CN208765887U - 一种适用于微型涡喷发动机转子轴向力的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于微型涡喷发动机转子轴向力的测量装置，包括弹性应力环、耐温应变片、耐温胶粘剂以及耐油保护胶层等。所述测量装置在微型涡喷发动机试车时在线记录转子的轴向力，为轴承选型、转子轴向力优化设计提供直接依据。所述弹性应力环与非转动的轴承外圈和轴承座接触，在转子轴向载荷的作用下产生微小变形，该变形对发动机转子—静子间隙不产生显著影响；所述应变片可以工作在0~200℃温度范围，粘贴位置在应力环的凸台附近，对轴向变形灵敏度高，对温度变形的热响应小；所述胶粘剂适应高温环境，在试车时应力环与应变片之间的胶粘性不降低；所述应变片的保护胶层适应高温环境，用于防止润滑油对应变片和胶粘剂的侵蚀。

Description

一种适用于微型涡喷发动机转子轴向力的测量装置

技术领域

本实用新型涉及发动机轴向力测试技术领域，具体是一种适用于微型涡喷发动机转子轴向力的测量装置。

背景技术

微型涡喷航空发动机的轴承一般都是采用角接触、无保持架、高速陶瓷球轴承，前后轴承采用背对背安装，中间用钵形弹簧张紧。轴向载荷过大或轻载打滑都是引起轴承损坏的重要原因，对于微型涡喷发动机，转子的轴向载荷的大小也是确定钵形弹簧弹性系数和预紧力的关键数据。在微型涡喷发动机研制阶段，需要调整转子的轴向载荷，使它在发动机所有工况下，都处于给定的合理范围之内。然而在设计阶段由于气动参数及其分布的准确度不够，到目前为理论计算的方法都不能准确预测转子轴向载荷。现在最切实可行的做法是在地面试车台或模拟高空试车台上实测轴承的轴向载荷。微型涡喷发动机结构紧凑，可以布置测试装置的空间非常有限，要求测力计在轴向载荷作用下，轴向变形小、应变输出大；微型涡喷发动机轴承腔的温度高，滑油气雾浓度高，要求测力计的应变片粘贴位置和方向能够自动补偿温度变化引起的误差，而且表面保护层能够抗滑油的侵蚀。

实用新型内容

本实用新型提供了一种适用于微型涡喷发动机转子轴向力的测量装置。在发动机试车前的装配过程中，该装置安装在发动机前轴承与轴承座之间，用钵形弹簧张紧，信号线通过燃烧室二股通道引出，在发动机试车时，能够在线实时测量转子轴向力。

为了实现上述目标，本实用新型的技术方案是：

微型涡喷发动机的轴承室与压气机扩压器组件坚固相联，轴承室的前端与扩压器组件构成前轴承座，轴承室的后端有后轴承座，转子由前后轴承支撑，前后轴承都采用角接触的高速陶瓷球国轴承，背对背布置，用钵形弹簧张紧。在对发动机现有结构不改变的条件下，本实用新型的目标是实现转子轴向力的在线实时测量。发动机装配时去掉一组钵形弹簧，用弹性应力环代替轴承和轴承座之间的轴向间隙，故弹性应力环的外径必须小于轴承座的内径，并存在一定的间隙，弹性应力环的内径不宜太小，否则影响轴承的内圈或滑油喷溅润滑。弹性应力环的厚度根据弹性材料的弹性模量和转子的轴向力预估范围确定，弹性应力环两端面上凸台的高度根据轴向力预估范围和应变片空间厚度确定。应变片的粘贴位置的选取根据弹性应力环的变形确定，在布置4片应变片时，充分考虑拉应变与压应变放大作用、以及温度变化自动消减补偿作用。

本实用新型具有四个特点：一是测量装置结构紧凑，在不改变原有微型涡喷发动机结构时能够布置于其中；二是测量装置能够适用于高温且存在滑油的环境中；三是测量装置在常温标定后，由于具有温度的自动补偿功能，可以用于不同的温度环境中测量轴向力，误差都在可以接受的范围之中；四是当发动机转子轴向载荷超过预估测量范围后，不影响发动机安全运转。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进行进一步说明。

图1是本实用新型的弹性应力环结构与应变片粘贴位置示意图。

图2是本实用新型在微型涡喷发动机安装位置示意图。

其中：1-弹性应力环；2-端面凸台；3-应变片；4-前轴承座；5-轴向力测量装置（安装位置）；6-钵形弹簧；7-燃烧室二股通道；8-发动机转子（轴）；9-后轴承座。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种适用于微型涡喷发动机转子轴向力的测量装置，可以实现在发动机试车时，轴向力的在线测量。所述测量装置包括弹性应力环1、弹性应力环两端面上的六个凸台2和四片耐温应变片3。弹性应力环1的外径依据发动机前轴承座4的内径设计，并保持有一定的间隙，在温度变化时使两者之间不至于产生过大的摩擦力。弹性应力环1的内径依据轴承内外圈的直径设计，并需要考虑与发动机转子轴8（端部）的径向间隙，不至于影响轴承的润滑喷射。弹性应力环1的两端面上各均布三个凸台2，两端面的凸台2交错布置，前轴承和轴承座之间的轴向力分别作用在两端面的凸台2上，使弹性应力环1产生微弱的轴向变形，凸台2的高度根据应变片3的空间厚度和材料的弹性模量设计，此外也须保证在发动机轴向力超过测量范围时，弹性应变环1的变形也不至于影响发动机的安全运转。应变片3选用耐温型号，包括胶粘剂和保护层（胶）在发动机工作的温度范围内，机械性能不发生较大的变化，并且应变片3的表面保护层（胶）具有耐受滑油特性。四片应变片3的粘贴位置的设计也是经过仔细测算，主要考虑应力变形比较大的位置，有两片粘贴在挤压变形处，有两片粘贴在拉伸变形处，这样即可获得高灵敏度特性，而且四片应变片在构成电桥时，可以在一定程度上补偿温度引起的测量误差。

以上实施实例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求限定。

Claims (3)

1.一种涡喷发动机转子轴向力的测量装置，其特征在于：所述测量装置安装于涡喷发动机非转动的前轴承外圈和轴承座之间，当弹性应力环(1)受到轴向挤压时，轴向力作用在弹性应力环两端面上交错布置的凸台(2)上，使弹性应力环(1)主环体产生弯曲变形，在变形最大处粘贴有应变片(3)，以测试变形量；所述应变片(3)的信号穿过发动机机匣引到外部；所述应变片(3)的粘贴层和保护层耐温、耐油。

2.根据权利要求1所述的一种涡喷发动机转子轴向力的测量装置，其特征在于：采用两端面带凸台(2)的弹性应力环(1)的微量变形原理，测量轴向力大小。

3.根据权利要求1所述的一种涡喷发动机转子轴向力的测量装置，其特征在于：采用多个应变片(3)的粘贴位置的相互补偿原理，最大程度地反应弹性应力环(1)的轴向变形，而消除温度变化产生的影响。