带涡轮支承和外机匣的航空发动机主轴承试验器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种带发动机零组件、具备中介主轴承复杂振动传输路径模拟的主轴承试验设备，属于航空发动机关键零组件试验技术领域。
【背景技术】
[0002]航空发动机中介主轴承是现代涡扇发动机上一类非常特殊、非常关键的主轴承，内外圈高速旋转，内圈随低压转子高速旋转，外圈随高压转子高速旋转，由于同时支承高压转子和低压转子，中介主轴承一旦失效会直接导致发动机转子抱轴、断轴，发动机丧失动力，甚至发生等级事故，其危害要远大于一般的主轴承，因此，非常有必要研宄其滚动接触疲劳失效机理及高频振动和滑油碎肩监视技术。国内现有的中介主轴承试验器仅采用单套中介主轴承在双轴试验机上进行转速及加载模拟试验，这种试验器仅采用真实中介主轴承，不具备复杂振动传输路径研宄能力，与中介主轴承服役工况差距较大。因此，保留从中介主轴承一低压轴后支点一挤压油膜减振器一轴承机匣一涡轮支承一混合器一偏心轮和滑块一外机匣的完整振动传输路径，使得中介主轴承的模拟试验工况尽可能与实际服役工况一致具有重要价值，尤其对于研宄从外机匣监视主轴承的高频振动监视技术以及振动传感器选型和布局有重要参考。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种带有模拟中介主轴承复杂振动传输路径的航空发动机主轴承试验器，除了可开展发动机中介主轴承的性能模拟试验外，还可开展航空发动机中介主轴承高频振动监视、滑油碎肩监视技术研宄、具备变转速、变载荷加速试验、滑油加温、滑油供回油及润滑方式模拟能力，可用于航空发动机中介主轴承滚动接触疲劳机理研宄、失效过程规律研宄以及作为中介主轴承微弱振动信号分离与增强、早期故障诊断、故障预测方法研宄的支持平台。
[0004]本发明的技术方案是:
[0005]带涡轮支承和外机匣的航空发动机主轴承试验器，该试验器融合了航空发动机的真实零部件；
[0006]试验器主体由驱动试验轴承内、外圈转动的内圈轴系(9)、外圈轴系(4)、发动机真实零组件以及往复机构组成。发动机真实零组件模拟试验轴承的完整振动传递路径。试验器主体设有润滑系统与振动监测系统；润滑系统为试验器各转动部件提供润滑并监测滑油中金属碎肩情况。振动监测系统用于开展振动传递规律研宄。
[0007]航空发动机的真实零部件包括真实的航空发动机涡轮支承和外机匣组件与试验器机座连，以涡轮支承部件作为轴承支承点组建两个独立旋转的轴系，低速轴系的电主轴和支架往复移动，便于试验器的拆装。
[0008]所述高速联轴器最高转速为16500rpm，低速联轴器最高转速为12000rpm。
[0009]连接法兰(7)将内圈轴系(9)和外机匣组件⑶连接到由机座⑴和主体机座(5)组成的试验器床身上；高速电主轴(2)、低速电主轴(11)分别通过高速联轴器(3)、低速联轴器(10)驱动外圈轴系⑷的转轴b(34)、内圈轴系(9)的转轴a(20)旋转，加载油缸(6)与内圈轴系(9)连接，并为内圈轴系(9)施加载荷；试验轴承(15)设置在外圈轴系(4)、内圈轴系(9)之间。
[0010]完整振动传输路径通过试验轴承(15)、试验器的内圈轴系(9)、外机匣组件(8)实现；该传输路径为试验轴承(15)—发动机真实零组件(低压轴后支点轴承(29)—挤压油膜阻尼器(28)—轴承机匣(32)—内圈轴系(9)—混合器一偏心轮和滑块一外机匣组件⑶
[0011]本发明可以获得如下有益效果:
[0012]本发明可用于开展发动机中介主轴承的性能模拟试验；
[0013]本发明可开展航空发动机中介主轴承高频振动监视、滑油碎肩监视技术研宄；
[0014]本发明具备变转速、变载荷加速试验、滑油加温、滑油供回油及润滑方式模拟能力，可用于航空发动机中介主轴承滚动接触疲劳机理研宄、失效过程规律研宄以及作为中介主轴承微弱振动信号分离与增强、早期故障诊断、故障预测方法研宄的支持平台。
【附图说明】
[0015]图1本发明的主体布局示意图；
[0016]图2内圈轴系结构示意图；
[0017]图3外圈轴系结构示意图；
[0018]图4往复机构示意图；
[0019]图5滑油碎肩传感器布局不意图；
[0020]图6尚频振动传感器布局不意图；
[0021 ] 图7试验器总体构成示意图。
