CN206725225U - 一种模拟航空发动机盘腔积液的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种模拟航空发动机盘腔积液的试验装置，包括底座、第一轴承座、第二轴承座、转轴、基准盘、充液腔盘以及密封端盖；所述第一轴承座和所述第二轴承座间隔一距离设置于所述底座上，且所述第一轴承座和所述第二轴承座分别具有一孔；所述转轴可转动地设置于所述第一轴承座和所述第二轴承座的孔中，且当所述底座水平放置时所述转轴的轴向与地面平行；所述基准盘具有一中孔，并通过所述中孔固定地套设于所述转轴上；所述充液腔盘具有用于容纳积液的环形腔以及用于注入积液的充液口，并可更换地同轴地固定于所述基准盘上；所述密封端盖用于密封所述充液腔盘的所述充液口。

Description

一种模拟航空发动机盘腔积液的试验装置

技术领域

本实用新型主要涉及航空发动机的模拟试验装置，尤其涉及一种模拟航空发动机盘腔积液的试验装置。

背景技术

大多数现代航空发动机的压气机都采用鼓筒方式，压气机前后支承的封严装置在发动机调试和试制过程中漏油现象时有发生，结果导致鼓筒腔内积液。另外，现代高性能航空发动机大多是多转子结构，其中双转子结构居多，各转子间转速不同，且某些机型转子旋转方向也不同，即使采用要求严格的封严装置，但还是经常出现转子-静子之间、转子-转子之间的漏油现象。因此，有必要对这些漏油现象从机理和动力学模型都进行细致地研究和了解，通过理论的分析后，还需要对其进行实验验证。

由于盘腔积液现象涉及到流体、机械振动耦合，仅凭理论分析很难准确得到由积液造成的影响，因此需要设计试验装置模拟积液发动机在运转状态下，积液盘腔位置、积液量和积液盘腔的内表面粗糙度等参数对转子动力特性的影响。

现有的试验装置均是大充液量的立式转子，且充液腔内表面粗糙度、充液腔大小均固定。由于现有的试验装置的充液腔内表面粗糙度固定，因此只能通过改变充液腔中所充的液体的雷诺数来改变摩擦力。然而，在航空发动机所使用的盘鼓结构中，积液盘腔非常小，其积液量并不大，并且在大部分工况下航空发动机的转子轴向平行于地面，与现有的立式转子试验装置的转子轴向垂直于地面不同。此外，航空发动机不同积液腔的内表面粗糙度和内腔大小是不同的。因此，现有的试验装置并不能很好的模拟航空发动机积液时的真实工作状况。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种模拟航空发动机盘腔积液的试验装置，其能够很好的模拟航空发动机积液时的真实工作状况。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种模拟航空发动机盘腔积液的试验装置，包括底座、第一轴承座、第二轴承座、转轴、基准盘、充液腔盘以及密封端盖；所述第一轴承座和所述第二轴承座间隔一距离设置于所述底座上，且所述第一轴承座和所述第二轴承座分别具有一孔；所述转轴可转动地设置于所述第一轴承座和所述第二轴承座的孔中，且当所述底座水平放置时所述转轴的轴向与地面平行；所述基准盘具有一中孔，并通过所述中孔固定地套设于所述转轴上；所述充液腔盘具有用于容纳积液的环形腔以及用于注入积液的充液口，并可更换地同轴地固定于所述基准盘上；所述密封端盖用于密封所述充液腔盘的所述充液口。

在本实用新型的一实施例中，所述充液口由所述环形腔的内环开口构成。

在本实用新型的一实施例中，所述密封端盖为一与所述内环开口相匹配的环。

在本实用新型的一实施例中，所述环形腔的内表面设置有粘接的钢砂。

在本实用新型的一实施例中，所述充液腔盘的外周具有一外沿；所述试验装置通过多个螺栓在所述外沿将所述充液腔盘固定于所述基准盘上。

在本实用新型的一实施例中，所述试验装置通过在不同相位配置不同质量的所述螺栓以进行配重平衡。

在本实用新型的一实施例中，还包括固定地套设于所述转轴的固定锥套；所述固定锥套具有一外锥面，并且在所述固定锥套厚度较小的一端的所述外锥面上设置有螺纹；所述基准盘的中孔为一锥形孔；所述基准盘的所述锥形孔与所述固定锥套的外锥面相配合，并设置一锁紧螺母紧固于所述螺纹上，以将所述基准盘固定于所述固定锥套上。

