一种航空发动机整机刚性试验装置的制作方法

本实用新型涉及发动机试验技术领域，特别涉及一种航空发动机整机刚性试验装置。

背景技术：

发动机除满足强度要求外，还需要具有足够的刚度。若零部件的刚性不足，会影响转子与静子的径向间隙、轴向间隙，影响封严装置的密封间隙及影响转子的同心度；刚度的变化还会影响到转子的支承刚性及动态特性、内外传力载荷的分配等。同时为进行发动机整机动力学分析，也需要进行发动机整机刚性试验，以获取承力系统的柔度数据，作为气动弹性分析的原始数据。

刚度试验系统一般由支撑系统、试验件、加载系统、测量系统组成，而支撑系统往往决定试验的成败。目前进行航空发动机整机刚性试验时，不考虑支撑系统的变形，只是在数据处理时减去支撑系统的变形，如支撑系统发生平动，对试验结果影响不大，如支撑系统发生转动，得到远离支撑点的测点数据时需用测得的数据减去因支撑点变形引起的线性放大的基础位移，往往是两个同数量级数相减，试验结果的有效数字损失严重，结果甚至全部是误差，导致试验失败。同时支撑系统的非线性是难以完全避免的，各测量截面因支撑点变形引起的刚体位移完全按线性处理也存在一定近似处理，试验结果偏离真实值。

技术实现要素：

为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，本实用新型提供了一种航空发动机整机刚性试验装置，包括主安装节支撑系统和支撑变形调整系统，发动机试验件两侧均设有所述主安装节支撑系统和所述支撑变形调整系统，即发动机试验件的两侧中，每一侧都设有所述主安装节支撑系统和所述支撑变形调整系统。

所述主安装节支撑系统包括主安装节支撑立柱，安装节支撑立柱用于承受刚性试验时发动机试验件传递过来的承载力，主安装节支撑立柱上固定有支撑安装座，支撑安装座上装有支撑杆，发动机试验件其中一侧的所述主安装节支撑系统中的支撑杆通过主安装节锁紧螺栓与发动机试验件的主安装节相固定，而另一侧的所述主安装节支撑系统中的支撑杆只是插入与其对应一侧的主安装节，并不在支撑杆轴向上与主安装节相固定，主安装节锁紧螺栓的轴线与支撑杆的轴线重合。

支撑杆通过支撑杆拉紧螺栓与支撑安装座相固定，支撑杆拉紧螺栓的轴线与支撑杆的轴线重合，支撑安装座上设有与支撑杆的轴线相平行的多个支撑杆顶紧螺栓，支撑杆顶紧螺栓的螺杆末端与支撑杆的远离发动机试验件的一端接触，支撑杆顶紧螺栓与支撑杆拉紧螺栓的螺纹旋向相反，即支撑杆顶紧螺栓和支撑杆拉紧螺栓作用于支撑杆的力的方向相反，支撑杆顶紧螺栓将支撑杆朝着发动机试验件的方向推，支撑杆拉紧螺栓将支撑杆朝着与支撑杆顶紧螺栓相反的方向拉，以两个方向相反的力将支撑杆与支撑安装座相固定，尤其是在支撑杆轴线方向上。

所述支撑变形调整系统包括两个主安装节辅助立柱，两个主安装节辅助立柱分别设置在主安装节支撑立柱的与发动机试验件相背的一侧和主安装节支撑立柱的沿发动机试验件轴线方向的其中一侧，即主安装节支撑立柱和主安装节辅助立柱的位置连线呈直角三角形。

主安装节支撑立柱上设有支撑立柱调整螺栓，主安装节辅助立柱上设有至少一个辅助立柱调整螺栓，支撑立柱调整螺栓和辅助立柱调整螺栓通过螺栓套相固定，且支撑立柱调整螺栓和辅助立柱调整螺栓的螺纹旋向相反，即螺栓套两端分别套设在支撑立柱调整螺栓和辅助立柱调整螺栓上，在旋转螺栓套时，支撑立柱调整螺栓和辅助立柱调整螺栓同时向相反的方向运动。

优选的，支撑安装座上还设有支撑杆锁紧螺栓，支撑杆锁紧螺栓的轴线与支撑杆的轴线相垂直，支撑杆锁紧螺栓的螺杆末端与支撑杆侧壁接触，即通过拧紧支撑杆锁紧螺栓使其顶住支撑杆，用于对支撑杆进行加固。

