航空发动机高速轴承试验径向加载装置的制作方法

本发明涉及一种向轴承施加径向载荷的试验装置，尤其涉及一种航空发动机高速轴承试验径向加载装置。

背景技术：

滚动轴承是航空发动机的核心部件之一，具有高速、高温、高可靠性的特点，如果轴承发生故障，将影响发动机使用寿命，甚至危及人身安全，因而必须进行相关的轴承试验。为模拟轴承在发动机上的受载情况，高速轴承在试验时需施加径向载荷。目前轴承试验最常用的加载方式为液压加载，即采用液压油缸对径向加载装置进行加载，通过径向加载装置中的加载轴承将径向载荷传递给试验轴承。轴承试验时，试验轴一般采用简支梁结构，即试验轴承为两端支点，径向加载装置位于两试验轴承的中心处，确保两端的试验轴承所受的径向载荷相等，且为加载装置所受的载荷的一半。

现有的高速轴承试验径向加载装置一般包括轴承座、加载轴承、压盖、间隔套、螺栓等零部件，加载轴承采用单套或两套滚子轴承。轴承座的作用是安装加载轴承并将加载油缸施加的径向力传递给加载轴承。加载轴承的作用是将油缸的静力通过试验轴传递到旋转的试验轴承。压盖、间隔套、螺栓等零件的作用是对加载轴承进行定位和紧固。

现有的径向加载装置存在以下缺点：

1、由于加载轴承为滚子轴承，轴承的外圈和内圈之间可以轴向自由移动，且加载装置的周向不能紧固(如紧固则加载力无法传递给加载轴承)，因此加载装置存在轴向和周向两个自由度(周向自由度不影响试验)。由于滚子存在一定凸度和安装时轴承与轴之间存在不同轴度，使得当对加载滚子轴承施加径向力时容易产生歪斜，这种现象在试验轴高速旋转表现尤为突出，会导致加载轴承发生偏摆，引起整个加载装置(含加载轴承、中间隔套等)振动大，进而引起转子振动增大，影响试验过程。严重时出现过加载轴承的滚子完全从内圈跑道上脱离的现象，造成加载油缸活塞杆顶到高速旋转的试验轴上，导致试验无法进行，甚至损坏试验设备。

2、加载轴承性能要求高，选取困难。它必须满足以下条件：额定转速不小于试验转速；承载能力需大于试验轴承(单套加载轴承时，载荷是试验轴承载荷的两倍)；内径需大于试验轴承的内径(否则无法安装)。从以上条件来看，加载轴承的性能(转速能力、承载能力、dn值等)需高于试验轴承，且工作条件更为恶劣(外圈无固定支撑)。对于高速轴承试验来说，有些试验轴承的工作条件已接近现有技术下轴承的性能极限，因此加载轴承的选取非常困难。试验过程中经常出现加载轴承损坏的情况，严重影响试验进度。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种工作稳定可靠、容易选择加载轴承的航空发动机高速轴承试验径向加载装置。

本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。

根据本发明的一个方面，一种航空发动机高速轴承试验径向加载装置，包括：试验轴、两个加载轴承、第一隔圈及第二隔圈及加载轴承座；试验轴两端各用于连接一个试验轴承；两个所述加载轴承为背对背配置的角接触球轴承，且两个所述加载轴承的内圈固定设置于所述试验轴的中部；第一隔圈及第二隔圈设置于两个所述加载轴承之间，所述第二隔圈的靠近第一隔圈一侧的端面上设有多个盲孔，所述盲孔内设有弹簧；所述弹簧与第一隔圈接触并推动所述第一隔圈和第二隔圈分别挤压两个所述加载轴承的外圈，以向所述外圈施加轴向载荷；加载轴承座套设于两个所述加载轴承的外圈。

根据本发明的一实施方式，所述试验轴上设有一个与加载轴承的内圈配合的轴肩，两个所述加载轴承位于所述轴肩的同一侧，两个所述加载轴承的内圈之间设有内隔圈，所述试验轴上还设有一个用于锁紧所述内圈的螺帽。

根据本发明的一实施方式，所述加载轴承座以及第二隔圈上设有泄油孔。

根据本发明的一实施方式，所述加载轴承座的两端分别设有与两个所述加载轴承的外圈配合的挡肩以及挡圈。

根据本发明的一实施方式，所述第一隔圈的厚度小于第二隔圈的厚度。

根据本发明的一实施方式，所述第一隔圈和第二隔圈之间的间隙为1～2mm。

根据本发明的一实施方式，所述加载轴承与所述试验轴承为同一型号的轴承。

根据本发明的一实施方式，所述盲孔在第二隔圈的端面上圆周均布。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：

本发明航空发动机高速轴承试验径向加载装置，通过弹簧的弹力对加载轴承施加轴向载荷，可以保证加载轴承正常工作。加载轴承可以选用转速、载荷合适的货架产品，工作过程稳定可靠，不会造成滚子脱离的问题。如果试验轴承的试验转速过高或者载荷过大，选不到合适的货架产品时，可以选用与试验轴承同一型号的轴承，因此加载轴承的选取较为容易。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本发明一实施方式的航空发动机高速轴承试验径向加载装置的示意图；

图2是图1中的第二隔圈的示意图；

图3是图2的右视示意图；

图4是图1中的第一隔圈的示意图；

图5是图1中的加载轴承座的示意图。

图中：1、试验轴；2、试验轴承；3、加载轴承；4、第一隔圈；5、第二隔圈；6、盲孔；7、弹簧；8、加载轴承座；9、泄油孔；10、泄油孔；11、轴肩；12、螺帽；13、挡肩；14、挡圈；15、内隔圈。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

