航空发动机静叶调节机构多参数测试试验台及其测试方法技术

本发明专利技术提供航空发动机静叶调节机构多参数测试试验台及其测试方法，包括工作台、驱动装置、测试装置、气动力加载装置，测试装置具有柔性金属材料制备的摇臂，摇臂轴连接滑轮小车与曲面滑轨配合，摇臂轴的空间运动轨迹依靠第一滑轮小车与第一曲面滑轨、第二滑轮小车和第二曲面滑轨紧密配合完成，模拟真实压气机静叶调节机构中摇臂的销轴的空间运动，使摇臂可以发生扭转变形，摇臂轴与叶片轴连接。本发明专利技术集多项试验检测功能于一体，解决了现有试验设备无法模拟真实运动副和传动结构以及无法模拟复杂工作环境等多参数影响的问题，实现了多项试验研究，降低了试验成本，缩短了试验周期。缩短了试验周期。缩短了试验周期。

【技术实现步骤摘要】
航空发动机静叶调节机构多参数测试试验台及其测试方法


[0001]本专利技术涉及航空发动机试验
，具体而言，尤其涉及航空发动机静叶调节机构多参数测试试验台及其测试方法。

技术介绍

[0002]航空发动机静叶调节机构是航空发动机压气机的重要组成部分，是位于压气机机匣上的多级连杆机构，其作用是调节压气机各级静子叶片的角度，从而改变进气方向，改善发动机的喘振问题。
[0003]航空发动机静叶调节机构结构复杂，受初始加工、装配精度，以及运行期间摩擦磨损的影响，各运动副之间易产生间隙，加上各级连杆之间复杂的摩擦阻力，均会对调节机构的运动平顺性以及受力产生明显影响，易发生卡滞等故障，成为亟待解决的问题。因此，开展航空发动机静叶调节机构试验研究对提高航空发动机压气机性能具有重大意义。
[0004]现有的航空发动机静叶调节机构试验设备未能模拟其真实的运动副和连接结构，未能模拟其所受气动载荷、温度等复杂工作环境等多参数影响，无法满足试验要求。
[0005]例如专利申请号为202122306730.2的中国专利申请，其虽然公开了一种静子叶片调节机构、压气机以及压气机试验结构的制作方法，但与现有技术静叶调节机构差异较大，无法满足现有技术试验的要求。例如专利申请号为202210250995.1的中国专利申请，其虽然公开了一种单级静叶调节机构动力学特性模拟试验台，但该专利申请中未考虑关键连接件柔性的影响，未考虑气动载荷和温度等工作环境对阻滞力的影响。例如专利申请号为202011269167.X的中国专利申请，其虽然公开了一种考虑温度影响的静叶调节机构应力应变试验台，但该专利申请中未考虑气动载荷对叶片轴的影响，未能模拟真实运动副和连接结构。例如专利申请号为202011271048.8的中国专利申请，其虽然公开了压气机静子叶片调节机构运动副摩擦磨损试验台，但该专利申请中的简化模型无法模拟真实机构连接关系，且未考虑气动载荷和温度等工作环境的变化。

