CN108716990B - 一种发动机机匣包容试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机机匣包容性研究技术领域，特别涉及一种发动机机匣包容试验装置。试验装置包括：地面试验台；具有驱动轴的驱动机构；驱动轴法兰，同轴设置在驱动轴上；转接轴，固定在驱动轴法兰底端；试验转子，固定在转接轴的底端，其上设置有叶片；机匣固定板，固定在试验台上盖底面；机匣，套设在试验转子外侧；法兰箍套，套设在驱动轴法兰外侧；法兰防护套，套设在法兰箍套外侧，与所述机匣固定板固定连接；防护锥筒，同轴套设在法兰防护套以及驱动轴法兰外侧。本发明的发动机机匣包容试验装置，能够对发动机机匣进行包容性试验，并且，通过法兰箍套、法兰防护套等结构的限制，能够防止叶片与机匣发生碰摩，限制驱动轴发生弯曲变形。

Description

一种发动机机匣包容试验装置

技术领域

本发明涉及发动机机匣包容性研究技术领域，特别涉及一种发动机机匣包容试验装置。

背景技术

随着航空工业的发展，航空发动机的推重比不断提高，发动机转子的转速也越来越高。由于发动机叶片长期在恶劣的工作环境中运转，发动机转子叶片可能会出现叶片高速离心飞断故障。叶片飞断后如不能被机匣包容，可能会击穿机舱，对乘客造成伤害和机舱失压，如果击中油路或油箱还会导致火灾，造成机毁人亡的严重事故。因此在航空发动机研制过程中，对机匣包容性进行研究是非常必要的。

为了验证航空发动机机匣是否满足国军标和适航条例对机匣包容性设计要求，机匣包容试验是航空发动机研制过程中必不可少的一项。

发明内容

本发明的目的是提供了一种发动机机匣包容试验装置，能够对发动机机匣进行包容性试验。

本发明的技术方案是：

一种发动机机匣包容试验装置，包括地面试验台，所述地面试验台具有开设于地下的试验腔体、覆盖在所述试验腔体顶部开口处的试验台上盖以及驱动机构，所述驱动机构的驱动轴由上至下垂直贯穿所述试验台上盖并伸入所述试验腔体中；

所述发动机机匣包容试验装置还包括位于所述试验腔体内部的：

驱动轴法兰，同轴设置在所述驱动轴上，所述驱动轴法兰的轴向截面呈倒T字形，包括由上至下同轴设置的第一固定筒和第一法兰盘；

转接轴，顶端同轴固定在所述驱动轴法兰的法兰盘底端；

试验转子，顶端同轴固定在所述转接轴的底端，所述试验转子上设置有叶片；

机匣固定板，呈环状，固定设置所述试验台上盖底面，所述机匣固定板具有与所述试验腔体顶部开口相适配的通孔，且与所述转接轴同轴设置；

机匣，相适配地套设在所述试验转子外侧，所述机匣的轴向顶端与所述机匣固定板固定连接；

法兰箍套，呈筒状，同轴套设在所述驱动轴法兰的固定筒外侧；

法兰防护套，轴向截面呈T字形，包括由上至下同轴设置的第二法兰盘和第二固定筒，所述第二固定筒同轴套设在所述法兰箍套外侧，且所述第二固定筒的内壁与所述法兰箍套外壁之间具有预定间隙，所述第二法兰盘与所述机匣固定板固定连接；

防护锥筒，同轴套设在所述法兰防护套以及所述驱动轴法兰外侧，所述防护锥筒的轴向顶端与所述机匣固定板固定连接，轴向底端端面与所述驱动轴法兰的第一法兰盘底面位于同一平面，且在所述第一法兰盘所在平面内，所述第一法兰盘外环面与所述防护锥筒内壁具有所述预定间隙。

可选的，所述转接轴的外环面上沿其周向设置有一固定环；

所述发动机机匣包容试验装置还包括：

防护直筒，同轴套设在所述防护锥筒外侧，轴向顶端与所述机匣固定板固定连接；

防护环，固定设置在所述防护直筒底端，且同轴套设在所述所述转接轴外侧，所述防护环位于所述转接轴上固定环的底部，其内径小于所述固定环的外径而大于同一平面处的所述转接轴的外径。

可选的，所述的发动机机匣包容试验装置还包括：

多个限位孔，贯穿相连接的所述机匣固定板和所述试验台上盖，多个所述限位孔以所述转接轴中心为圆心，沿周向均匀分布；

多个限位柱，与所述限位孔适配安装。

可选的，所述机匣固定板通过紧固螺栓固定连接在所述试验台上盖底面，在每个所述限位孔的径向的两侧分别布置一个所述紧固螺栓。

发明效果：

本发明的发动机机匣包容试验装置，能够对发动机机匣进行包容性试验，并且，通过法兰箍套、法兰防护套以及防护锥筒进行径向位移限制，能够防止叶片与机匣发生碰摩，还能限制驱动轴发生弯曲变形。

