CN108533336B - 一种叶轮包容试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种叶轮包容试验装置，包括驱动机构、固定机构、支撑机构和控制系统，所述固定机构包括压块、推力盘、推力轴承、快速气缸，所述压块中心设有套装待测叶轮叶片端的内腔，压块用于将待测叶轮组合压紧在一起；所述推力盘通过推力轴承套设在压块的外端，若干所述快速气缸的铰接头与推力盘连接；所述驱动机构包括高速电机、柔性联轴器、轴，所述轴穿过待测叶轮与压块的组合结构，轴的一端通过柔性联轴器连接高速电机；控制器控制连接高速电机和快速气缸。本发明用于满足叶轮包容试验要求，可以使试验件在规定的转速下飞散，转速偏差小。提高了试验精度，减少了试验次数，降低了研究成本。

Description

一种叶轮包容试验装置

技术领域

本发明属于机电技术领域，尤其是涉及一种叶轮包容试验装置。

背景技术

旋转叶轮机械的转子的可靠性非常重要，对于某些有人操作动力或载人的空中飞行器来说，即便发生叶轮飞散事故，也不允许碎片飞出将人伤害，或击穿飞行器的关键部位。为此，某种型号的叶轮机械定型时，将开展大量的包容试验研究，制造特定条件，使叶轮在规定的转速下时飞散，以便研究碎片对包容部件的破坏情况。

一般的方法是，通过仿真手段分析叶轮在极限工况下的受力情况，以此为依据，对叶轮根部进行开槽或打孔，经过反复试验、修改开槽或打孔参数，多轮次试验后，试验件飞散转速最终达到设计要求。

例如，内燃机行业的涡轮增压器压气机叶轮包容试验要求，试验必须在额定转速120％时叶轮飞散，转速偏差≤5％。但试验时往往难以控制叶轮的飞散转速，有时候叶轮在没有达到规定转速时就发生飞散，也有时候叶轮在超过规定的飞散转速时还未飞散。

究其原因，是因为影响叶轮飞散的因素较多，导致理论计算结果很难与实际情况一致。所以研究人员将叶轮的包容试验归为一种较难完成的试验内容。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种叶轮包容试验装置，用于满足叶轮包容试验要求，可以使试验件在规定的转速下飞散，转速偏差小。提高了试验精度，减少了试验次数，降低了研究成本。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种叶轮包容试验装置，包括驱动机构、固定机构、支撑机构和控制系统，所述固定机构包括压块、推力盘、推力轴承、快速气缸，所述压块中心设有套装待测叶轮叶片端的内腔，压块用于将待测叶轮组合压紧在一起；所述推力盘通过推力轴承套设在压块的外端，若干所述快速气缸的铰接头与推力盘连接；所述驱动机构包括高速电机、柔性联轴器、轴、套筒，所述轴穿过待测叶轮与压块的组合结构，轴两端设置套筒，轴的一端通过柔性联轴器连接高速电机；所述支撑机构包括支架和地基板，所述轴的两端分别通过轴承安装在两个支架上，两个支架底部固定在地基板上；所述控制系统包括控制器和转速传感器，通过转速传感器采集高速电机输出轴的转速并发送给控制器，控制器控制连接高速电机和快速气缸。

进一步的，所述轴承与邻近的套筒之间设置有用于调整轴向间隙的垫片，套筒与待测叶轮之间也设置有用于调整轴向间隙的垫片。

进一步的，所述压块靠近推力盘的圆周侧面设有凹槽，通过螺栓旋入推力盘，螺栓的螺纹端可伸入压块的凹槽内。

进一步的，所述靠近柔性联轴器的轴承的外端安装有封油盖，远离柔性联轴器的轴承的外端安装有轴封盖。

相对于现有技术，本发明装置具有以下优势：

本发明用于满足叶轮包容试验要求，可以使试验件在规定的转速下飞散，转速偏差小。提高了试验精度，减少了试验次数，降低了研究成本。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1、本发明实施例一种叶轮包容试验装置结构及组成示意图。

图2、本发明实施例一种叶轮包容试验装置主视图。

图3、本发明实施例推力盘结构主视图。

图4、本发明实施例推力盘结构左视图。

图5(a)(b)分别为本发明实施例快速气缸缸体剖视图和左视图。

图6、本发明实施例快速气缸的安装图。

附图标记说明：

1-高速电机、2-转速传感器、3-柔性联轴器、4-快速气缸、5-控制系统、6-封油盖、7-轴承、8-垫片、9-套筒、10-轴、11-销钉、12-铰接头、13-推力盘、14-调整螺钉、15-推力轴承、16-压块、17-叶轮、18-润滑系统、19-地基板、20-轴封盖、21-支架。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，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的限制。除非另有明确的规定和限定，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中的具体含义

