润滑油高温沉积特性检测试验装置和检测试验系统的制作方法

本实用新型涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种润滑油高温沉积特性检测试验装置和检测试验系统。

背景技术：

航空涡轮发动机的润滑系统主要为发动机轴承、齿轮提供润滑及冷却作用。润滑系统的流动介质为航空润滑油，在发动机运行过程中，润滑油温度会升高，在高温作用下将导致滑油沉积，形成沉积物，如油泥、积碳等，与轴承表面相接触，在一定程度上会影响轴承正常工作。

因此，在航空涡轮发动机润滑油选型的过程中，需要通过试验评估润滑油高温沉积特性对于发动机轴承的实际影响，只有在通过试验验证后，才能将润滑油应用在实际的发动机上。

目前轴承试验相关的试验器主要集中在轴承性能本身的试验上，对于滑油高温性能对轴承的影响试验及其验证方法在国内并无相关现有技术。因此，如何模拟真实的滑油在航空涡轮发动机轴承中的真实运行情况以及建立相应的评判标准成为现阶段急需解决的技术问题。

技术实现要素：

为克服以上技术缺陷，本实用新型解决的技术问题是提供一种润滑油高温沉积特性检测试验装置和检测试验系统，能够准确检测润滑油高温沉积特性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种润滑油高温沉积特性检测试验装置，其包括：模拟机匣、试验轴承以及试验轴承座，试验轴承座用于安装试验轴，试验轴承座通过试验轴承安装在模拟机匣内，在模拟机匣位于试验轴承的轴向两侧位置处分别设有第一回油口和第二回油口，用于分别收集从试验轴承的轴向两侧流出的润滑油。

进一步地，还包括电加热器，用于将试验轴承的试验轴承外环加热至预设温度，试验轴承通过电加热器与模拟机匣连接安装。

进一步地，电加热器与试验轴承的轴承外环相连接，电加热器的加热部件在轴承外环的轴向上均匀分布。

进一步地，在电加热器的周向上均匀分布有至少3个热电偶，用于检测轴承外环的温度。

进一步地，热电偶的头部与轴承外环接触。

进一步地，试验轴承座内设有与试验轴承的轴承内环的内圈流道相通的润滑油流道。

进一步地，还包括设置在模拟机匣内的导油器件和供油管，供油管通过导油器件将润滑油导入至润滑油流道并在离心力的作用下经由润滑油流道流至轴承内环的内圈流道。

进一步地，还包括设置在模拟机匣内的径向支承轴承、轴向支承轴承、径向加载机构以及轴向加载机构，轴向支承轴承和径向支承轴承用于分别承载试验轴的轴向载荷和径向载荷，径向加载机构和轴向加载机构分别用于对试验轴进行径向加载和轴向加载。

进一步地，径向加载机构包括活塞和径向加载气缸，活塞通过作用在径向支承轴承的外环上来实现不同载荷大小的径向加载。

进一步地，轴向加载机构包括轴向加载盘和形成于轴向加载盘轴向两侧的第一加载腔和第二加载腔，第一加载腔和第二加载腔分别与不同压力的气源相通，轴向加载盘通过第一加载腔和第二加载腔之间的气压压差来实现不同载荷大小的轴向加载。

进一步地，在模拟机匣内形成有试验轴承腔体和支承轴承腔体，试验轴承腔体和支承轴承腔体之间设有第一封严篦齿和第二封严篦齿，第一封严篦齿和第二封严篦齿之间形成封严腔，封严腔用于连接增压空气气源。

本实用新型还提供了一种检测试验系统，其包括试验油箱、收集箱以及上述的润滑油高温沉积特性检测试验装置，试验油箱用于向试验轴承提供润滑油，收集箱用于收集从第一回油口和第二回油口流出的润滑油。

进一步地，试验油箱内设有润滑油加热机构，用于将润滑油加热至预设温度。

进一步地，收集箱的出油口与试验油箱相通。

进一步地，在收集箱与试验油箱的通路上设有第一油滤，和/或，在润滑油高温沉积特性检测试验装置与试验油箱的通路上设有第二油滤。

由此，基于上述技术方案，本实用新型润滑油高温沉积特性检测试验装置通过在模拟机匣位于试验轴承的轴向两侧位置处分别设置第一回油口和第二回油口，从试验轴承的轴向两侧流出的润滑油分别从第一回油口和第二回油口流出供分析用，从而准确检测润滑油高温沉积特性，本实用新型提供的检测试验系统也相应地具有上述有益技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型润滑油高温沉积特性检测试验装置实施例的剖视结构示意图；