技术实现思路

[0006]本专利技术采用的技术手段如下：
[0007]航空发动机静叶调节机构多参数测试试验台，包括：工作台，所述工作台上设置有测试装置，所述测试装置包括固定在所述工作台上的外环板，且所述外环板的两侧分别固定有与其平行设置的内环板和滑轨支座；
[0008]叶片轴的两端分别穿过所述外环板和所述内环板，且于穿过处分别设置有外环衬套和内环衬套；
[0009]所述外环板和所述内环板相对设置的侧壁上分别固定有两个第一涡流传感器和两个第二涡流传感器，且两个所述第一电涡流传感器正交布置，其正交交点位于所述叶片轴的轴线上，两个所述第二电涡流传感器正交布置，其正交交点位于所述叶片轴的轴线上，所述第一电涡流传感器和所述第二电涡流传感器用于测量所述叶片轴的径向位移；
[0010]所述外环板和所述内环板相对设置的侧壁上分别固定有陶瓷加热片；
[0011]所述内环板远离所述外环板的一侧具有与所述叶片轴的端部连接的叶片轴角度传感器，所述叶片轴角度传感器用于测量所述叶片轴的旋转角度；
[0012]所述外环板与所述滑轨支座相对设置的两个侧壁上分别固定有第一曲面滑轨和第二曲面滑轨，所述第一曲面滑轨和所述第二曲面滑轨上分别设置有与其滑动配合的第一滑轮小车和第二滑轮小车，且所述第一滑轮小车和所述第二滑轮小车之间通过摇臂轴连接；所述摇臂轴与位于其下方的所述叶片轴之间通过摇臂连接；
[0013]所述工作台上还设有驱动装置和气动力加载装置，所述驱动装置与所述摇臂轴连接，用于带动所述摇臂轴及其两端的所述第一滑轮小车和所述第二滑轮小车在所述第一曲面滑轨和所述第二曲面滑轨内往复运动，所述气动力加载装置与所述叶片轴固定连接，用于对所述叶片轴施加径向力或轴向力。
[0014]进一步地，所述气动力加载装置包括轴向加载装置和径向加载装置，所述轴向加载装置和所述径向加载装置均包括：定滑轮支架、定滑轮、拉力传感器、砝码、钢丝绳，所述定滑轮通过所述定滑轮支架固定设于所述工作台上，水平设置的所述钢丝绳一端固定连接于所述叶片轴，另一端通过所述定滑轮变向后竖直向下延伸通过所述拉力传感器固定有所述砝码，所述砝码用于对所述叶片轴施加拉力，所述径向加载装置的所述钢丝绳通过径向力拉环与所述叶片轴连接，且此钢丝绳的水平部分的延伸方向垂直于所述叶片轴的轴线方向，所述轴向加载装置的所述钢丝绳与所述叶片轴的端部连接，且此钢丝绳的水平部分的延伸方向与所述叶片轴的轴线重合。
[0015]进一步地，所述驱动装置包括驱动电机，所述驱动电机通过电机支架固定设于所述工作台上，所述驱动电机输出端通过第一联轴器与电机连接轴连接，所述电机连接轴穿过固定在所述工作台上的第一驱动支撑座，并连接有曲柄摇杆机构，且所述曲柄摇杆机构与驱动连接轴连接，所述曲柄摇杆机构用于将所述驱动电机的连续转动转变为所述驱动连接轴的往复转动，所述驱动连接轴连接于主轴，所述主轴通过球头连杆机构连接于所述摇臂轴，所述球头连杆机构用于带动所述摇臂轴往复摆动，所述电机连接轴、驱动连接轴与所述主轴的轴线方向均与所述叶片轴轴线方向平行。
[0016]进一步地，所述主轴一端穿过固定在所述工作台上的主轴轴承座，并与主轴角度编码器连接，所述主轴角度编码器用于测量所述主轴的旋转角度，所述主轴另一端通过第三联轴器与扭矩传感器输出端连接，所述扭矩传感器用于测量所述主轴的扭矩，所述扭矩传感器输入端通过第二联轴器与所述驱动连接轴连接。
[0017]进一步地，所述曲柄连杆机构包括曲柄、连杆、摇杆，所述曲柄一端与所述电机连接轴固定连接，所述曲柄另一端与所述连杆的一端铰接，所述连杆的另一端与所述摇杆的一端铰接，所述摇杆另一端与所述驱动连接轴固定连接；
[0018]所述球头连杆机构包括球头连杆，所述球头连杆一端通过第二关节轴承连接于所述摇臂轴，所述球头连杆另一端连接于第一关节轴承，所述第一关节轴承通过主轴曲柄销钉连接于固定在所述主轴上的主轴曲柄。
[0019]本专利技术还公开了一种航空发动机静叶调节机构阻滞力测试试验方法，方法如下步骤：S1：启动试验台，控制所述驱动电机以恒定转速输出，待其工作稳定后，采集所述扭矩传感器的驱动力扭矩值即为阻滞力初值；
[0020]S2：改变所述内环衬套和所述外环衬套与所述叶片轴之间的间隙值、改变所述内环衬套和所述外环衬套的衬套材料、改变所述摇臂的厚度、通过所述陶瓷加热片改变工作温度、通过气动力加载装置改变所述叶片轴的轴向和径向载荷；