在本实用新型的一实施例中，还包括电动机；所述电动机通过传动部件将转动传递到所述转轴。

在本实用新型的一实施例中，还还包括用于检测所述基准盘和/或所述充液腔盘位移的位移传感器。

在本实用新型的一实施例中，还包括数据采集设备；所述数据采集设备将所述位移传感器获得的模拟信号转换为数字信号，并传递给处理装置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型的模拟航空发动机盘腔积液的试验装置为卧式转子，较于现有的立式转子试验装置更接近真实航空发动机的工作状态，使得试验得出的结论更加准确。

(2)可更换具有不同内腔容积的充液腔盘，能够模拟更多航空发动机积液位置。

(3)能够通过表面加工改变环形腔内表面的粗糙度，较于现有的更换液体来改变粗糙度的方法，能够获得更多的粗糙度类型，从而简化实验步骤，降低了试验难度。

附图说明

图1是本实用新型模拟航空发动机盘腔积液的试验装置的一实施例的结构示意图。

图2是本实用新型模拟航空发动机盘腔积液的试验装置的一实施例的转轴、基准盘、充液腔盘以及密封端盖的轴向剖面示意图。

图3是本实用新型模拟航空发动机盘腔积液的试验装置的一实施例的充液腔盘的轴向剖面示意图。

具体实施方式

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

图1是本实用新型模拟航空发动机盘腔积液的试验装置的一实施例的结构示意图。请参考图1，模拟航空发动机盘腔积液的试验装置10包括底座110、第一轴承座120、第二轴承座130、转轴140、基准盘150、充液腔盘160以及密封端盖170。

底座110的上表面可以具有一凸沿111，用于定位设置于底座110上的部件。如图1所示，电动机190、第一轴承座120、第二轴承座130设置有与凸沿111相匹配的凹槽，通过这些凹槽与凸沿111方便地实现了电动机190、第一轴承座120、第二轴承座130之间的轴对齐。可以理解，凸沿和凹槽的定位配合并非必须的，当存在外部的定位手段时，可以不必设置凸沿和凹槽。

第一轴承座120和第二轴承座130可以间隔一距离设置于底座110上。可以理解的，第一轴承座120和第二轴承座130设置于底座110上的方式可以分别采用如下的一种或多种：螺栓连接、焊接、铆接、一体成型。第一轴承座120和第二轴承座130上分别具有用于设置转轴140的孔。在一优选的实施例中，第一轴承座120和/或第二轴承座130的孔中可以设置有第一轴承121和第二轴承131。第一轴承121和/或第二轴承131的外环可以采用过盈配合分别安装于第一轴承座120和第二轴承座130。优选的，第一轴承121和/或第二轴承131为滚珠轴承。

转轴140可转动地设置于第一轴承座120和第二轴承座130的孔中，且当底座110水平放置时，转轴140的轴向与地面平行。在第一轴承座120和/或第二轴承座130的孔中设置有第一轴承121和第二轴承131的实施例中，转轴140可以采用过盈配合安装于第一轴承121和/或第二轴承131的内环中。

基准盘150具有一中孔，并通过中孔固定地套设于转轴140上。如图2所示的一非限制性的实施例中，基准盘150是通过由固定锥套181和锁紧螺母182构成的固定部件180固定到转轴140上。具体地说，基准盘150的中孔为一锥形孔。固定锥套181具有与基准盘150中孔的锥度一致的一外锥面，并且在固定锥套181厚度较小的一端的外锥面上设置有螺纹。首先，将固定锥套181固定地套设于转轴140上；然后将基准盘150套在固定锥套181上，使基准盘150的锥形孔与固定锥套181的外锥面相贴合；最后将锁紧螺母182沿着固定锥套181上的螺纹，拧在固定锥套181上并以此锁紧。由于基准盘150的锥形孔和固定锥套181的配合面是锥面，因此，锁紧螺母182被锁紧后，基准盘150、固定锥套182和锁紧螺母182均被锁紧。也就是说，基准盘150、固定锥套182和锁紧螺母182三者均被固定于转轴140上。同样可以理解的，基准盘150还可以通过螺栓连接、焊接、铆接和一体成型中的一种或多种，直接或间接地固定地套设于转轴140上。

图3是本实用新型模拟航空发动机盘腔积液的试验装置的一实施例的充液腔盘的轴向剖面示意图。请参考图2、图3，充液腔盘160具有用于容纳积液的环形腔161以及用于注入积液的充液口162，并且以可更换的同轴的方式固定于基准盘150上。在一实施例中，环形腔161的内表面163可以设置有粘接的钢砂，以增加内表面163的粗糙度。优选的，采用防水胶粘的方式将钢砂粘接至内表面163上。环形腔161的内表面163的粗糙度可以根据需要设置。进一步，可以预先准备不同粗糙度的充液腔盘160供选择。类似地，也可以预先准备不同容积的充液腔盘160供选择。如此，本实用新型的模拟航空发动机盘腔积液的试验装置10可以根据试验的需要，更换与所模拟的航空发动机盘腔的容积、粗糙度等相适应的充液腔盘160，并可根据所模拟的情况注入相适应的体积的积液。

