一种双级扭矩加载主轴强度试验方法和装置制造方法及图纸

本申请属于航空发动机试验领域，特别涉及一种双级扭矩加载主轴强度试验方法和装置，根据轴试验件载荷特点，简化了双级转子主轴强度试验载荷，设计了双级扭矩加载主轴强度试验方案；通过支点组件和弯矩加载组件等结构创新，攻克了有限空间复杂载荷路径的合理性设计难题，实现了主轴强度试验中叠加轴向力和弯矩载荷的双级扭矩加载。荷的双级扭矩加载。荷的双级扭矩加载。

【技术实现步骤摘要】
一种双级扭矩加载主轴强度试验方法和装置


[0001]本申请属于航空发动机试验领域，特别涉及一种双级扭矩加载主轴强度试验方法和装置。

技术介绍

[0002]主轴，包括低压涡轮轴、高压涡轮轴等，是航空发动机的核心传动部件，必须对其进行强度考核。航空发动机主轴承受的载荷包括扭矩(振动扭矩)、轴向力和弯矩载荷。某型航空发动机低压涡轮转子系统结构复杂，在低压涡轮轴上装有两级转子共四个涡轮盘，使试验的载荷数量和装置结构的复杂程度成倍增加，设计合理的试验方法和装置结构为难点所在。
[0003]目前尚无针对此种装有双转子结构主轴的强度试验方法和装置。已有的技术是针对单转子结构的主轴强度试验，扭矩载荷加载通过套齿端施加扭矩，通过力乘力臂方式或通过扭矩机，另一端通过反扭弹簧或作动器作用在转子安装边上承载扭矩；轴向力通过外部作动筒施加，一端作用于轴端螺母上，另一端作用于转子安装边上；弯矩通过侧向力乘力臂方式或偏心凸轮方式施加于轴端，也有通过力偶对方式加载于转子安装边和轴端，现有的技术方案是针对安装单转子结构的主轴强度试验，无法满足该型发动机低压涡轮轴双转子结构强度试验需求。扭矩方面，单端加扭和承扭可以在轴上施加等值的扭矩，但无法加载双级扭矩；弯矩方面，侧向力乘力臂的方式对于考核点距离支点较近的情况较为合适，若考核点与支点跨度较大，按此方式加载将导致支点附近弯矩载荷过大，导致载荷形式不合理；偏心凸轮方式类似于侧向力乘力臂方式，除大跨距不适用外，因为是电机驱动，还会带来疲劳试验中与伺服控制的扭矩和轴向力难于全程同步的问题；而采用力偶对方式加载弯矩，会使加载范围内弯矩等值，同样可能导致非考核部位超载。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本申请提供了一种双级扭矩加载主轴强度试验方法和装置,其对低压涡轮轴进行扭矩、弯矩与轴向力的载荷试验，包括：
[0005]分别对低压涡轮轴后端与前端起固定支撑作用的后端支点组件与前端支点组件；
[0006]对低压涡轮轴施加第一扭矩的第一扭矩加载装置与施加第二扭矩的第二扭矩加载装置；
[0007]其中，后端支点组件总体呈盘状，其包括外环与内环，所述外环与内环之间由轴承连接，所述内环中心与低压涡轮轴固定连接，内环具有周向排列的通孔，所述外环与试验台固定连接；
[0008]所述第一扭矩加载装置呈筒状，其一端固定在试验台上，另一端通过支点转接筒穿过内环的所述通孔固定在低压涡轮轴上，支点转接筒的壁面呈栅格状；
[0009]所述第二扭矩加载
[0010]装置包括相互平行且不在同一直线的一对扭矩加载单元、套设在低压涡轮轴外侧
的扭矩传感器、连接扭矩加载单元与扭矩传感器的加扭臂，将扭矩传感器与低压涡轮轴固定连接的模拟转子组件；其中，加扭臂、扭矩加载单元与低压涡轮轴垂直，模拟转子组件还连接有与低压涡轮轴平行的弯矩加载单元，弯矩加载单元穿过所述加扭臂，其末端固定有垂直于低压涡轮轴的弯矩承载组件，弯矩承载组件固定于试验台。
[0011]优选的是，弯矩加载单元数量为两个，沿低压涡轮轴的中心线对称布置。
[0012]优选的是，所述第一扭矩加载装置包括，相互平行且不在同一直线的一对扭矩加载单元、与扭矩加载单元连接的加扭臂、与加扭臂固定连接的扭矩传感器、与扭矩传感器连接的轴扭转接板、与轴扭转接板连接的轴扭转接筒、轴扭转接筒与支点转接筒对接，支点转接筒通过模拟短轴与低压涡轮轴固定连接。
[0013]优选的是，后端支点组件的外环为与轴承连接的轴承外安装座，所述内环包括：与轴承内环连接的轴承内安装座，连接于轴承内安装座与低压涡轮轴之间的连接板，所述连接板包括上连接板与下连接板，上连接板与下连接板咬合低压涡轮轴与轴承内安装座，使低压涡轮轴与轴承内安装座固定连接，上连接板与下连接板沿周向排列形成所述通孔。
[0014]优选的是，弯矩承载组件包括两个平行的下承载板以及固定在下承载板上的两个上承载板，上承载板具有U型槽，所述U型槽沿圆周排列。
[0015]优选的是，扭矩传感器为具有中孔的中空筒状，其上下端具有法兰边，其上下端面具有凸台形成的止口。
[0016]本申请的优点包括：1、实现了双扭矩的载荷试验；2、简化弯矩加载方案。
附图说明
[0017]图1是低压涡轮轴的零件图；
