一种轴承冲击试验系统及实验方法技术方案

本发明专利技术提供了一种轴承冲击试验系统，包括空压机、储气罐、调节阀、燃烧室、快速三通阀、背压阀、涡轮、轴承试验装置、电涡流励磁加载系统、刹车系统和控制系统，所述空压机、储气罐、调节阀、燃烧室、快速三通阀和背压阀依次连接，所述快速三通阀还与涡轮连接，涡轮与轴承试验装置连接，所述轴承试验装置上同时设有电涡流励磁加载系统和刹车系统。本发明专利技术试验条件的动力输入单元为涡轮，由通过燃烧室加热的高温高压空气对涡轮做功，驱动涡轮。涡轮的输入功可由喷入燃烧室的燃油量和压缩空气量决定，可以进行调节，涡轮的输入功非常大，可以满足转子轴承系统的急加速要求。

【技术实现步骤摘要】
一种轴承冲击试验系统及实验方法
本专利技术属于机电
，尤其是涉及一种轴承冲击试验系统及实验方法。
技术介绍
涡轮发动机的轴承系统是最关键的核心零部件，对于弹用涡喷、涡扇发动机来说，轴承系统尤其重要。一些由火药起动的弹用涡喷、涡扇发动机，在火药工作的阶段，涡轮发动机的转子会在几秒钟之内急加速到点火转速。而且，发动机过载程度高，起动阶段轴承系统润滑不良，这些情况有可能造成轴承的早期损伤。为了研究不同轴承结构、不同轴承润滑条件下起动阶段急加速对涡轮发动机轴承系统造成的影响，需要寻找有针对性、能够模拟起动工况的轴承系统试验方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种轴承冲击试验系统及实验方法，用于研究弹用涡喷、涡扇发动机在起动阶段，急加速工况下，轴承系统的不同轴承结构、不同轴承润滑条件对涡轮发动机轴承系统造成的影响。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种轴承冲击试验系统，包括空压机、储气罐、调节阀、燃烧室、快速三通阀、背压阀、涡轮、轴承试验装置、电涡流励磁加载系统、刹车系统和控制系统，所述空压机、储气罐、调节阀、燃烧室、快速三通阀和背压阀依次连接，所述快速三通阀还与涡轮连接，涡轮与轴承试验装置连接，所述轴承试验装置上同时设有电涡流励磁加载系统和刹车系统。进一步的，所述轴承试验装置包括支撑体和轴承腔，所述支撑体内部为环形空腔，且一侧面开口；所述环形空腔内沿径向从内向外依次安装试验轴承、轴承腔和电涡流励磁加载系统；所述涡轮的涡轮轴穿过支撑体的轴心，端部安装有飞轮盘，所述支撑体外端部安装用于制动飞轮盘的刹车系统。进一步的，所述电涡流励磁加载系统包括永磁体和定子线圈，所述轴承腔外侧表面周向固定永磁体，所述支撑体与永磁体相对的内侧表面周向固定安装定子线圈。进一步的，所述刹车系统包括液压油管、制动钳、活塞、第一摩擦片、第一摩擦片和导轨，所述制动钳的前端设有设置所述活塞的内腔，后端设有一底部开口的钳状结构，钳状结构内的左右两侧分别设置所述第一摩擦片和第二摩擦片；所述制动钳的上端由导轨固定在支撑体上，制动钳可以沿导轨方向移动，所述活塞与第一摩擦片连接，第一摩擦片和第二摩擦片将飞轮盘夹在中间，但不接触，所述内腔的前端通过液压油管的进入油量控制活塞的位置。上述轴承冲击试验系统的试验方法，包括如下步骤：步骤1，将试验轴承安装在轴承试验装置上，设置好参数；步骤2，通过控制系统，将快速三通阀开启到燃烧室与背压阀连通的位置，启动涡轮的润滑系统，启动空压机；步骤3，等储气罐的压力到额定压力时，再打开调节阀，在小流量状态下，燃烧室点火；步骤4，由控制系统给出指令，使快速三通阀切换到燃烧室与涡轮连通的位置，在这个试验过程中，涡轮转速急剧上升，涡轮驱动轴承试验装置完成轴承冲击试验；步骤5，当通过转速传感器检测到涡轮达到轴承试验最高转速时，由控制系统给出指令，使快速三通阀切换到燃烧室与背压阀连通的位置，同时控制刹车系统工作，涡轮降速；步骤6，燃烧室熄火，使快速三通阀切换到燃烧室与涡轮连通的位置，之后关闭空压机、涡轮的润滑系统、控制系统。相对于现有技术，本专利技术所述装置及方法具有以下优势：本专利技术用于研究弹用涡喷、涡扇发动机在起动阶段，急加速工况下，轴承系统的不同轴承结构、不同轴承润滑条件对涡轮发动机轴承系统造成的影响。该试验条件的动力输入单元为涡轮，由通过燃烧室加热的高温高压空气对涡轮做功，驱动涡轮。涡轮的输入功可由喷入燃烧室的燃油量和压缩空气量决定，可以进行调节，涡轮的输入功非常大，可以满足转子轴承系统的急加速要求。而且由于涡轮轴是采用浮动轴承润滑，可以吸收掉较多的转子不平衡泄露能量，对试验轴承的振动影响小。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述轴承冲击试验系统的结构原理图；图2为本专利技术实施例所述涡轮、轴承试验装置、电涡流励磁加载系统、刹车系统的安装结构图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。一种轴承冲击试验系统，如图1所示，包括空压机1、储气罐2、调节阀3、燃烧室4、快速三通阀5、背压阀6、涡轮7、轴承试验装置8、电涡流励磁加载系统9、刹车系统10和控制系统11，所述空压机1、储气罐2、调节阀3、燃烧室4、快速三通阀5和背压阀6依次连接，所述快速三通阀5还与涡轮7连接，涡轮7与轴承试验装置8连接，所述轴承试验装置8上同时设有电涡流励磁加载系统9和刹车系统10。如图2所示，所述轴承试验装置8包括支撑体81和轴承腔82，所述支撑体81内部为环形空腔，且一侧面开口；所述环形空腔内沿径向从内向外依次安装试验轴承、轴承腔82和电涡流励磁加载系统9；所述涡轮7的涡轮轴穿过支撑体81的轴心，端部安装有飞轮盘11，所述支撑体81外端部安装用于制动飞轮盘11的刹车系统10。所述电涡流励磁加载系统9包括永磁体91和定子线圈92，所述轴承腔82外侧表面周向固定永磁体91，所述支撑体81与永磁体91相对的内侧表面周向固定安装定子线圈92。所述刹车系统10包括液压油管12、制动钳13、活塞14、第一摩擦片15、第二摩擦片16和导轨17，所述制动钳13的前端设有设置所述活塞14的内腔，后端设有一底部开口的钳状结构，钳状结构内的左右两侧分别设置所述第一摩擦片15和第二摩擦片16；所述制动钳13的上端由导轨17固定在支撑体81上，制动钳13可以沿导轨17方向移动，所述活塞14与第一摩擦片15连接，第一摩擦片15和第二摩擦片16将飞轮盘11夹在中间，但不接触，所述内腔的前端通过液压油管12的进入油量控制活塞14的位置。上述试验系统的实验过程为：步骤1，从刹车系统10处用手动轻轻转动飞轮盘11，检查调试轴承系统的装配、运转情况，检查是否有卡滞现象。检查各连接管路，是否有松动，轴承试验装置8的支撑是否牢固，传感器是否经过校准、传感器安装是否牢固，冷却水、机油和燃油是否能正常供应。启动试验台架控制系统11，先将试验轴承安装在轴承试验装置8上，针对试验科目，设置好轴承润滑油量、轴承系统结构参数、电涡流励磁加载系统9参数、轴承试验最高转速；步骤2，通过试验台架控制系统11，将快速三通阀5开启到燃烧室4与背压阀6连通的位置。启动涡轮润滑系统(按照先回油泵后进油泵的顺序)，并等待滑油温度和压力达到额定稳定值。待滑油温度达到额定值时，启动空压机1；上述两个步骤也为试验的准备阶段。步骤3，等储气罐2压力到额定压力(一般为0.1Mpa)时，再打开调节阀3，在小流量(一般为燃烧室额定流量的10％-15％)状态下，燃烧室4点火；之后协同控制燃烧室4的供油量、调节阀3开度、背压阀6开度，使燃烧室4出口的空气流量、温度、压力达到规定要求；试验时，对于1000daN推力的涡喷发动机对应的轴承试验参数，一般燃烧室4出口的空气流量为2kg/s、温度为1000K、压力为0.6Mpa；步骤4，由控制系统11给出指令，使快速三通阀5切换到燃烧室4与涡轮7连通的位置，在这个试验过程中，涡轮7转速急剧上升，涡轮7驱动轴承试验装置8完成轴承冲击试验；步骤5，当通过转速传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轴承冲击试验系统，其特征在于：包括空压机、储气罐、调节阀、燃烧室、快速三通阀、背压阀、涡轮、轴承试验装置、电涡流励磁加载系统、刹车系统和控制系统，所述空压机、储气罐、调节阀、燃烧室、快速三通阀和背压阀依次连接，所述快速三通阀还与涡轮连接，涡轮与轴承试验装置连接，所述轴承试验装置上同时设有电涡流励磁加载系统和刹车系统。