附图说明

图1是本发明发动机机匣包容试验装置的结构示意图；

图2是本发明发动机机匣包容试验装置中法兰防护套的结构示意图；

图3是本发明发动机机匣包容试验装置中法兰箍套的结构示意图；

图4是本发明发动机机匣包容试验装置中防护锥筒的结构示意图；

图5是本发明发动机机匣包容试验装置中机匣固定板的结构示意图；

图6是本发明发动机机匣包容试验装置中限位柱的结构示意图；

图7是本发明发动机机匣包容试验装置中转接轴的结构示意图；

图8是本发明发动机机匣包容试验装置中防护直筒部分的结构示意图。

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1至图8对本发明的发动机机匣包容试验装置做进一步详细说明。

本发明提供了一种发动机机匣包容试验装置，包括地面试验台；地面试验台具有开设于地下的试验腔体、覆盖在试验腔体顶部开口处的试验台上盖3以及驱动机构；其中，驱动机构可以采用目前已知的多种适合的结构，例如通过适合的固定装置进行固定安装的驱动电机；驱动机构的驱动轴14由上至下(在图1中视图方向为从左至右)垂直贯穿试验台上盖3并伸入试验腔体中。

进一步，本发明的发动机机匣包容试验装置还包括位于试验腔体内部的驱动轴法兰18、转接轴19、试验转子21、机匣固定板4、机匣5、法兰箍套17、法兰防护套10以及防护锥筒11等结构。

驱动轴法兰18同轴固定设置在驱动轴14上，通过驱动轴14驱动其转动；驱动轴法兰18的轴向截面呈倒T字形，包括由上至下同轴设置的第一固定筒和第一法兰盘，且优选第一固定筒和第一法兰盘为一体成型构件。

转接轴19顶端通过螺栓同轴固定在驱动轴法兰18的法兰盘底端；试验转子21顶端通过螺栓同轴固定在转接轴19的底端，且试验转子21上设置有叶片6。

机匣固定板4呈环状，通过螺栓(螺栓具体可以包括紧固螺栓2、第一固定螺栓15、第二固定螺栓22)固定设置试验台上盖3底面；机匣固定板4具有与试验腔体顶部开口相适配的通孔，且与转接轴19同轴设置，以便于驱动轴14由上至下伸入试验腔体中。

机匣5相适配地套设在试验转子21外侧，机匣5的轴向顶端与机匣固定板4通过机匣安装螺钉螺母23固定连接。

法兰箍套17呈筒状，同轴套设在驱动轴法兰18的固定筒外侧，用于对驱动轴法兰18进行固定。

法兰防护套10轴向截面呈T字形，包括由上至下同轴设置的第二法兰盘和第二固定筒；第二固定筒同轴套设在法兰箍套17外侧，且第二固定筒的内壁与法兰箍套17外壁之间具有预定间隙，能够防止对驱动轴法兰18的转动造成干涉，又间接对驱动轴法兰18进行径向限位，另外，法兰防护套10的第二法兰盘与机匣固定板4通过法兰防护套固定螺栓16固定连接。需要说明的是，预定间隙可以根据需要进行适合的选择，本实施例中优选为1mm。

防护锥筒11同轴套设在法兰防护套10以及驱动轴法兰18外侧；防护锥筒11的轴向顶端与机匣固定板4通过防护锥筒固定螺栓9固定连接；防护锥筒11的轴向底端端面与驱动轴法兰18的第一法兰盘底面位于同一平面，且在第一法兰盘所在平面内，第一法兰盘外环面与防护锥筒11内壁具有预定间隙，同样是能够防止对驱动轴法兰18的转动造成干涉，又间接对驱动轴法兰18进行径向限位。

防护锥筒11、法兰防护套10等外围装置，限制转子摆动，在包容试验中，叶片飞失的瞬间，通过这些防护装置，限制转子经向位移，减少或避免对试验台轴系带来的损伤，从而能够提高试验效率，降低试验成本。

本发明的发动机机匣包容试验装置，能够对发动机机匣进行包容性试验；并且，通过法兰箍套17、法兰防护套10以及防护锥筒11等外围装置，对试验转子21进行径向位移限制，能够防止叶片6与机匣5发生碰摩，减少或避免对试验台轴系带来的损伤；进一步，由于法兰防护套10与防护锥筒11可以限制驱动轴弯曲，因此可以一定程度保护设备轴系，防止设备轴系损坏。

进一步，在进行包容试验时，叶片6飞出时试验转子21转速高达几千转，轮盘会受到与叶片6飞出方向相反的不平衡力，通常不平衡力近1000KN；而此时，试验转子21会与法兰防护套10和防护锥筒11发生碰撞，对轴系造成巨大损伤。但本发明中，由于法兰防护套10和防护锥筒11与机匣固定板4相连，而机匣固定板4又通过多组螺栓(本实施例中优选为3组，即紧固螺栓2、第一固定螺栓15、第二固定螺栓22)与试验台上盖3连接，因此，发生碰撞时的不平衡力会被试验台吸收，防止进一步的破坏。