由于充液腔盘160是以可更换的同轴的方式固定于基准盘150上，下面简要说明第一轴承座120、第二轴承座130以不可拆卸的方式(如上述所列举的焊接、一体成型的方式)固定于底座110，以及基准盘150同样采用不可拆卸的方式(如上述所列举的焊接、一体成型的方式)固定于转轴140上时，充液腔盘160的安装、拆卸方法。安装方法：(1)在转轴140还未设置于第一轴承座120、第二轴承座130上时，先将充液腔盘160、第一轴承121和第二轴承131等套设于转轴140上；(2)转轴140的一端从第一轴承座120和第二轴承座130之间的间隔，插入到第一轴承座120或第二轴承座130的孔中；(3)将转轴140往步骤(2)中的插入方向移动，直至转轴140的另一端能够位于第一轴承座120和第二轴承座130之间的间隔内，而后，将转轴140沿步骤(2)中的反方向移动，将转轴140的另一端插入到第一轴承座120或第二轴承座130的孔中；(4)将第一轴承121、第二轴承131分别固定于第一轴承座120和第二轴承座130的孔中，并将充液腔盘160固定于基准盘150上，完成安装。可以理解的，将上述安装方法反向操作，即可将充液腔盘160从基准盘150上拆卸下来，因此，对于拆卸方法就不再进行详细说明。另外，本领域技术人员可以明白，上述安装、拆卸方法中的某些步骤的顺序、细节可以进行调整，例如，在步骤(1)中可以不把第一轴承121和第二轴承131套设与转轴上，而是等转轴140已经布置于第一轴承座120和第二轴承座130的孔内之后，再进行安装第一轴承121和第二轴承131。本实用新型对充液腔盘160的安装、拆卸方法并不加以限制。

另外，对于第一轴承座120、第二轴承座130以可拆卸的方式(如上述所列举的螺栓连接、铆接的方式)固定于底座110，或者基准盘150同样采用不可拆卸的方式(如上述所列举的螺栓连接、铆接的方式)固定于转轴140上时，本领域技术人员能够明白如何对充液腔盘160进行安装、拆卸，因此，对此不再进行详细说明。

在图2、图3所示的实施例中，充液口162由环形腔161的内环开口构成。采用这种方式的充液口，可以使充液腔盘160具有良好的均匀性、对称性，以降低充液腔盘160本身的不均匀、不对称对试验结果造成的影响。当然，本实用新型的充液口162也可以采用其他方式设置，例如在环形腔161的侧面设置一孔来实现，本实用新型对此并不加以限制。

充液腔盘160的外周还可以具有一外沿164，并且在外沿164上设置有多个螺栓孔165。在一实施例中，外沿164上均匀地设置有偶数个螺栓孔165。优选的，螺栓孔的个数为36个。以此相对应的，基准盘150上也设置有多个螺栓孔151。因此，可以使用多个螺栓在外沿164将充液腔盘160固定于基准盘150上。可以理解的，同样可以在充液腔盘160的内周设置一内沿，并使用多个螺栓在内沿将将充液腔盘160固定于基准盘150上。在一优选的实施例中，模拟航空发动机盘腔积液的试验装置10还通过在不同的相位配置不同质量的螺栓，以对转子的配重平衡进行调整。此外，虽然在图2、图3所示的实施例中，均是采用螺栓固定的方式，但可以理解的，充液腔盘160还可以通过铆接等可更换的连接方式，直接或间接的固定于基准盘150上。

此外，虽然图2、图3所示的实施例中环形腔161是由在一环形平面上设置一凸起腔形成的，并在基准盘150上具有相应的凹槽，在将充液腔盘160固定于基准盘150上时，是将凸起腔设置于凹槽内，但是可以理解的，基准盘150可以不设置凹槽，充液腔盘160是以环形平面与基准盘150相向的方式固定到基准盘150上。

密封端盖170用于密封充液腔盘160的充液口162。在图2所示的实施例中，密封端盖170为一与内环开口相匹配的环。具体地说，密封端盖170为一由密封环171和凸缘172构成的环，并在凸缘172上设置有多个螺栓孔173。在一实施例中，凸缘172上均匀的设置有偶数个螺栓孔173。优选的，螺栓孔173的个数为4个。相应的，在与凸缘172相对的充液腔盘160的表面上也设置有多个螺栓孔166。模拟航空发动机盘腔积液的试验装置10可以通过螺栓经螺栓孔173和螺栓孔166，将密封端盖170固定于充液口62处，以对充液口162进行密封。可以理解的，密封端盖170还可以通过螺纹连接、铆接等方式，直接或间接地固定于充液口162处。优选的，在密封端盖170和充液口162之间还设置有密封圈。