[0018]图2是低压涡轮轴的装配图；
[0019]图3双级扭矩加载主轴强度试验方法和装置示意图；
[0020]图4是扭矩传感器零件图；
[0021]图5是后端支点组件剖视图；
[0022]图6是后端支点组件K向示意图；
[0023]图7是弯矩加载单元示意图；
[0024]图8是弯矩承载组件示意图；
[0025]图9是弯矩侧向力加载形式示意图；
[0026]图10是弯矩力偶对加载形式示意图；
[0027]图11是单独力偶形式加载形式示意图；
[0028]其中，1
‑
承载立柱；2
‑
后端支点承载板；3
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扭矩承载单元；4
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扭矩加载单元；5
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加扭臂；6
‑
扭矩传感器；7
‑
轴扭转接板；8
‑
轴扭转接筒；9
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轴向力加载单元；10
‑
后端支点组件；11
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支点转接筒；12
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模拟短轴；13
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模拟转子组件；14
‑
扭矩传感器；15
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扭矩加载单元；16
‑
加扭臂；17
‑
低压涡轮轴试验件；18
‑
弯矩加载单元；19
‑
前端支点组件；20
‑
弯矩承载组件； 21
‑
模拟低压压气机轴；22
‑
模拟衬套；23
‑
承扭盘；101
‑
后端支点承载板； 102
‑
轴承外安装座；103
‑
轴承；104
‑
上连接板；105
‑
轴承内安装座；106
‑ꢀ
下连接板；107
‑
轴试验件；108
‑
支点转接筒；109
‑
模拟内圈；182
‑
连接耳座；183
‑
立柱；184
‑
伺服作动器；186
‑
力传感器；141
‑
法兰边；142
‑
弹性段；143
‑
螺栓孔；144
‑
止口；145
‑
中孔；171
‑
前端花键；172
‑
前端内螺纹； 173
‑
弯矩考核截面A；174
‑
转子安装边；175
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双级扭矩加载主轴强度试验方法和装置,其对低压涡轮轴(17)进行扭矩，弯矩与轴向力的载荷试验，低压涡轮轴(17)具有承载第一扭矩的转子安装边(174)与承载第二扭矩的后端花键(175)；其特征在于，包括：分别对低压涡轮轴(17)后端与前端起固定支撑作用的后端支点组件(10)与前端支点组件(19)；对低压涡轮轴(17)施加第一扭矩的第一扭矩加载装置与施加第二扭矩的第二扭矩加载装置；其中，后端支点组件(10)总体呈盘状，其包括外环与内环，所述外环与内环之间由轴承(103)连接，所述内环中心与低压涡轮轴(17)固定连接，内环具有周向排列的通孔，所述外环与试验台固定连接；所述第一扭矩加载装置呈筒状，其一端固定在试验台上，另一端通过支点转接筒(11)穿过内环的所述通孔固定在低压涡轮轴(17)上，支点转接筒(11)的壁面呈栅格状；所述第二扭矩加载装置包括相互平行且不在同一直线的一对扭矩加载单元(15)、套设在低压涡轮轴(17)外侧的扭矩传感器(14)、连接扭矩加载单元(15)与扭矩传感器(14)的加扭臂(16)，将扭矩传感器(14)与低压涡轮轴(17)固定连接的模拟转子组件(13)；其中，加扭臂(16)、扭矩加载单元(15)与低压涡轮轴(17)垂直，模拟转子组件(13)还连接有与低压涡轮轴(17)平行的弯矩加载单元(18)，弯矩加载单元(18)穿过所述加扭臂(16)，其末端固定有垂直于低压涡轮轴(17)的弯矩承载组件(20)，弯矩承载组件(20)固定于试验台。2.如权利要求1所述的双级扭矩加载主轴强度试验方法和装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏洪吉，李东宁，李广宇，刘向田，安中彦，柳翰羽，佟贵生，张鹏，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：