进一步，本发明的发动机机匣包容试验装置中，在转接轴19的外环面上沿其周向设置有一固定环。相应地，发动机机匣包容试验装置还可以包括防护直筒8以及防护环13。

防护直筒8同轴套设在防护锥筒11外侧，轴向顶端与机匣固定板4通过防护直筒固定螺栓7固定连接；防护环13通过防护直筒安装螺钉螺栓12固定设置在防护直筒8底端，且同轴套设在所述转接轴19外侧；防护环13位于转接轴19上固定环的底部，其内径小于固定环的外径而大于同一平面处的转接轴19的外径。

本发明的发动机机匣包容试验装置中，通过防护直筒8、防护环13与转接轴19上凸起的固定环的配合，能够起到防止轮盘脱落的作用。

进一步，本发明的发动机机匣包容试验装置还可以包括限位孔、和限位柱1。

限位孔，贯穿相连接的机匣固定板4和试验台上盖3；限位孔的数量为多个，以转接轴19中心为圆心，沿周向均匀分布。限位柱1的数量与限位孔相等，与限位孔适配安装。

进一步，机匣固定板4通过螺栓固定连接在试验台上盖3底面，在每个限位孔的径向的两侧分别布置一个螺栓(分别是紧固螺栓2和第二固定螺栓22)。

本发明的发动机机匣包容试验装置中，通过试验试验台上盖3和机匣固定板4上安装限位柱1，能够在试验转子21与法兰防护套10和防护锥筒11发生碰撞时，提高机匣固定板4的稳固程度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种发动机机匣包容试验装置，其特征在于，包括地面试验台，所述地面试验台具有开设于地下的试验腔体、覆盖在所述试验腔体顶部开口处的试验台上盖(3)以及驱动机构，所述驱动机构的驱动轴(14)由上至下垂直贯穿所述试验台上盖(3)并伸入所述试验腔体中；

所述发动机机匣包容试验装置还包括位于所述试验腔体内部的：

驱动轴法兰(18)，同轴设置在所述驱动轴(14)上，所述驱动轴法兰(18)的轴向截面呈倒T字形，包括由上至下同轴设置的第一固定筒和第一法兰盘；

转接轴(19)，顶端同轴固定在所述驱动轴法兰(18)的法兰盘底端；

试验转子(21)，顶端同轴固定在所述转接轴(19)的底端，所述试验转子(21)上设置有叶片(6)；

机匣固定板(4)，呈环状，固定设置所述试验台上盖(3)底面，所述机匣固定板(4)具有与所述试验腔体顶部开口相适配的通孔，且与所述转接轴(19)同轴设置；

机匣(5)，相适配地套设在所述试验转子(21)外侧，所述机匣(5)的轴向顶端与所述机匣固定板(4)固定连接；

法兰箍套(17)，呈筒状，同轴套设在所述驱动轴法兰(18)的固定筒外侧；

法兰防护套(10)，轴向截面呈T字形，包括由上至下同轴设置的第二法兰盘和第二固定筒，所述第二固定筒同轴套设在所述法兰箍套(17)外侧，且所述第二固定筒的内壁与所述法兰箍套(17)外壁之间具有预定间隙，所述第二法兰盘与所述机匣固定板(4)固定连接；

防护锥筒(11)，同轴套设在所述法兰防护套(10)以及所述驱动轴法兰(18)外侧，所述防护锥筒(11)的轴向顶端与所述机匣固定板(4)固定连接，轴向底端端面与所述驱动轴法兰(18)的第一法兰盘底面位于同一平面，且在所述第一法兰盘所在平面内，所述第一法兰盘外环面与所述防护锥筒(11)内壁具有所述预定间隙。

2.根据权利要求1所述的发动机机匣包容试验装置，其特征在于，所述转接轴(19)的外环面上沿其周向设置有一固定环；

所述发动机机匣包容试验装置还包括：

防护直筒(8)，同轴套设在所述防护锥筒(11)外侧，轴向顶端与所述机匣固定板(4)固定连接；

防护环(13)，固定设置在所述防护直筒(8)底端，且同轴套设在所述所述转接轴(19)外侧，所述防护环(13)位于所述转接轴(19)上固定环的底部，其内径小于所述固定环的外径而大于同一平面处的所述转接轴(19)的外径。

3.根据权利要求1所述的发动机机匣包容试验装置，其特征在于，还包括：

多个限位孔，贯穿相连接的所述机匣固定板(4)和所述试验台上盖(3)，多个所述限位孔以所述转接轴(19)中心为圆心，沿周向均匀分布；

多个限位柱(1)，与所述限位孔适配安装。

4.根据权利要求3所述的发动机机匣包容试验装置，其特征在于，所述机匣固定板(4)通过螺栓固定连接在所述试验台上盖(3)底面，在每个所述限位孔的径向的两侧分别布置一个所述螺栓。