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种叶轮包容试验装置，如图1至6所示，包括驱动机构、固定机构、支撑机构和控制系统，

所述固定机构包括压块16、推力盘13、推力轴承15、两个快速气缸4，所述压块16中心设有套装待测叶轮17的叶片端的内腔，通过压块16将沿旋转角度等分切割的待测叶轮17一起组合压紧在一起构成动平衡；所述推力盘13通过推力轴承15套设在压块16的外端，所述快速气缸4的铰接头12与推力盘13连接通过销钉11固定，两个快速气缸4对称分布固定使推力轴承15均匀受力；

所述驱动机构包括高速电机1、柔性联轴器3、轴10、套筒9，所述轴10穿过待测叶轮17与压块16的组合结构，轴10两端设置套筒9，轴10的一端通过柔性联轴器3连接高速电机1；

所述支撑机构包括支架21和地基板19，所述轴10的两端分别通过轴承7安装在两个支架21上，两个支架21底部固定在地基板19上，结构稳定；

所述控制系统5包括控制器和转速传感器2，通过转速传感器2采集高速电机1输出轴的转速并发送给控制器，控制器控制连接高速电机1和快速气缸4。

所述压块16的尺寸是根据待测叶轮17的流道加工，压块16与待测叶轮17的轮毂尺寸一致。

所述轴承7与邻近的套筒9之间设置有用于调整轴向间隙的垫片8，套筒9与待测叶轮17之间也设置有用于调整轴向间隙的垫片8，以保证待测叶轮17与壳体的间隙。

所述压块16靠近推力盘13的圆周侧面设有凹槽，通过调整螺钉14旋入推力盘13，调整螺钉14的螺纹端可伸入压块16的凹槽内，进行限位控制。

所述靠近柔性联轴器3的轴承7的外端安装有封油盖6，远离柔性联轴器3的轴承7的外端安装有轴封盖20。

安装过程为：

试验前，根据叶轮17的流道加工压块16，压块16与叶轮17的轮毂尺寸一致。将试验件叶轮17沿旋转角度等分切割成均匀3份，用压块16压紧，将叶轮17与压块16组合在一起，动平衡。安装叶轮17、套筒9、轴承7等旋转件。调整垫片8用于调整轴向间隙，以保证叶轮17与壳体的间隙。

试验件安装完毕后，安装推力轴承15，再将2个快速气缸4与推力盘13连接固定，快速气缸4伸出，调整快速气缸4的固定位置，使推力轴承15均匀受力。旋转调整螺钉14，使调整螺钉14伸入压块16的凹槽内，但不接触。再安装柔性联轴器3，调整高速电机1的轴向、水平位置，使所有旋转件处于同一轴线上。检查叶轮17间隙是否正常，检查各固定支撑是否牢固。

试验时，开启润滑系统18，依据设定好的控制程序，由控制系统5控制高速电机1缓慢加载，通过柔性联轴器3将转子带到设定好的转速，一旦控制系统5检测到转子转速达到设定值，即刻给出信号，控制快速气缸4快速收缩，使预先切割好的叶轮17在既定的转速下飞散。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种叶轮包容试验装置，其特征在于：包括驱动机构、固定机构、支撑机构和控制系统，

所述固定机构包括压块、推力盘、推力轴承、快速气缸，所述压块中心设有套装待测叶轮叶片端的内腔，压块用于将待测叶轮组合压紧在一起；所述推力盘通过推力轴承套设在压块的外端，若干所述快速气缸的铰接头与推力盘连接；

所述驱动机构包括高速电机、柔性联轴器、轴、套筒，所述轴穿过待测叶轮与压块的组合结构，轴两端设置套筒，轴的一端通过柔性联轴器连接高速电机；

所述支撑机构包括支架和地基板，所述轴的两端分别通过轴承安装在两个支架上，两个支架底部固定在地基板上；

所述控制系统包括控制器和转速传感器，通过转速传感器采集高速电机输出轴的转速并发送给控制器，控制器控制连接高速电机和快速气缸。

2.根据权利要求1所述的一种叶轮包容试验装置，其特征在于：所述压块与待测叶轮的轮毂尺寸一致。

3.根据权利要求1所述的一种叶轮包容试验装置，其特征在于：所述轴承与邻近的套筒之间设置有用于调整轴向间隙的垫片，套筒与待测叶轮之间也设置有用于调整轴向间隙的垫片。

4.根据权利要求1所述的一种叶轮包容试验装置，其特征在于：所述压块靠近推力盘的圆周侧面设有凹槽，通过螺栓旋入推力盘，螺栓的螺纹端伸入压块的凹槽内。

Images