【技术特征摘要】
1.一种轴承冲击试验系统，其特征在于：包括空压机、储气罐、调节阀、燃烧室、快速三通阀、背压阀、涡轮、轴承试验装置、电涡流励磁加载系统、刹车系统和控制系统，所述空压机、储气罐、调节阀、燃烧室、快速三通阀和背压阀依次连接，所述快速三通阀还与涡轮连接，涡轮与轴承试验装置连接，所述轴承试验装置上同时设有电涡流励磁加载系统和刹车系统。2.根据权利要求1所述的一种轴承冲击试验系统，其特征在于：所述轴承试验装置包括支撑体和轴承腔，所述支撑体内部为环形空腔，且一侧面开口；所述环形空腔内沿径向从内向外依次安装试验轴承、轴承腔和电涡流励磁加载系统；所述涡轮的涡轮轴穿过支撑体的轴心，端部安装有飞轮盘，所述支撑体外端部安装用于制动飞轮盘的刹车系统。3.根据权利要求2所述的一种轴承冲击试验系统，其特征在于：所述电涡流励磁加载系统包括永磁体和定子线圈，所述轴承腔外侧表面周向固定永磁体，所述支撑体与永磁体相对的内侧表面周向固定安装定子线圈。4.根据权利要求3所述的一种轴承冲击试验系统，其特征在于：所述刹车系统包括液压油管、制动钳、活塞、第一摩擦片、第一摩擦片和导轨，所述制动钳的前端设有设置所述活塞的内腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振彪，唐智，刘逢春，高英英，张冬梅，
申请(专利权)人：中国北方发动机研究所天津，
类型：发明
国别省市：天津,12