图2为本实用新型检测试验系统的结构原理示意图。

各附图标记分别代表：

1、电机；2、轴向支承轴承；3、径向支承轴承；4、活塞；5、第一封严篦齿；6、进气管；7、第二封严篦齿；8、热电偶；9、电加热器；10、供油管；11、第一气压管路；12、第二气压管路；13、第一轴承座分体；14、轴承内环；15、第二轴承座分体；16、润滑油流道；17、联轴器；18、径向加载气缸；19、第一回油口；20、试验轴承；21、第二回油口；22、导油器件；23、第一加载腔；24、第二加载腔；25、喷嘴；26、轴向加载盘；27、加热器座；28、轴承外环；29、端盖；30、封严腔；31、支承轴承腔体；32、试验轴承腔体；33、试验轴；34、模拟机匣；40、试验油箱；41、增压泵；42、回油泵；43、第一油滤；44、第二油滤；45、润滑油加热机构；46、收集箱；100、润滑油高温沉积特性检测试验装置。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型的具体实施方式是为了便于对本实用新型的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的说明并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所述的本实用新型的实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本实用新型润滑油高温沉积特性检测试验装置一个示意性的实施例中，如图1所示，润滑油高温沉积特性检测试验装置100包括：模拟机匣34、试验轴承20以及试验轴承座，试验轴承座用于安装试验轴33，试验轴承座通过试验轴承20安装在模拟机匣34内，在模拟机匣34位于试验轴承20的轴向两侧位置处分别设有第一回油口19和第二回油口21，用于分别收集从试验轴承20的轴向两侧流出的润滑油。

在该示意性的实施例中，通过在模拟机匣34位于试验轴承20的轴向两侧位置处分别设置第一回油口19和第二回油口21，从试验轴承20的轴向两侧流出的润滑油分别从第一回油口19和第二回油口21流出供分析用，从而准确检测润滑油高温沉积特性，润滑油高温沉积特性检测试验装置可以在地面台架就对润滑油的高温特性进行验证，以确认所用润滑油能够满足实际发动机的要求，避免发动机实际工作时因润滑油高温特性不满足要求而导致发动机轴承发生故障进而影响飞行安全。

其中具体地，如图1所示，试验轴33由电机1通过联轴器17驱动，试验轴承座包括第一轴承座分体13和第二轴承座分体15，这样可以便于拆卸更换试验轴承20。

在一些实施例中，如图1所示，润滑油高温沉积特性检测试验装置100还包括电加热器9，用于将试验轴承20的试验轴承外环28加热至预设温度，试验轴承20通过电加热器9与模拟机匣34连接安装，电加热器9可将试验轴承外环28的温度加热至指定的预设温度，通常在200℃～260℃，电加热器9具体包括加热器座27、加热部件以及位于加热器座27一侧的端盖29，以便于试验轴承20在试验后可随时单独拆卸下进行检查。

具体地或进一步地，电加热器9与试验轴承20的轴承外环28相连接，电加热器9的加热部件在轴承外环28的轴向上均匀分布，保证轴承外环28的均匀受热。

在一些进一步的实施例中，如图1所示，在电加热器9的周向上均匀分布有至少3个热电偶8，用于检测轴承外环28的温度，热电偶8的头部与轴承外环28接触。

试验轴承20的供油方式采用环下供油，在一些实施例中，如图1所示，试验轴承座内设有与试验轴承20的轴承内环14的内圈流道相通的润滑油流道16，润滑油高温沉积特性检测试验装置100还包括设置在模拟机匣34内的导油器件22和供油管10，供油管10上设有喷嘴25，一旦试验装置开始运转，试验轴33转动，供油管10通过喷嘴25将润滑油喷射至导油器件22，导油器件22将润滑油导入至润滑油流道16并在离心力的作用下经由润滑油流道16流至轴承内环14的内圈流道继而通过轴承内环14的开孔流至试验轴承20的滚动体，滚动体高速转动时润滑油飞溅，并在重力作用下润滑油流至试验轴承20的最底端的轴向两侧并分别通过第一回油口19和第二回油口21流出。

为了能够准确模拟真实轴承的载荷情况，在一些实施例中，如图1所示，润滑油高温沉积特性检测试验装置100还包括设置在模拟机匣34内的径向支承轴承3、轴向支承轴承2、径向加载机构以及轴向加载机构，轴向支承轴承2和径向支承轴承3用于分别承载试验轴33的轴向载荷和径向载荷，径向加载机构和轴向加载机构分别用于对试验轴33进行径向加载和轴向加载。

径向支承轴承3和轴向支承轴承2有单独的滑油系统进行润滑，在此不对其进行具体说明。

作为径向加载机构的一种优选实现方式，如图1所示，径向加载机构包括活塞4和径向加载气缸18，活塞4通过作用在径向支承轴承3的外环上来实现不同载荷大小的径向加载。通过活塞4给径向支承轴承3的外环施加一个垂直向下的力，引起试验轴33轻微地向下位移，从而实现对试验轴33的径向加载。

