CN116754208B - 一种压气机静叶调节机构组件的疲劳试验装置 - Google Patents
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Abstract
一种压气机静叶调节机构组件的疲劳试验装置，包括伺服电机、减速机、模拟力臂工装、试验件安装基座、压气机静叶调节组件、角度传感器和伺服控制器，伺服电机与减速机连接，减速机通过传动装置与模拟力臂工装连接，试验件安装基座上安装有平动轴承，平动轴承上安装有转动支座，压气机静叶调节组件安装在转动支座上，压气机静叶调节组件与模拟力臂工装连接。能够模拟压气机静叶调节组件的边界条件，施加模拟实际工况的非对称角度往复疲劳载荷，并获得疲劳试验过程中加载的力矩载荷。
Description
技术领域
本发明涉及一种疲劳试验装置，更具体的说涉及一种压气机静叶调节机构组件的疲劳试验装置。
背景技术
压气机是指燃气涡轮发动机中利用高速旋转叶片给空气做功以提高空气压力的部件。静叶调节机构是将压气机静子叶片和联动环相连接的组件。在工作过程中，静叶调节机构组件承受联动环角度往复的工作环境，验证静叶调节机构组件在机械应力下的可靠性尤为重要。
为了验证压气机静叶调节机构组件在机械应力下的可靠性，需要考核静叶调节机构组件的疲劳性能。但是，现有的旋转疲劳设备主要针对轴类零部件，试验时试验件刚性安装在旋转疲劳设备上，扭矩载荷的中心线与轴类零部件的轴线平行或具有微小角度，弯矩载荷施加方向与轴类零部件的轴线基本一致，如旋转疲劳试验机和旋转弯曲疲劳试验机；而静叶调节机构组件的转动轴线与扭矩载荷方向垂直，且试验时需要模拟静叶调节机构组件的安装和加载状态，因此，目前现有的旋转疲劳设备不具备开展静叶调节机构组件的疲劳试验能力。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种压气机静叶调节机构组件的疲劳试验装置。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种压气机静叶调节机构组件的疲劳试验装置，包括伺服电机、减速机、模拟力臂工装、试验件安装基座、压气机静叶调节组件、角度传感器和伺服控制器，所述的伺服电机与减速机连接，所述的减速机通过传动装置与模拟力臂工装连接，所述的试验件安装基座上安装有平动轴承，所述的平动轴承上安装有转动支座，所述的压气机静叶调节组件安装在转动支座上，压气机静叶调节组件与模拟力臂工装连接，所述的角度传感器用于测量压气机静叶调节组件的转动角度，所述的伺服控制器分别与角度传感器和伺服电机连接，伺服控制器通过角度传感器的反馈信号控制伺服电机和减速机的输出扭矩。
所述的传动装置包括传动轴Ⅰ、传动轴Ⅱ和滚动轴承，所述的减速机与传动轴Ⅰ连接，所述的传动轴Ⅱ穿过滚动轴承与模拟力臂工装连接。
所述的减速机与传动轴Ⅰ通过联轴器连接。
还包括有力矩传感器和数据采集仪，所述的力矩传感器设置在传动轴Ⅰ和传动轴Ⅱ之间，所述的力矩传感器与数据采集仪通过数据线连接，力矩传感器的电压信号输入到数据采集仪中。
所述的滚动轴承安装在滚动轴承支座上。
所述的滚动轴承与滚动轴承支座通过轴承止挡环进行固定。
所述的平动轴承和转动支座均为两个，两个平动轴承上下轴线对齐布置安装在安装基座上，两个转动支座分别安装在两个平动轴承上，两个转动支座上设置相应的压块，所述的压气机静叶调节组件通过压块安装到转动支座上。
所述的模拟力臂工装上安装有加载块，所述压气机静叶调节机构的销轴安装在加载块的腰形孔中。
本发明能够模拟压气机静叶调节机构组件的边界条件，施加模拟实际工况的非对称角度往复疲劳载荷，并获得疲劳试验过程中加载的力矩载荷。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明中滚动轴承结构示意图。
图3是本发明中压气机静叶调节组件安装示意图。
