2）包括一体成型的圆柱浮子和圆柱浮子下端的连接杆，所述的连接杆伸出浮子气浮轴承组件并连接硬质合金杆（3）；气浮框架结构组件包括框架体和固定设置在框架体内的矩管形止推汽浮轴承（4），矩管形止推汽浮轴承（4）内设置矩形花岗岩导向块（1），矩形花岗岩导向块（1）可带动浮子气浮轴承组件在矩管形止推汽浮轴承（4）内做气浮径向运动，矩形花岗岩导向块（1）上端面设置砝码（5），气浮框架结构顶端设置有矩形花岗岩导向块限位机构，框架体上设置有外部固定孔；

所述的浮子气浮轴承组件包括从下到上依次通过螺纹固定连接的下圆形止推气浮轴承（6）、中间径向气浮轴承（7）和上圆形止推气浮轴承（8），下圆形止推气浮轴承（6）、中间径向气浮轴承（7）和上圆形止推气浮轴承（8）和T型浮子（2）的下端面、侧壁面、上端面之间构成连续的充满气体的气膜间隙；

所述的框架体包括底座（9），底座（9）为中心带有圆孔的圆角方形结构，在底座（9）上端面的四个边的边沿位置上通过螺纹连接四块与底座（9）垂直的固定连接板（10），四块固定连接板（10）的中央位置均设置有圆孔，四块固定连接板（10）的上端通过螺纹连接矩形定位框（11），矩形定位框（11）上设置限位片（12）；

所述的矩管形止推汽浮轴承（4）包括四个活动围绕的矩形止推汽浮轴承组件（13），四个矩形止推汽浮轴承组件（13）的内壁分别与矩形花岗岩导向块（1）的四个侧壁之间构成连续的充满气体的气膜间隙，每个矩形止推汽浮轴承组件（13）的外壁中央位置均固定连接有一根气隙调节长螺杆（14），四根气隙调节长螺杆（14）穿过他们正对的固定连接板的圆孔并在端头设置调节螺母；

所述的下圆形止推气浮轴承（6）为圆盘结构，下圆形止推气浮轴承（6）的上端工作面上开设有十字均压槽（15）和环形均压槽（16），十字均压槽（15）的交点在下圆形止推气浮轴承（6）的中心位置，环形均压槽（16）绕十字均压槽（15）交点开设；十字均压槽（15）和环形均压槽（16）的四个交点位置均设置有一个节流孔（17），节流孔（17）内设置节流嘴，四个节流孔（17）均与设置于下圆形止推气浮轴承（6）内的气腔（18）连通，所述的气腔（18）与设置在下圆形止推气浮轴承（6）侧壁外的气嘴（19）连通；在下圆形止推气浮轴承（6）上端工作面的边沿位置开设有用于与中间径向气浮轴承（7）连接的多个螺纹孔；

所述的上圆形止推气浮轴承（8）为带有中央通孔的圆盘结构，其中央通孔内穿设所述的连接杆，上圆形止推气浮轴承（8）的下端工作面上开设有十字均压槽（15）和环形均压槽（16），十字均压槽（15）的交点在上圆形止推气浮轴承（8）的中心位置，环形均压槽（16）绕十字均压槽（15）交点开设；十字均压槽（15）和环形均压槽（16）的四个交点位置均设置有一个节流孔（17），节流孔（17）内设置节流嘴，四个节流孔（17）均与设置于上圆形止推气浮轴承（8）内的气腔（18）连通，所述的气腔（18）与设置在上圆形止推气浮轴承（8）侧壁外的气嘴（19）连通；在上圆形止推气浮轴承（8）下端工作面的边沿位置开设有用于与中间径向气浮轴承（7）连接的多个螺纹孔，在上圆形止推气浮轴承（8）上端面开设有用于与矩形花岗岩导向块（1）连接的多个螺纹孔；

所述的中间径向气浮轴承（7）为圆筒结构，包括轴承外圈（20）和镶嵌在轴承外圈（20）内的轴承内圈（21），轴承内圈（21）的内壁上、下段开设有一对环形均压槽（16），两个环形均压槽（16）内均等间隔设置多个节流孔（17），多个节流孔（17）内均设置有节流嘴，多个节流孔（17）与设置于中间径向气浮轴承（7）内的气腔（18）连通，所述的气腔（18）与设置在中间径向气浮轴承（7）侧壁外的气嘴（19）连通；在所述中间径向气浮轴承（7）的上、下端面上均开设有十字均压槽（15），其十字均压槽（15）的位置与上、下圆形止推气浮轴承的十字均压槽（15）对应；中间径向气浮轴承（7）的上、下端面边沿位置均开设有用于与上、下圆形止推气浮轴承连接的多个螺纹孔；

所述矩形止推汽浮轴承组件（13）的内壁工作面上开设有矩形均压槽（22），矩形均压槽（22）的四个顶点位置均设置有一个节流孔（17），节流孔（17）内设置节流嘴，四个节流孔（17）均与设置于矩形止推汽浮轴承组件（13）内的气腔（18）连通，所述的气腔（18）与设置在矩形止推汽浮轴承组件（13）外壁的气嘴（19）连通；

所述的砝码（5）上端面中央位置设置有可以拆卸的滚花高头螺钉（25）；

使用时，当L型离心飞重零组件在一定转速下运动时，硬质合金层将与L型离心飞重零组件接触，随着转速的增大，离心力也将增大，本发明装置的T型浮子（2）速度也将随之增加，T型浮子（2）在气浮作用下推动花岗岩导向块（1）上下位移，当花岗岩导向块（1）向上运动触碰到限位片（12）时，控制系统自动停止工作，并实时读取T型浮子（2）的转速和花岗岩导向块（1）的位移参数，因此，在这种无摩擦的环境下，可以准确试验出离心飞重的转速。

2.根据权利要求1所述的离心配重试验装置，其特征在于：所述的矩形花岗岩导向块（1）为空心长方体结构，矩形花岗岩导向块（1）的上端面开设有砝码放置孔，砝码放置孔上套设有尼龙套（23），矩形花岗岩导向块（1）的下端面上开设有用于与上圆形止推气浮轴承连接的多个螺纹孔，矩形花岗岩导向块的下端面还开设有多个减重孔（26）。

3.根据权利要求2所述的离心配重试验装置，其特征在于：所述的定位框（11）包括四根依次连接的定位条（24），定位条（24）上通过螺纹连接可伸缩固定的限位片（12）。

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