参见图1至图5，本发明实施方式公开了一种航空发动机高速轴承试验径向加载装置，用于对航空发动机用到的高速轴承进行径向加载载荷，以对轴承在受到径向载荷的作用下并在高速转动过程中进行检测。在使用时，选择一对成套使用的高速轴承作为待试验的试验轴承。本发明的加载装置包括试验轴1、两个加载轴承3、第一隔圈4、第二隔圈5及加载轴承座8。

试验轴1为水平设置，在试验轴1的两端各用于连接一个试验轴承2。两个加载轴承3为背对背配置的角接触球轴承，这两个加载轴承3的内圈固定设置于试验轴1的中部，以使径向载荷能够比较平均地施加到两个试验轴承2上。

由图1可知，在本实施方式中，该试验轴1上设有一个用于与加载轴承3的内圈配合的轴肩11，这两个加载轴承3位于轴肩11的同一侧，并且在两个加载轴承3的内圈之间设有内隔圈15，在试验轴1上还设有一个用于锁紧加载轴承3的内圈的螺帽。在使用时，可以将两个加载轴承3和内隔圈15从轴肩11的同一侧依次安装在试验轴1上。内隔圈15为简单的圆环结构，其内孔与轴之间采用小间隙配合，外径以不大于加载轴承内圈的外径为准，其宽度根据第一隔圈4和第二隔圈5的宽度设计，保证装配后的第一隔圈4和第二隔圈5之间具有1～2mm间隙即可。

本领域技术人员应当理解的是，两个加载轴承3安装在试验轴1上的方式并不限制，只要能将两个加载轴承3的内圈固定在试验轴1上即可。例如，也可以将内隔圈15设置为轴肩，两个加载轴承3分布于轴肩两侧，并且每个加载轴承3的外侧各设置一个螺帽将其锁紧。

参见图1至图4，第一隔圈4和第二隔圈5设置在两个加载轴承3之间。该第一隔圈4和第二隔圈5均为圆环状的零件。第一隔圈4的厚度可以小于第二隔圈5的厚度，以减小两个隔圈占用的空间，第一隔圈4也可以与第二隔圈5厚度相等。在第一隔圈4和第二隔圈5之间必须具有1～2mm的间隙。

在第二隔圈5的靠近第一隔圈4一侧的端面上设有多个盲孔6，每个盲孔6内设有一个弹簧7，该弹簧7与第一隔圈4接触，并且弹簧7产生的弹力能够推动第一隔圈4和第二隔圈5分别挤压这两个加载轴承3的外圈，以向两个加载轴承3的外圈施加轴向载荷。盲孔6的数量由保证角接触球轴承正常工作的轴向载荷与单个弹簧7产生的弹力的比值确定，改变盲孔6的深度可以调整弹簧的弹力大小。盲孔6在第二隔圈的端面上圆周均步。

本发明弹簧的实际受力值是根据角接触球轴承正常工作所需的最小轴向载荷确定。将设计好的弹簧7放入第二隔圈5的盲孔6内，配合第一隔圈4作用，通过压紧弹簧7产生弹力，形成轴向载荷，作用到加载轴承3外圈，使其稳定工作。弹簧7采用高温合金材料制成，因高速试验时轴承与其相邻的部件温度普遍都很高，经常超过130℃，而普通弹簧钢在130℃以上温度工作时，很可能会发生塑性变形，导致弹簧失效，进而使作用在加载轴承外圈的轴向载荷分布不均，引起加载轴承偏斜，严重影响轴承的正常工作，高温合金弹簧则可有效解决这些问题。本发明选用的弹簧外形尺寸尽量一致，外径误差不超过±0.15mm，长度误差不超过±0.3mm，如此当弹簧被压缩相同长度时才能产生基本相等的弹力，加载轴承外圈能受到同方向的均匀载荷。

参见图1及图5，加载轴承座8套设在两个加载轴承3的外圈上，也就是说两个加载轴承3的外圈嵌套在加载轴承座中，该加载轴承座8可以用于连接液压油缸，液压油缸工作时会向该加载轴承座8施加径向载荷。在加载轴承座8上设置相应的泄油孔9，在第二隔圈5上可以设置相应的泄油孔10，泄油孔9和10可以使润滑油流出加载轴承座8以及第二隔圈5，避免积油。在加载轴承座8的两端可以分别设置于两个加载轴承3的外圈配合的挡肩13和挡圈14，以防止加载轴承座8从加载轴承3自动脱离。加载轴承座8采用一定强度的钢质材料制作，加载轴承座8的内壁与加载轴承3的外圈之间为间隙配合，保证轴承外圈能够在加载轴承座8内移动。

本发明的加载轴承8可以选用转速、载荷合适的货架产品，工作过程稳定可靠，不会造成滚子脱离的问题。如果试验轴承2的试验转速过高或者载荷过大，选不到合适的货架产品时，可以选用与试验轴承2同一型号的轴承，因此加载轴承3的选取较为容易。在组装时，首先将一个加载轴承3和内隔圈15依次安装在试验轴1上，然后将试验轴1竖立起来，轴的细端朝下，将第二隔圈5装入试验轴1上，第二隔圈5上的盲孔朝上，再将弹簧7放入盲孔中，并将第一隔圈4放置在弹簧7上。接下来用手抚着第一隔圈4和第二隔圈5，将另一个加载轴承3套在试验轴1并用螺帽12锁紧加载轴承3的内圈，最后将加载轴承座8放在合适的工装上，有挡肩侧朝下放置，将装配好的轴组件从上往下借助重力作用安装到加载轴承座内，轴组件的方向为轴的细端朝上，最后再将挡圈14放入加载轴承座卡槽内。

以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。