图4是本发明中模拟力臂工装结构示意图。
图5是本发明中压气机静叶调节机构安装示意图。
图中，伺服电机1，减速机2，联轴器3，传动轴Ⅰ4，扭矩传感器5，传动轴Ⅱ6，模拟力臂工装7，试验件安装基座8，平动轴承9，压气机静叶调节组件10，转动支座11，电机和减速机支座12，轴承止挡环13，滚动轴承支座14，滚动轴承15，角度传感器16，加载块17，压块18，伺服控制器19，数据采集仪20。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
参见图1至图5，一种压气机静叶调节机构组件的疲劳试验装置，包括伺服电机1、减速机2、模拟力臂工装7、试验件安装基座8、压气机静叶调节组件10、角度传感器16和伺服控制器19。所述的伺服电机1与减速机2连接，所述的减速机2通过传动装置与模拟力臂工装7连接。所述的试验件安装基座8上安装有平动轴承9，所述的平动轴承9上安装有转动支座11，所述的压气机静叶调节组件10安装在转动支座11上，压气机静叶调节组件10可以转动，模拟实际状态；压气机静叶调节组件10与模拟力臂工装7连接，通过传动装置将伺服电机1的扭矩传递到压气机静叶调节组件10上。所述的角度传感器16用于测量压气机静叶调节组件10的转动角度，角度传感器16安装到模拟力臂工装7与压气机静叶调节组件10连接处附近，确保角度传感器16测量的角度为压气机静叶调节组件10的转动角度。所述的伺服控制器19分别与角度传感器16和伺服电机1连接，伺服控制器19通过角度传感器16的反馈信号控制伺服电机1和减速机2的输出扭矩。
参见图1至图5，所述的传动装置包括传动轴Ⅰ4、传动轴Ⅱ6和滚动轴承15，所述的减速机2与传动轴Ⅰ4连接，所述的传动轴Ⅱ6穿过滚动轴承15与模拟力臂工装7连接，模拟力臂工装7与传动轴Ⅱ6之间通过方形孔装配，使用螺母压紧。传动轴Ⅰ4、传动轴Ⅱ6使用滚动轴承15支撑，释放转动自由度并降低转动过程中受到的摩擦力。
参见图1至图5，所述的减速机2与传动轴Ⅰ4通过联轴器3连接。
参见图1至图5，本装置还包括有扭矩传感器5和数据采集仪20，所述的扭矩传感器5设置在传动轴Ⅰ4和传动轴Ⅱ6之间，所述的扭矩传感器5与数据采集仪20通过数据线连接，扭矩传感器5的电压信号输入到数据采集仪20中，通过数据采集仪20的显示波形监测加载过程中力矩变化，扭矩传感器5的力矩变化可以反映出压气机静叶调节组件10是否出现裂纹或者其它异常情况。
参见图1至图5，所述的滚动轴承15安装在滚动轴承支座14上，滚动轴承15使用滚动轴承支座14支撑。
参见图1至图5，所述的滚动轴承15与滚动轴承支座14通过轴承止挡环13进行固定，具体的滚动轴承15通过轴承止挡环13安装在滚动轴承支座14的安装槽内；可以对滚动轴承15的安装位置进行微调，保证传动轴Ⅰ4、传动轴Ⅱ6处于水平状态。
参见图1至图5，所述的平动轴承9和转动支座11均为两个，两个平动轴承9上下轴线对齐布置安装在试验件安装基座8底部，两个转动支座11分别安装在两个平动轴承9上，两个转动支座11上设置有相应的压块18，所述的压气机静叶调节组件10通过压块18安装到转动支座11上，即压气机静叶调节组件10安装在两个转动支座11中间；压块18与压气机静叶调节组件10的连接状态应与实际使用状态一致，压气机静叶调节组件10可以相对试验件安装基座8自由转动，释放压气机静叶调节组件10转动自由度。所述的压块18开有凹槽与压气机静叶调节组件10配合卡紧，避免压块18与压气机静叶调节组件10之间存在相对转动。
参见图1至图5，所述的模拟力臂工装7上安装有加载块17，所述压气机静叶调节组件10的销轴安装在加载块17的腰形孔中。此处加载块17与压气机静叶调节组件10销轴采用腰型孔配合，当加载块17加载转动角度时，销轴可以在腰型孔中滑动，模拟实际的受力状态；保证压气机静叶调节组件10在模拟力臂工装7作用下发生转动，且能释放销轴的滑动自由度，避免产生不需要的额外载荷。