[0021]S3：采集不同条件下的驱动力扭矩值；
[0022]S4：与阻滞力初值作差即可求出阻滞力的变化值，进而得到不同参数下阻滞力的变化规律。
[0023]本专利技术还公开了一种航空发动机静叶调节机构关节间隙与接触刚度测试方法，方法如下步骤：S1：启动试验台，待其工作稳定后，采集所述第一电涡流传感器和所述第二电涡流传感器的数值得到所述叶片轴的轴心轨迹，使用应变片测量所述叶片轴的接触力；
[0024]S2：改变所述内环衬套和所述外环衬套与所述叶片轴之间的间隙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.航空发动机静叶调节机构多参数测试试验台，其特征在于，包括工作台，所述工作台上设置有测试装置，所述测试装置包括固定在所述工作台上的外环板，且所述外环板的两侧分别固定有与其平行设置的内环板和滑轨支座；叶片轴的两端分别穿过所述外环板和所述内环板，且于穿过处分别设置有外环衬套和内环衬套；所述外环板和所述内环板相对设置的侧壁上分别固定有两个第一涡流传感器和两个第二涡流传感器，且两个所述第一电涡流传感器正交布置，其正交交点位于所述叶片轴的轴线上，两个所述第二电涡流传感器正交布置，其正交交点位于所述叶片轴的轴线上；所述第一电涡流传感器和所述第二电涡流传感器用于测量所述叶片轴的径向位移；所述外环板和所述内环板相对设置的侧壁上分别固定有陶瓷加热片；所述内环板远离所述外环板的一侧具有与所述叶片轴的端部连接的叶片轴角度传感器，所述叶片轴角度传感器用于测量所述叶片轴的旋转角度；所述外环板与所述滑轨支座相对设置的两个侧壁上分别固定有第一曲面滑轨和第二曲面滑轨，所述第一曲面滑轨和所述第二曲面滑轨上分别设置有与其滑动配合的第一滑轮小车和第二滑轮小车，且所述第一滑轮小车和所述第二滑轮小车之间通过摇臂轴连接；所述摇臂轴与位于其下方的所述叶片轴之间通过摇臂连接；所述工作台上还设有驱动装置和气动力加载装置，所述驱动装置与所述摇臂轴连接，用于带动所述摇臂轴及其两端的所述第一滑轮小车和所述第二滑轮小车在所述第一曲面滑轨和所述第二曲面滑轨内往复运动，所述气动力加载装置与所述叶片轴固定连接，用于对所述叶片轴施加径向力或轴向力。2.根据权利要求1所述的航空发动机静叶调节机构多参数测试试验台，其特征在于，所述气动力加载装置包括轴向加载装置和径向加载装置，所述轴向加载装置和所述径向加载装置均包括：定滑轮支架、定滑轮、拉力传感器、砝码、钢丝绳，所述定滑轮通过所述定滑轮支架固定设于所述工作台上，水平设置的所述钢丝绳一端固定连接于所述叶片轴，另一端通过所述定滑轮变向后竖直向下延伸通过所述拉力传感器固定有所述砝码，所述砝码用于对所述叶片轴施加拉力，所述径向加载装置的所述钢丝绳通过径向力拉环与所述叶片轴连接，且此钢丝绳的水平部分的延伸方向垂直于所述叶片轴的轴线方向，所述轴向加载装置的所述钢丝绳与所述叶片轴的端部连接，且此钢丝绳的水平部分的延伸方向与所述叶片轴的轴线重合。3.根据权利要求1所述的航空发动机静叶调节机构多参数测试试验台，其特征在于，所述驱动装置包括驱动电机，所述驱动电机通过电机支架固定设于所述工作台上，所述驱动电机输出端通过第一联轴器与电机连接轴连接，所述电机连接轴穿过固定在所述工作台上的第一驱动支撑座，并连接有曲柄摇杆机构，且所述曲柄摇杆机构与驱动连接轴连接，所述曲柄摇杆机构用于将所述驱动电机的连续转动转变为所述驱动连接轴的往复转动，所述驱动连接轴连接于主轴，所述主轴通过球头连杆机构连接于所述摇臂轴，所述电机连接轴、驱动连接轴与所述主轴的轴线方向均与所述叶片轴轴线方向平行。4.根据权利要求3所述的航空发动机静叶调节机构多参数测试试验台，其特征在于，所述主轴一端穿过固定在所述工作台上的主轴轴承座，并与主轴角度...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗忠，张宏伟，曹航，许春阳，常晶，姚思博，王云雷，余稀，赵江，滕晓鑫，
申请(专利权)人：东北大学佛山研究生创新学院中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：