优选的，每个支撑安装座设有四个支撑杆顶紧螺栓。

优选的，设置在主安装节支撑立柱的沿发动机试验件轴线方向一侧的主安装节辅助立柱具体设置在主安装节支撑立柱的靠近发动机试验件尾部的一侧，且该主安装节辅助立柱设有两个辅助立柱调整螺栓。

优选的，主安装节支撑立柱和主安装节辅助立柱上均设有T型槽，支撑立柱调整螺栓通过T型槽固定在主安装节支撑立柱上，辅助立柱调整螺栓通过T型槽固定在主安装节辅助立柱上。

优选的，所述整机刚性试验装置还包括设置在发动机试验件尾部两侧的辅助安装节支撑立柱，辅助安装节支撑立柱通过螺栓与发动机试验件的辅助安装节相固定。

本实用新型提供的一种航空发动机整机刚性试验装置，具有如下有益效果：

1、通过支撑变形调整系统，避免了因支撑基础变形导致发动机轴线偏转引起测量数据误差增大的现象，同时避免了支撑系统的非线性带来的试验误差，大幅度降低了试验数据处理的难度，提高了试验精度；

2、对发动机主安装节支撑杆进行了多自由度限位，消除间隙，避免了支撑系统的非线性，提高试验精度，同时也降低了试验安装难度，缩短了试验装置安装时间。

附图说明

图1是航空发动机整机刚性试验装置的俯视示意图；

图2是刚性试验装置中的主安装节支撑系统的俯视示意图；

图3是刚性试验装置中的支撑杆的前视示意图；

图4是刚性试验装置中的支撑杆的剖面示意图；

图5是刚性试验装置中的支撑变形调整系统的俯视示意图。

附图标记：主安装节支撑立柱1，支撑安装座2，支撑杆3，支撑杆顶紧螺栓4，主安装节锁紧螺栓5，支撑杆拉紧螺栓6，支撑杆锁紧螺栓7，主安装节辅助立柱8，支撑立柱调整螺栓9，辅助立柱调整螺栓10，螺栓套11，发动机试验件12，辅助安装节支撑立柱13。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例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。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

下面结合附图对本实用新型提供的一种航空发动机整机刚性试验装置进行说明。

如图1所示，本实用新型提供了一种航空发动机整机刚性试验装置，包括主安装节支撑系统和支撑变形调整系统，发动机试验件12两侧均设有所述主安装节支撑系统和所述支撑变形调整系统，即发动机试验件12的两侧中，每一侧都设有所述主安装节支撑系统和所述支撑变形调整系统。

如图2所示，所述主安装节支撑系统包括主安装节支撑立柱1，安装节支撑立柱1用于承受刚性试验时发动机试验件12传递过来的承载力，主安装节支撑立柱1上固定有支撑安装座2，优选的，支撑安装座2可通过四个螺栓与主安装节支撑立柱1相固定，支撑安装座2上装有支撑杆3，发动机试验件12其中一侧的所述主安装节支撑系统中的支撑杆3通过主安装节锁紧螺栓5与发动机试验件12的主安装节相固定，而另一侧的所述主安装节支撑系统中的支撑杆3只是插入与其对应一侧的主安装节，并不在支撑杆3轴向上与主安装节相固定，主安装节锁紧螺栓5的轴线与支撑杆3的轴线重合。

如图3所示，支撑杆3通过支撑杆拉紧螺栓6与支撑安装座2相固定，支撑杆拉紧螺栓6的轴线与支撑杆3的轴线重合，支撑安装座2上设有与支撑杆3的轴线相平行的四个支撑杆顶紧螺栓4，支撑杆顶紧螺栓4的螺杆末端与支撑杆3的远离发动机试验件12的一端接触，支撑杆顶紧螺栓4与支撑杆拉紧螺栓6的螺纹旋向相反，即支撑杆顶紧螺栓4和支撑杆拉紧螺栓6作用于支撑杆3的力的方向相反，支撑杆顶紧螺栓4将支撑杆3朝着发动机试验件12的方向推，支撑杆拉紧螺栓6将支撑杆3朝着与支撑杆顶紧螺栓4相反的方向拉，以两个方向相反的力将支撑杆3与支撑安装座2相固定，尤其是在支撑杆3轴线方向上。

