一种用于航空发动机浮环密封装置的试验考核方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于航空发动机浮环密封装置的试验考核方法及系统，涉及航空发动机技术领域，所述方法包括：对浮环试验件执行第一轮基础试验；对所述已执行第一轮基础试验的浮环试验件执行径向碰磨试验；对所述已执行径向碰磨试验的浮环试验件执行微动磨损试验；对所述已执行微动磨损试验的浮环试验件执行第二轮基础试验，检查浮环试验件是否通过试验考核。本发明专利技术基于失效模式对浮环进行试验考核方法，更加系统全面的对浮环进行试验考核，避免了浮环密封在服役过程中可靠性及寿命不足，完善了浮环试验考核技术，实现了航空发动机石墨材料浮环试验考核的标准化、技术通用化、应用系列化的要求。系列化的要求。系列化的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于航空发动机浮环密封装置的试验考核方法及系统


[0001]本专利技术涉及航空发动机
，尤其涉及一种用于航空发动机浮环密封装置的试验考核方法及系统。

技术介绍

[0002]浮环密封在航空发动机中主要应用于轴承腔密封。浮环密封一般由浮环、垫片、波形弹簧、挡圈及壳体组成，其中浮环由石墨环和钢圈镶装而成，通过波形弹簧使其紧贴壳体内侧，形成二次密封。浮环与旋转的密封跑道存在一定间隙δ，正常工作时浮环与跑道表面被刚性流体膜隔开，阻止高压侧气流向低压侧泄漏，同时密封环端面在波形弹簧的作用下紧紧贴合在壳体内侧防止气体径向泄漏。浮环可随高速旋转圆周表面的径向跳动而移动，正常工作中可排除硬性接触摩擦。类似流体动压轴承，浮环在工作中密封缝隙内流体对浮环产生动压浮升力。当动压浮升力大于密封环的重力、浮动运动的惯性力以及密封环与壳体端面接触负荷的摩擦力时，则浮环与跑道表面之间被流体膜隔开，排除了固体的接触摩擦。浮环密封装置在良好的间隙控制和摩擦磨损控制的情况下，滑动速度可达200m/s以上，相对其余类型的主轴承腔密封装置来说，摩擦力小、摩擦发热低，功耗小，适宜于高速、高温环境，且可靠性高，近几年广泛应用于发动机主轴承腔密封。
[0003]目前航空发动机浮环密封装置考核方法主要包括：浮环上浮试验、泄漏试验。
[0004]上浮试验主要考核浮环的上浮性能，浮环上浮是浮环密封安全可靠工作的必要条件，因为浮环在上浮状态下其石墨环与旋转跑道不会产生硬性接触摩擦或者碰磨，可保障浮环安全可靠地工作。通过电涡流传感器测得浮动密封环的外圆与电涡流传感器探头之间的初始间隙值及试验中的间隙变化值，由此得到浮动密封环在各个方向上的位移偏移量，通过分析计算可得到出浮环的偏心距、浮环偏心距随工况的变化曲线，判断该浮环的上浮性能是否满足要求。
[0005]泄漏试验包括浮环密封气体泄漏试验及滑油泄漏试验。主要通过改变密封腔内的压力及主轴转速，测量不同状态时气体与滑油泄漏量。泄漏试验考核浮环密封的密封性能是否满足要求。
[0006]现有的试验考核方法不全面，目前浮环考核试验只有上浮试验与泄漏试验，仅仅考核浮环密封在航空发动机工作的可行性，没有针对浮环密封在航空发动机中的可靠性进行验证。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于提供一种用于航空发动机浮环密封装置的试验考核方法及系统，基于失效模式对浮环进行试验考核方法，更加系统全面的对浮环进行试验考核，避免了浮环密封在服役过程中可靠性及寿命不足，完善了浮环试验考核技术，实现了航空发动机石墨材料浮环试验考核的标准化、技术通用化、应用系列化的要求。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]根据本公开的一个方面，提供一种用于航空发动机浮环密封装置的试验考核方法，所述方法包括如下步骤：