模拟航空发动机盘腔积液的试验装置10还可以具有电动机190，并通过一传动部件将转动传递到转轴140，使固定于转轴140上的基准盘150和充液腔盘160进行转动，以模拟航空发动机积液腔盘的转动。在一实施例中，传动部件为法兰。优选的，电动机190为一转速可调的电动机。

在一实施例中，模拟航空发动机盘腔积液的试验装置10还可以具有用于检测基准盘150和/或充液腔盘160位移的位移传感器210。优选的，移位传感器210具有用于检测竖直位移的竖直位移传感器211和/或用于检测水平位移的水平位移传感器212。优选的，竖直位移传感器211和/或水平位移传感器212为电涡流位移传感器。在图1所示的实施例中，位移传感器210设置于底座110上，并检测基准盘150和/或充液腔盘160在水平和竖直两个方向上的位移，从而获得转子在基准盘150和/或充液腔盘160处的振动信号。

模拟航空发动机盘腔积液的试验装置10还可以具有数据采集设备(图中未示出)以及处理装置(图中未示出)。其中，数据采集设备用于将位移传感器210获得的模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传递给处理装置；处理装置用于对携带转子振动信息的数字信号进行分析和存储。在一实施例中，处理装置可以是PC机。

下面简要介绍本实用新型的模拟航空发动机盘腔积液的试验装置10的使用方法。在进行试验之前，充液时先将密封端盖170卸下，使用软管等经由充液口162向环形腔161中注入所需体积、种类的液体，再将密封端盖170使用螺栓等固定于充液口162，用以模拟具有空腔结构的航空发动机的腔内积液状态。根据试验设定条件的不同，当需要更换不同粗糙度和/或不同空腔容积的充液腔盘160时，可取下当前安装的充液腔盘160，更换所需粗糙度和/或空腔容积的充液腔盘160，并使用螺栓等将充液腔盘160固定于基准盘150上。如此，可以模拟具有不同空腔容积、不同粗糙度腔体的航空发动机在不同充液量下的运转振动情况，并可通过对比试验验证内腔容积、内表面粗糙度、充液量等对航空发动机转子动力特性的影响。

虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种模拟航空发动机盘腔积液的试验装置，其特征在于，包括底座、第一轴承座、第二轴承座、转轴、基准盘、充液腔盘以及密封端盖；

所述第一轴承座和所述第二轴承座间隔一距离设置于所述底座上，且所述第一轴承座和所述第二轴承座分别具有一孔；

所述转轴可转动地设置于所述第一轴承座和所述第二轴承座的孔中，且当所述底座水平放置时所述转轴的轴向与地面平行；

所述基准盘具有一中孔，并通过所述中孔固定地套设于所述转轴上；

所述充液腔盘具有用于容纳积液的环形腔以及用于注入积液的充液口，并可更换地同轴地固定于所述基准盘上；

所述密封端盖用于密封所述充液腔盘的所述充液口。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述充液口由所述环形腔的内环开口构成。

3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于：所述密封端盖为一与所述内环开口相匹配的环。

4.根据权利要求1至3任一项所述的试验装置，其特征在于：所述环形腔的内表面设置有粘接的钢砂。

5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述充液腔盘的外周具有一外沿；所述试验装置通过多个螺栓在所述外沿将所述充液腔盘固定于所述基准盘上。

6.根据权利要求5所述的试验装置，其特征在于：所述试验装置通过在不同相位配置不同质量的所述螺栓以进行配重平衡。

7.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：还包括固定地套设于所述转轴的固定锥套；

所述固定锥套具有一外锥面，并且在所述固定锥套厚度较小的一端的所述外锥面上设置有螺纹；

所述基准盘的中孔为一锥形孔；

所述基准盘的所述锥形孔与所述固定锥套的外锥面相配合，并设置一锁紧螺母紧固于所述螺纹上，以将所述基准盘固定于所述固定锥套上。

8.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：还包括电动机；所述电动机通过传动部件将转动传递到所述转轴。

9.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：还包括用于检测所述基准盘和/或所述充液腔盘位移的位移传感器。

10.根据权利要求9所述的试验装置，其特征在于：还包括数据采集设备；所述数据采集设备将所述位移传感器获得的模拟信号转换为数字信号，并传递给处理装置。