本申请属于航空发动机高压涡轮轴试验装置，特别涉及一种高压涡轮轴强度试验装置，包括：扭矩加载装置施加扭矩、轴向力加载装置施加轴向力、弯矩加载装置施加弯矩、前端支点组件，与后端支点组件作为支撑；本申请设计克服了无可用陪试件的困难，针对仅有的高压涡轮轴试验件，创新设计了支点和整套陪试结构，实现了对试验件强度考核的目标；设计的综合承载组件结构，既模拟了发动机上双盘结构的受力形式，又合理的规划了载荷传递路径，保证了装置结构的可靠性；圆柱滚子轴承的限位设计，避免了运输和安装过程中的工作反复与轴承损坏风险，提高了试验效率和安全性。提高了试验效率和安全性。提高了试验效率和安全性。
【技术实现步骤摘要】
一种高压涡轮轴强度试验装置
[0001]本申请属于航空发动机高压涡轮轴试验装置，特别涉及一种高压涡轮轴强度试验装置。
技术介绍
[0002]高压涡轮轴连接高压涡轮与高压压气机，是航空发动机的重要传动部件。某型航空发动机高压涡轮轴在发动机上的配装结构复杂且尺寸庞大，导致强度试验中无法用做陪试件；另外，高压涡轮轴在后端安装边上直接安装有两级高压涡轮盘，又给试验载荷路径设计带来挑战。
[0003]目前国内尚无此种高压涡轮轴的强度试验方法和装置。较为成熟的低压涡轮轴强度试验，发动机配装结构尺寸紧凑、形状规则，易用做陪试结构，只需设计外部加载、承载结构和简单的转接即可。另外，以往试验中涡轮盘可能是单级或多级，但通常整合到单级安装边上与轴连接，载荷传递结构较为简单；
[0004]现有的技术方案是针对有陪试转接结构的主轴强度试验，无法满足该型发动机仅有高压涡轮轴试验件本体的强度试验需求。
[0005]安装边的单侧连接与该型发动机实际结构形式不符，将导致载荷传递路径错误，无法达到试验考核目的。
[0006]以往轴试验运输和安装中对圆柱滚子轴承缺少限位设计，容易发生滚子脱出，造成工作反复的同时，存在损伤轴承和试验件的风险。
技术实现思路
[0007]为了解决上述问题，
[0008]本申请专利技术一种高压涡轮轴强度试验装置，包括：扭矩加载装置、轴向力加载装置、弯矩加载装置、前端支点组件与后端支点组件；
[0009]扭矩加载装置包括：多个固定在承载立柱上的加载单元，加载单元通过加扭臂与扭矩传感器连接，扭矩传感器的下端连接轴扭转接板，轴扭转接板的下端连接轴扭转接筒，轴扭转接筒通过花键端连接组件与轴试验件连接；多个加载单元的轴线通过平行非同轴布置对轴试验件施加扭矩；
[0010]轴向力加载装置包括：轴向力加载单元，其一端连接于轴扭转接板的下端，另一端穿过轴扭转接筒的中心、轴试验件的中心孔与综合承载组件连接；轴向力加载单元通过综合承载组件对轴试验件施加轴向力；
[0011]弯矩加载装置包括：至少两个轴线垂直分布的弯矩加载单元，加弯轴，综合承载组件；其中弯矩加载单元通过加弯轴与综合承载组件连接；综合承载组件与轴试验件连接；轴线垂直分布的每个弯矩加载单元通过施加不同大小的分力对轴试验件施加角度不同、大小不同的合力；
[0012]前端支点组件内侧与轴试验件连接，外侧通过螺栓固定于承载板上，承载板通过
螺栓固定于承载立柱上；
[0013]后端支点组件内侧与轴试验件连接，外侧通过支撑杆固定于承载立柱上。
[0014]优选的是，花键端连接组件包括：前端锁片，内锁紧套，模拟衬套，转接轴颈，球面内环，球面外环；
[0015]其中，轴扭转接筒与转接轴颈连接，转接轴颈通过花键与轴试验件外壁面连接，模拟衬套安装于轴试验件的内螺纹上，模拟衬套的端面超出轴试验件端面，模拟衬套的端面具有翻边，所述翻边与模拟衬套柱面夹角处安装球面内环，转接轴颈在轴试验件的端面处具有台阶面，台阶面上安装有球面外环，球面内环与球面外环搭接；限制转接轴颈沿轴试验件轴向向上的自由度；内锁紧套通过外螺纹与转接轴颈的内螺纹连接，并安装用于防转的前端锁片，内锁紧套与模拟衬套的上端面以及球面外环的上端面搭接，限制转接轴颈相对轴试验件轴向向下的自由度。
[0016]优选的是，转接轴颈的下端处螺纹连接有外锁紧套，并通过后端锁片防转，外锁紧套的上端面与转接轴颈的台阶面之间形成用于容纳深沟球轴承内圈的安装槽，深沟球轴承外圈通过轴承座以及固定于轴承座上的轴承固定环固定。
[0017]优选的是，综合承载组件包括：第一销轴，轴向力球座，定距螺套，上模拟盘，下模拟盘，锁紧螺母，轴弯转接板，加弯轴，第二销轴，承扭盘；
[0018]其中，上模拟盘和下模拟盘通过第一销轴安装在轴试验件上，并通过螺纹连接的定距螺套与锁紧螺母锁紧，承扭盘的单耳结构通过轴弯承载螺栓和扭矩承载螺栓安装在上模拟盘和下模拟盘之间，承扭盘的双耳结构通过第二销轴与扭矩承载单元连接；轴弯转接板具有安装翻边，所述安装翻边通过轴弯承载螺栓安装于下模拟盘的下方，轴弯转接板的上端面圆心处安装有具有球槽的轴向力球座，轴向力顶杆的一端为球头，所述球头置于所述球槽中；轴向力顶杆与轴向力加载单元连接；加弯轴通过螺栓安装于轴弯转接板上。