[0010]对浮环试验件执行第一轮基础试验；
[0011]对已执行所述第一轮基础试验的浮环试验件执行径向碰磨试验；
[0012]对已执行所述径向碰磨试验的浮环试验件执行微动磨损试验；
[0013]对已执行所述微动磨损试验的浮环试验件执行第二轮基础试验，检查浮环试验件是否通过试验考核。
[0014]在一种可能的实施方式中，所述基础试验包括上浮试验和泄漏试验。
[0015]在一种可能的实施方式中，所述的对已执行所述第一轮基础试验的浮环试验件执行径向碰磨试验，包括：
[0016]根据浮环在发动机中的工作工况，确定浮环试验件在发动机启动时所受到的初始碰撞力F
碰
和工作稳定后的偏心率ε；
[0017]通过刮擦碰磨试验台模拟浮环试验件在发动机启动时所受到的初始碰撞力F
碰
及浮环偏心率ε，并将清洗干燥后的试验件进行安装与调试；
[0018]统计发动机在寿命T时间内的启停次数N，计算分析浮环在发动机启动时所受到的初始碰撞力F
碰
和浮环上浮转速n；
[0019]通过刮擦碰磨试验台施加浮环试验件在发动机启动时所受到的初始碰撞力F
碰
；
[0020]将所述浮环试验件以浮环上浮转速n运行N次后，下台分解检查，并根据检查结果，对所述浮环试验件进行判定。
[0021]在一种可能的实施方式中，所述的对已执行所述径向碰磨试验的浮环试验件执行微动磨损试验，包括：
[0022]根据浮环在发动机的服役工况，对已执行所述径向碰磨试验的浮环试验件施加端面载荷F；
[0023]基于所述端面载荷F，获得模拟工况下所述浮环试验件端面表面形貌的分形维数D、尺度系数G和磨损系数K
v
随时间变化的规律；
[0024]基于所述规律，结合相似理论，构建微动磨损试验数学模型；
[0025]通过改变磨损试验中的pv值，验证并优化所述微动磨损试验数学模型；
[0026]利用所述验证后的微动磨损试验数学模型，计算与真实工况下t1＝T小时内与浮环寿命运行相当的加速时间t2，对浮环试验件进行模拟工况下的微动磨损试验；
[0027]将所述浮环试验件以模拟工况下进行时间t2的微动磨损试验后，下台分解检查，并根据浮环试验件端面的形貌检查结果，对所述浮环试验件进行判定是否满足浮环微动寿命要求。
[0028]在一种可能的实施方式中，所述微动磨损试验数学模型的表达式为：
[0029][0030]式中，t1和t2分别为浮环真实工作时的时间、在加速寿命模型中与寿命T相当的理论加速时间，单位为h；V1和V2分别为t1和t2试验时间内石墨试块的运行线速度，单位为m/s；E
u1
和E
u2
分别为t1和t2试验时对磨材料的弹性模量，单位为Pa；G1和G2分别为t1和t2时间内的
石墨试块对磨面的尺度系数；δ
t1
和δ
t2
分别为t1和t2试验时间内的磨损量，单位为μm3；p
g1
和p
g2
分别为t1和t2试验时间内的磨损量的端面比压，单位为MPa；Z1、Z2、Z3为摩擦磨损加速试验中待定参数，与分形维度D、尺度系数G、磨损系数K
v
有关。
[0031]在一种可能的实施方式中，所述分形维数D的计算公式为：
[0032][0033]所述尺度系数G的计算公式为：
[0034][0035]所述系数C的计算公式为：
[0036]C＝10
B
；
[0037]式中，k
s
为分形特征表面轮廓线斜率；B为直线截距；γ为尺度参数；Γ为第二类欧拉积分Gamma函数。
[0038]根据本公开的一个方面，提供一种用于航空发动机浮环密封装置的试验考核系统，所述系统包括：第一轮基础试验模块、径向碰磨试验模块、微动磨损试验模块和第二轮基础试验模块；其中，