参见图1至图5，本疲劳试验装置包括加载系统、边界模拟系统、测量系统、非对称角度加载控制系统。加载系统包括伺服电机1、减速机2和伺服控制器19、电机和减速机支座12、传动轴Ⅰ4、传动轴Ⅱ6、扭矩传感器5、滚动轴承15、滚动轴承支座14、模拟力臂工装7、加载块17；非对称角度加载控制系统包括伺服电机1、减速机2、角度传感器16和伺服控制器19，伺服控制器19通过角度传感器16的反馈信号控制伺服电机1和减速机2的输出扭矩，控制加载角度幅值和频率，实现非对称角度加载功能。扭矩传感器5安装在传动轴Ⅰ4和传动轴Ⅱ6之间，加载系统装配完成后需要进行调试，扭矩传感器5监测加载系统施加的力矩载荷，将传动轴Ⅰ4和传动轴Ⅱ6的力矩损耗控制在要求的范围内。边界模拟系统具体包括试验件安装基座8、平动轴承9、转动支座11；测量系统包括扭矩传感器5、角度传感器16，扭矩传感器5信号输入到数据采集仪20中，角度传感器16信号输入到伺服控制器19中。本疲劳试验装置能够模拟压气机静叶调节组件10的受力状态，并具有非对称角度疲劳加载能力；能够模拟压气机静叶调节组件10的工作状态，实现考核压气机静叶调节组件10的结构强度要求，结构设计满足加载与受力状态要求，能够考核压气机静叶调节组件10的疲劳性能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种压气机静叶调节机构组件的疲劳试验装置，其特征在于：包括伺服电机（1）、减速机（2）、模拟力臂工装（7）、试验件安装基座（8）、压气机静叶调节组件（10）、角度传感器（16）和伺服控制器（19），所述的伺服电机（1）与减速机（2）连接，所述的减速机（2）通过传动装置与模拟力臂工装（7）连接，所述的试验件安装基座（8）上安装有平动轴承（9），所述的平动轴承（9）上安装有转动支座（11），所述的压气机静叶调节组件（10）安装在转动支座（11）上，压气机静叶调节组件（10）与模拟力臂工装（7）连接，所述的角度传感器（16）用于测量压气机静叶调节组件（10）的转动角度，所述的伺服控制器（19）分别与角度传感器（16）和伺服电机（1）连接，伺服控制器（19）通过角度传感器（16）的反馈信号控制伺服电机（1）和减速机（2）的输出扭矩，所述的传动装置包括传动轴Ⅰ（4）、传动轴Ⅱ（6）和滚动轴承（15），所述的减速机（2）与传动轴Ⅰ（4）连接，所述的传动轴Ⅱ（6）穿过滚动轴承（15）与模拟力臂工装（7）连接，还包括有扭矩传感器（5）和数据采集仪（20），所述的扭矩传感器（5）设置在传动轴Ⅰ（4）和传动轴Ⅱ（6）之间，所述的扭矩传感器（5）与数据采集仪（20）通过数据线连接，扭矩传感器（5）的电压信号输入到数据采集仪（20）中，所述的平动轴承（9）和转动支座（11）均为两个，两个平动轴承（9）上下轴线对齐布置安装在试验件安装基座（8）上，两个转动支座（11）分别安装在两个平动轴承（9）上，两个转动支座（11）设置有相应的压块（18），所述的压气机静叶调节组件（10）通过压块（18）安装到转动支座（11）上，所述的模拟力臂工装（7）上安装有加载块（17），所述压气机静叶调节组件（10）的销轴安装在加载块（17）的腰形孔中。
2.根据权利要求1所述的一种压气机静叶调节机构组件的疲劳试验装置，其特征在于：所述的减速机（2）与传动轴Ⅰ（4）通过联轴器（3）连接。
3.根据权利要求1所述的一种压气机静叶调节机构组件的疲劳试验装置，其特征在于：所述的滚动轴承（15）安装在滚动轴承支座（14）上。
4.根据权利要求3所述的一种压气机静叶调节机构组件的疲劳试验装置，其特征在于：所述的滚动轴承（15）与滚动轴承支座（14）通过轴承止挡环（13）进行固定。
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