作为轴向加载机构的一种优选实现方式，如图1所示，轴向加载机构包括轴向加载盘26和形成于轴向加载盘26轴向两侧的第一加载腔23和第二加载腔24，第一加载腔23和第二加载腔24分别与不同压力的气源相通，轴向加载盘26通过第一加载腔23和第二加载腔24之间的气压压差来实现不同载荷大小的轴向加载。第一加载腔23和第二加载腔24通过轴向加载盘26上的三处蓖齿进行密封，轴向加载盘26随着试验轴33一起旋转，第一加载腔23和第二加载腔24分别连接第一气压管路11和第二气压管路12，第一气压管路11和第二气压管路12连接不同压力的空气源，通过空气源的压差来控制轴向载荷的大小。

在一些实施例中，如图1所示，在模拟机匣34内形成有试验轴承腔体32和支承轴承腔体31，试验轴承腔体32和支承轴承腔体31之间设有第一封严篦齿5和第二封严篦齿7，防止试验轴承腔体32和支承轴承腔体31之间的润滑油相互掺混。第一封严篦齿5和第二封严篦齿7之间形成封严腔30，封严腔30用于连接增压空气气源，封严腔30通过进气管6连接增压空气，增压空气压力比大气环境压力高5kPa～50kPa。

本实用新型还提供了一种检测试验系统，如图2所示，其包括试验油箱40、增压泵41、回油泵42、收集箱46以及上述的润滑油高温沉积特性检测试验装置100，试验用的润滑油储存在试验油箱40内，试验油箱40通过增压泵41将润滑油抽吸至供油管10以向试验轴承20提供润滑油，收集箱46用于收集从第一回油口19和第二回油口21流出的润滑油。由于本实用新型润滑油高温沉积特性检测试验装置能够准确检测润滑油高温沉积特性，相应地，本实用新型检测试验系统也具有上述的有益技术效果，在此不再赘述。

在一些实施例中，试验油箱40内设有润滑油加热机构45，用于将润滑油加热至预设温度，以准确模拟润滑油的温度。进一步地，收集箱46的出油口与试验油箱40相通，润滑油从第一回油口19和第二回油口21依靠重力向下流动至收集箱46，并通过回油泵42抽吸回到试验油箱40。在一些改进的实施例中，在收集箱46与试验油箱40的通路上设有第一油滤43，和/或，在润滑油高温沉积特性检测试验装置100与试验油箱40的通路上设有第二油滤44。第一油滤43的过滤精度为100目，第二油滤44的过滤精度为40目。

航空涡轮发动机润滑油在某一苛刻试验条件下试验若干小时，试验期间每隔一定时间以及试验结束时，油样要测定与新油相比的物理和化学变化。试验结束时，目测检查聚集在轴承和轴承套上的沉积物。通过称重第一油滤43和第二油滤44，得到试验润滑油的相对油泥形成趋势的附加数据。

下面以图1和图2所示的实施例为例来说明本实用新型检测试验系统的检测过程如下：

首先在试验轴承20安装前，必须检查轴承有无机械损伤。确认无问题后，将轴承外环28轻轻地压入加热器座27，同时将轴承内环14卡在第一轴承座分体内后，将第二轴承座分体15推入并将轴承内环14固定住。

试验轴承组装完成后，往径向加载气缸18内通入一定的空气压力，通常在300kPa～500kPa，并手动转动试验轴33，检查摩擦情况，无问题后，将试验油箱40加满待试验润滑油，在试验油箱40内利用润滑油加热机构45将油加热到120℃左右，然后循环工作20min，继而从试验油箱40、第一油滤43和第二油滤44放出所有润滑油，随后将新试验润滑油重新填满试验油箱40，并将试验轴33连接电机1准备试验。

启动电机1，带动试验轴33旋转至固定转速，通常在12000转/分钟～20000转/分钟。此时试验油滑油系统也同时工作。通过润滑油加热机构45使喷嘴25的入口油温达到204℃，同时调节电加热器9使热电偶8显示温度为240～260℃。试验时间持续100小时，在每24小时运转后，至少有7小时停车时间。完成后关闭电机1，停车。当系统冷却至室温后，将试验油箱40和系统中的试验润滑油放到一个清洁容器中，供分析用。实验后主要检查试验轴承20表面以及第一油滤43和第二油滤44收集到的油泥情况并进行分析。

以上结合的实施例对于本实用新型的实施方式做出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和实质精神的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、等效替换和变型仍落入在本实用新型的保护范围之内。