[0039]第一基础试验模块，用于对浮环试验件执行第一轮基础试验；
[0040]径向碰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于航空发动机浮环密封装置的试验考核方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：对浮环试验件执行第一轮基础试验；对已执行所述第一轮基础试验的浮环试验件执行径向碰磨试验；对已执行所述径向碰磨试验的浮环试验件执行微动磨损试验；对已执行所述微动磨损试验的浮环试验件执行第二轮基础试验，检查浮环试验件是否通过试验考核。2.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机浮环密封装置的试验考核方法，其特征在于，所述基础试验包括上浮试验和泄漏试验。3.根据权利要求1或2所述的一种用于航空发动机浮环密封装置的试验考核方法，其特征在于，所述的对已执行所述第一轮基础试验的浮环试验件执行径向碰磨试验，包括：根据浮环在发动机中的工作工况，确定浮环试验件在发动机启动时所受到的初始碰撞力F
碰
和工作稳定后的偏心率ε；通过刮擦碰磨试验台模拟浮环试验件在发动机启动时所受到的初始碰撞力F
碰
及浮环偏心率ε，并将清洗干燥后的试验件进行安装与调试；统计发动机在寿命T时间内的启停次数N，计算分析浮环在发动机启动时所受到的初始碰撞力F
碰
和浮环上浮转速n；通过刮擦碰磨试验台施加浮环试验件在发动机启动时所受到的初始碰撞力F
碰
；将所述浮环试验件以浮环上浮转速n运行N次后，下台分解检查，并根据检查结果，对所述浮环试验件进行判定。4.根据权利要求1或2所述的一种用于航空发动机浮环密封装置的试验考核方法，其特征在于，所述的对已执行所述径向碰磨试验的浮环试验件执行微动磨损试验，包括：根据浮环在发动机的服役工况，对已执行所述径向碰磨试验的浮环试验件施加端面载荷F；基于所述端面载荷F，获得模拟工况下所述浮环试验件端面表面形貌的分形维数D、尺度系数G和磨损系数K
v
随时间变化的规律；基于所述规律，结合相似理论，构建微动磨损试验数学模型；通过改变磨损试验中的pv值，验证并优化所述微动磨损试验数学模型；利用所述验证后的微动磨损试验数学模型，计算与真实工况下t1＝T小时内与浮环寿命运行相当的加速时间t2，对浮环试验件进行模拟工况下的微动磨损试验；将所述浮环试验件以模拟工况下进行时间t2的微动磨损试验后，下台分解检查，并根据浮环试验件端面的形貌检查结果，对所述浮环试验件进行判定是否满足浮环微动寿命要求。5.根据权利要求4所述的一种用于航空发动机浮环密封装置的试验考核方法，其特征在于，所述微动磨损试验数学模型的表达式为：式中，t1和t2分别为浮环真实工作时的时间、在加速寿命模型中与寿命T相当的理论加
速时间，单位为h；V1和V2分别为t1和t2试验时间内石墨试块的运行线速度，单位为m/s；E
u1
和E
u2
分别为t1和t2试验时对磨材料的弹性模量，单位为Pa；G1和G2分别为t1和t2时间内的石墨试块对磨面的尺度系数；δ
t1
和δ
t2
分别为t1和t2试验时间内的磨损量，单位为μm3；p
g1
和p
g2
分别为t1和t2试验时间内的磨损量的端面比压，单位为MPa；Z1、Z2、Z3为摩擦磨损加速试验中待定参数，与分形维度D、尺度系数G、磨损系数K
...

【专利技术属性】
技术研发人员：司佳鑫，力宁，李齐飞，翁泽文，丁雪兴，宋俊杰，朱振国，张俊鹏，周坤，王晓燕，邱海涛，王智加，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：