[0019]优选的是，后端支点组件包括：圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承套在轴试验件外壁上，圆柱滚子轴承的内圈通过螺纹连接于轴试验件的锁紧螺圈和螺纹连接于轴试验件的定距螺圈固定；圆柱滚子轴承的外圈连接圆柱滚子轴承轴承座，圆柱滚子轴承通过压紧螺栓与滚子轴承轴承固定环固定在圆柱滚子轴承轴承座上，圆柱滚子轴承轴承座通过销钉、双耳结构与支撑杆连接。
[0020]本申请的优点包括：
[0021]1.克服了无可用陪试件的困难，针对仅有的高压涡轮轴试验件，创新设计了支点和整套陪试结构，实现了对试验件强度考核的目标；
[0022]2.设计的综合承载组件结构，既模拟了发动机上双盘结构的受力形式，又合理的规划了载荷传递路径，保证了装置结构的可靠性；
[0023]3.圆柱滚子轴承的限位设计，避免了运输和安装过程中的工作反复与轴承损坏风险，提高了试验效率和安全性。
附图说明
[0024]图1是本申请一优选实施方式高压涡轮轴强度试验装置示意图；
[0025]图2a是本申请一优选实施方式花键端连接组件示意图；
[0026]图2b是本申请一优选实施方式图2a花键端连接组件的局部示意图；
[0027]图3是本申请一优选实施方式综合承载组件示意图；
[0028]图4是本申请一优选实施方式后端支点组件示意图。
[0029]图5是高压涡轮轴实机装配图。
具体实施方式
[0030]为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
[0031]如图1
‑
图4所示，本申请专利技术一种高压涡轮轴强度试验装置，包括：扭矩加载装置、轴向力加载装置、弯矩加载装置、前端支点组件10与后端支点组件12；
[0032]扭矩加载装置包括：多个固定在承载立柱1上的加载单元3，加载单元3通过加扭臂4与扭矩传感器5连接，扭矩传感器5的下端连接轴扭转接板6，轴扭转接板6的下端连接轴扭转接筒7，轴扭转接筒7通过花键端连接组件9与轴试验件11连接；多个加载单元3的轴线通过平行非同轴布置对轴试验件11施加扭矩；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高压涡轮轴强度试验装置，其特征在于，包括：扭矩加载装置、轴向力加载装置、弯矩加载装置、前端支点组件(10)与后端支点组件(12)；扭矩加载装置包括：多个固定在承载立柱(1)上的加载单元(3)，加载单元(3)通过加扭臂(4)与扭矩传感器(5)连接，扭矩传感器(5)的下端连接轴扭转接板(6)，轴扭转接板(6)的下端连接轴扭转接筒(7)，轴扭转接筒(7)通过花键端连接组件(9)与轴试验件(11)连接；多个加载单元(3)的轴线通过平行非同轴布置对轴试验件(11)施加扭矩；轴向力加载装置包括：轴向力加载单元(8)，其一端连接于轴扭转接板(6)的下端，另一端穿过轴扭转接筒(7)的中心、轴试验件(11)的中心孔与综合承载组件(15)连接；轴向力加载单元(8)通过综合承载组件(15)对轴试验件(11)施加轴向力；弯矩加载装置包括：至少两个轴线垂直分布的弯矩加载单元(17)，加弯轴(16)，综合承载组件(15)；其中弯矩加载单元(17)通过加弯轴(16)与综合承载组件(15)连接；综合承载组件(15)与轴试验件(11)连接；轴线垂直分布的每个弯矩加载单元(17)通过施加不同大小的分力对轴试验件(11)施加角度不同、大小不同的合力；前端支点组件(10)内侧与轴试验件(11)连接，外侧通过螺栓固定于承载板(2)上，承载板(2)通过螺栓固定于承载立柱(1)上；后端支点组件(12)内侧与轴试验件(11)连接，外侧通过支撑杆(13)固定于承载立柱(1)上。2.如权利要求1所述的高压涡轮轴强度试验装置，其特征在于，花键端连接组件(9)包括：前端锁片(91)，内锁紧套(92)，模拟衬套(93)，转接轴颈(95)，球面内环(913)，球面外环(914)；其中，轴扭转接筒(7)与转接轴颈(95)连接，转接轴颈(95)通过花键与轴试验件(11)外壁面连接，模拟衬套(93)安装于轴试验件(11)的内螺纹上，模拟衬套(93)的端面超出轴试验件(11)端面，模拟衬套(93)的端面具有翻边，所述翻边与模拟衬套(93)柱面夹角处安装球面内环(913)，转接轴颈(95)在轴试验件(11)的端面处具有台阶面，台阶面上安装有球面外环(914)，球面内环(913)与球面外环(914)搭接；限制转接轴颈(95)沿轴试验件(11)轴向向上的自由度；内锁紧套(92)通过外螺纹与转接轴颈(95)的内螺纹连接，并安装用于防转的前端锁片(91)，内锁紧套(92)...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏洪吉，李广宇，李东宁，陈国栋，佟贵生，王玉新，王迪，
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：
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