[0022]图中:1一机座，2—尚速电主轴，3—尚速联轴器，4一外圈轴系，5—主体机座，6—加载油缸，7—连接法兰，8—涡轮支承和外机匣组件，9 一内圈轴系，10—低速联轴器，11 一低速电主轴，12一往复机构与支座，13一螺母，14一喷油环，15一试验轴承，16一轴承座，17一螺母a，18一加载套，19一压盖a，20一转轴a，21一喷油环，22一安装板，23一端盖，24一定位座，25—密封环，26—衬套，27—轴承衬套，28—挤压油膜阻尼器，29—低压后支点轴承，30一螺母b，31一喷油块，32一轴承机匣，33一大端盖，34一转轴b，35一端盖，36一锁紧螺母a，37一轴承a，38一弹費，39一壳体，40一定位销，41 一隔圈，42一轴承b，43一压盖b，44一油罩，45—试验轴承外圈，46—锁紧螺母b，47—回油接头，48—锁紧螺母C，49一丝杠，50—支架，51—导轨，52—底座，53—手轮，54—滑油碎肩传感器，55—滑油回油泵，56—滑油滤组件，57—旁通活门，58—滑油箱，59—滑油供油泵，60—溢流阀，61—散热器，62—发动机组件后回油泵帽罩安装边，63—轴承机匣外边框，64—涡轮支承安装边，65—外机匣安装边。
【具体实施方式】
[0023]试验器总体构成如图7所示，试验器主体由驱动试验轴承内、外圈转动的内圈轴系(9)、外圈轴系(4)、发动机真实零组件以及往复机构组成。发动机真实零组件模拟试验轴承的完整振动传递路径。试验器主体设有润滑系统与振动监测系统；润滑系统为试验器各转动部件提供润滑并监测滑油中金属碎肩情况。振动监测系统用于开展振动传递规律研宄。
[0024]如图1所示，本发明将真实的航空发动机涡轮支承和外机匣组件与试验器机座连为一体，以涡轮支承部件作为轴承支承点组建两个独立旋转的轴系，低速轴系的电主轴和支架往复移动，便于试验器的拆装。
[0025]所述高速联轴器最高转速为16500rpm，低速联轴器最高转速为12000rpm。
[0026]连接法兰(7)将内圈轴系(9)和外机匣组件⑶连接到由机座⑴和主体机座(5)组成的试验器床身上；高速电主轴(2)、低速电主轴(11)分别通过高速联轴器(3)、低速联轴器(10)驱动外圈轴系⑷的转轴b(34)、内圈轴系(9)的转轴a(20)旋转，加载油缸(6)与内圈轴系(9)连接，并为内圈轴系(9)施加载荷；试验轴承(15)设置在外圈轴系(4)、内圈轴系(9)之间。
[0027]完整振动传输路径通过试验轴承(15)、试验器的内圈轴系(9)、外机匣组件(8)实现；该传输路径为试验轴承(15)—发动机真实零组件(低压轴后支点轴承(29)—挤压油膜阻尼器(28)—轴承机匣(32)—内圈轴系(9)—混合器一偏心轮和滑块一外机匣组件⑶
[0028]本发明在对试验轴承进行变转速、变载荷试验时，由高速电主轴(2)、低速电主轴
(11)分别驱动高速联轴器(3)、低速联轴器(10)，试验轴承内圈随内圈轴系(9)旋转，试验轴承外圈(45)随外圈轴系(4)旋转，加载油缸(6)通过加载套(18)将试验载荷施加到内圈轴系(9)，并通过内圈轴系(9)施加到试验轴承(15)上。
[0029]内圈轴系见图2所示，内圈轴系(9)的轴承机匣(32)由低压后支点轴承(29)支撑；挤压油膜阻尼器(28)设置在轴承机匣(32)内环和低压后支点轴承(29)之间，内圈轴系(9)通过挤压油膜阻尼器(28)的挤压油膜吸收振动能量；加载套(18)设置在靠近试验轴承(15) —侧的内圈轴系(9)转轴a(20)上，试验轴承(15)的端面通过螺母a(17)压紧固定；定位座(24)与端盖(23)通过螺钉紧固在轴承机匣端面的安装孔上，实现对内圈轴系
(9)的加载和定位；低压后支点轴承(29)的内圈固定在轴承衬套(27)上，轴承衬套(27)固定在内圈轴系(9)的转轴a(20)上，轴承衬套(27)通过衬套(26)和螺母b(30)进行定位和紧固，定位座(24)的外圈安装有挤压油膜阻尼器(28)并固定在轴承机匣(32)的内环上；安装板22设置在轴承机匣(32)和机座(I)之间，通过螺栓固定在轴承机匣安装边(65)上。
[0030]试验轴承(15)的内圈设置在转轴a (20)的一端，喷油环(14)通过螺母(13)与试验轴承内圈(15)连接，轴承座(16)设置在试验轴承(15)的外侧，轴承座(16)与试验轴承
(15)之间形成封闭的润滑腔体；喷油环(14)为试验轴承内圈(15)供油。转轴a(20)的另一端通过大端盖(33)密封；密封环(25)设置在定位座(24)的外侧；喷油环(21)设置在加载套(18)和辅助定位轴承之间，通过螺钉固定在机座(I)的壳体上，喷油环(21)为加载套(18)和辅助定位轴承提供润滑；喷油块(31)设置在轴承机匣(32)的滑油供油孔上，通过螺钉固定在轴承机匣(32)上，为低压后支点轴承(29)供油，完成润滑功能。
[0031]外圈轴系见图3:外圈轴系(4)由转轴b(34)、端盖(35)、锁紧螺母a(36)、轴承a (37)、弹簧(38)、壳体(