如图4所示，支撑安装座2上还设有支撑杆锁紧螺栓7，支撑杆锁紧螺栓7的轴线与支撑杆3的轴线相垂直，支撑杆锁紧螺栓7的螺杆末端与支撑杆3侧壁接触，即通过拧紧支撑杆锁紧螺栓7使其顶住支撑杆3，用于对支撑杆3进行加固。

如图5所示，所述支撑变形调整系统包括两个主安装节辅助立柱8，两个主安装节辅助立柱8分别设置在主安装节支撑立柱1的与发动机试验件12相背的一侧和主安装节支撑立柱1的沿发动机试验件12轴线方向的靠近发动机试验件12尾部的一侧，即主安装节支撑立柱1和主安装节辅助立柱8的位置连线呈直角三角形；

主安装节支撑立柱1上设有支撑立柱调整螺栓9，支撑立柱调整螺栓9通过主安装节支撑立柱1上的T型槽与其相固定，主安装节辅助立柱8上设有两个辅助立柱调整螺栓10，辅助立柱调整螺栓10通过主安装节辅助立柱8上的T型槽与其相固定，支撑立柱调整螺栓9和辅助立柱调整螺栓10通过螺栓套11相固定，且支撑立柱调整螺栓9和辅助立柱调整螺栓10的螺纹旋向相反，即螺栓套11两端分别套设在支撑立柱调整螺栓9和辅助立柱调整螺栓10上，在旋转螺栓套11时，支撑立柱调整螺栓9和辅助立柱调整螺栓10同时向相反的方向运动。

所述整机刚性试验装置还包括设置在发动机试验件12尾部两侧的辅助安装节支撑立柱13，辅助安装节支撑立柱13通过螺栓与发动机试验件12的辅助安装节相固定。

下面通过具体的实施例对本实用新型作进一步详细的描述。

具体实施例：

在安装航空发动机整机刚性试验装置时，先将支撑安装座2安装到主安装节支撑立柱1顶面，支撑安装座2的靠近发动机试验件12的一面开有孔洞，支撑杆3呈类圆柱状，将支撑杆3推入孔洞中。

发动机试验件12的约束力分为X、Y、Z三个方向，X方向为发动机试验件12的轴向，Y方向平行于地面且垂直于X方向，Z方向垂直X方向和Y方向。

拧紧支撑杆顶紧螺栓4，支撑杆顶紧螺栓4的螺杆末端顶住支撑杆3的底面，将支撑杆3沿Y方向顶入发动机试验件12的主安装节中。

支撑杆3轴向设有通孔，将主安装节锁紧螺栓5放入通孔中并拧紧，主安装节锁紧螺栓5的螺栓头留在支撑杆3内部，螺杆则与主安装节相固定，以消除支撑杆3与主安装节之间的间隙，通孔内可设有凸台，以阻碍主安装节锁紧螺栓5继续旋转拧紧，发动机试验件12两侧各有一个支撑杆3，只有其中一个通过主安装节锁紧螺栓5与主安装节相固定，该支撑杆3沿Y方向受约束，另一个支撑杆3只插入主安装节中，但其沿Y方向上并不受约束。

再拧紧支撑杆顶紧螺栓4，并拧紧支撑杆拉紧螺栓6，通过一正一反的力将支撑杆3紧固在支撑安装座2上，设有主安装节锁紧螺栓5的支撑杆3用于约束发动机试验件12的X、Y、Z三个方向，另一侧的支撑杆3用于约束发动机试验件12的X、Z两个方向，只在一侧设置主安装节锁紧螺栓5是用于发动机试验件12遇到因热变形等情况时可在主安装节与支撑杆3之间的Y方向上自由伸缩。

支撑杆3在支撑安装座2的孔洞内，与孔洞侧壁会有间隙，通过拧紧支撑杆锁紧螺栓7将支撑杆3顶在孔洞内的某一位置上，消除两者之间的间隙。

在进行发动机刚性试验时，一般要分级测量，在每级试验载荷下都需校正支撑系统的变形。在加载载荷后，主安装节支撑立柱1会产生变形，此时需利用支撑变形调整系统对主安装节支撑立柱1施加反向载荷，以保证主安装节支撑立柱1的变形为零。其具体方式为：在主安装节支撑立柱1上装有千分表，根据千分表读数来调节螺栓套11，以此来施加反向载荷。试验时要同时对两个主安装节支撑立柱1进行变形校正，避免分别校正时会互相影响。校正后测得的试验数据不包括支撑立柱的刚体位移，避免了支撑立柱的非线性，提高试验精度，同时也降低了试验数据处理难度。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。