一种航空发动机双转子系统碰摩试验装置

1.本发明属于机械测试领域，具体涉及一种航空发动机双转子系统碰摩试验装置。


背景技术：

2.航空发动机为飞机的动力来源，其可靠性直接影响飞机的安全飞行。随着我国航空工业的迅速发展，航空发动机为了追求高速、高推重比，多采用双转子结构，即低压转子转轴穿过高压转子转轴，高低压转轴通过中介轴承联接的结构。而航空发动机除了有双转子结构以外，双转子上有叶片，且双转子支承于机匣之上，因此双转子的叶片在航空发动机运行的过程中可能会与静子机匣产生碰摩。然而航空发动机的结构复杂，振动源多，这给航空发动机的故障监测带来了相应的困难。因此，厘清航空发动机的工作机理，监测关键部位的运行状态，对航空发动机的故障诊断十分重要。
3.目前的技术是将碰摩体装卡于机匣之上，这样只能测定固定材料在固定转静间隙下的碰摩故障，也只能模拟局部点碰摩的情况，碰摩体更换也较为麻烦。


技术实现要素：

4.本发明为解决上述技术问题，进而提供了一种发动机实验台轴承滑油热循环测量系统。
5.本发明涉及一种航空发动机双转子系统碰摩试验装置，所述装置包括低压转子16、高压转子17、低压压气机支承2、高压压气机支承6、高压涡轮支承10、中介轴承13、低压转子联轴器1、高压转子联轴器8、传动齿轮箱9、内涵机匣5和外涵机匣3；
6.低压转子16通过低压压气机联轴器1与电机相连接，高压转子17套过低压转子16转轴并通过中介轴承13支承于低压转子16上，并且可由高压转子联轴器8及传动齿轮箱9与电机相连；低压转子16通过低压压气机支承2支承于外涵机匣3上，高压转子17通过高压压气机支承6和高压涡轮支承10支承于内涵机匣5之上，外涵机匣3支承于刚性基座上；
7.低压转子16包括转轴与两个转盘，两个转盘分别通过螺栓与低压压气机叶片4及低压涡轮叶片12相连，所述转盘上具有封严篦齿20，封严篦齿20通过螺栓及垫片来调整外伸量；高压转子17包括转轴与两个转盘，两个转盘分别通过螺栓与高压压气机叶片7和高压涡轮叶片11相连，所述转盘上具有封严篦齿20。
8.进一步地，所述内涵机匣5沿轴向嵌入碰摩体b15和碰摩体c18，并通过轴向嵌入量调整位置，进而控制碰摩间隙；外涵机匣3上嵌入碰摩体a14和碰摩体d 21，并通过轴向嵌入量来调整位置进而控制碰摩间隙；局部碰摩装置22置于外涵机匣3上，通过固定螺栓25与碰摩装置主体26相连，碰摩主体26内有旋进螺栓24，通过外接步进电机控制旋进螺栓24旋进或旋出，进而控制碰摩顶杆27的进给量。
9.进一步地，所述碰摩体a14、碰摩体b15、碰摩体c18、碰摩体d 21均为环形，连接于外涵机匣3和内涵机匣5上，所述碰摩体a14、碰摩体b15、碰摩体c18、碰摩体d21上均有斜坡，运用液压装置将碰摩体沿轴向压入时，转子叶片与外涵机匣3或内涵机匣5的间隙减小。
10.进一步地，外涵机匣3侧面设有开孔和局部碰摩装置23，局部碰摩装置23包括电机旋进螺栓24、固定螺栓25、碰摩装置主体26以及碰摩顶杆27，通过步进电机使电机旋进螺栓24顶住碰摩顶杆27向外涵机匣3内行进，从而使低压压气机叶片4的转子与静子间隙减小，转静间隙减小量等于碰摩顶杆行进量。
11.进一步地，在转盘22处用固定有封严篦齿20，封严篦齿20与转盘22之间通过增减垫片来改变封严篦齿沿轴向的位置，封严篦齿对应处的封严静子19是斜坡装置，增加垫片使封严篦齿与封严静子的间隙减小。
12.有益效果
13.发明的装置具有与真实航空发动机相似的结构，尤其是中介轴承与机匣，进而能够反映航空发动机的动力学特性，同时具有多种碰摩部件，可以进行双转子轮盘叶片与机匣的碰摩以及封严篦齿盘与机匣的碰摩，除了能够进行局部点碰摩模拟以外，还能模拟全周碰摩的情况，同时碰摩体更换方便，转静间隙可调。能够反映航空发动机多种碰摩故障下的动力学特性。整体结构科学，易于加工，拆装方便，容易普及推广。
14.本发明保有了航空发动机的主要结构部件，在高低压转子以及机匣上均可布置相应测点，进而能够测量航空发动机双转子系统的不平衡响应、中介轴承故障特征以及航空发动机转静碰摩故障特征。通过在机匣上装卡圆环型带有斜坡的碰摩体，通过液压装置压入以调整转静间隙，来模拟航空发动机双转子轮盘叶片与静子的全周碰摩情况下航空发动机的动力学特性。
附图说明
15.图1为本发明整体结构示意图；
16.图2为本发明局部碰摩装置位置示意图；
17.图3为本发明局部碰摩装置结构示意图。
18.附图标号如下：
19.1低压压气机联轴器、2低压压气机支承、3外涵机匣、4低压压气机叶片、5内涵机匣、6高压压气机支承、7高压压气机叶片、8高压转子联轴器、9传动齿轮箱、10高压转子涡轮支承、11高压涡轮叶片、12低压涡轮叶片、13中介轴承、14碰摩体a、15碰摩体b、16低压转子、17高压转子、18碰摩体c、19封严静子、20封严篦齿、21碰摩体d、22、转盘、23局部碰摩装置、24电机旋进螺栓、25固定螺栓、26碰摩装置主体、27碰摩顶杆。
具体实施方式
20.以下结合图1至3对本实施方式进行具体说明。
21.本发明涉及一种航空发动机双转子系统碰摩试验装置，包括低压转子16、高压转子17、低压压气机支承2、高压压气机支承6、高压涡轮支承10、中介轴承13、低压转子联轴器1、高压转子联轴器8、传动齿轮箱9、内涵机匣5和外涵机匣3。低压转子16通过低压压气机联轴器1与电机相连接，高压转子17套过低压转子16转轴并通过中介轴承13支承于低压转子16上，并且可由高压转子联轴器8及传动齿轮箱9与电机相连。低压转子16通过低压压气机支承2支承于外涵机匣3上，高压转子17通过高压压气机支承6和高压涡轮支承10支承于内涵机匣5之上，外涵机匣3支承于刚性基座上。
22.低压转子16包括转轴与两个转盘，两个转盘分别通过螺栓与低压压气机叶片4及低压涡轮叶片12相连，转盘上具有封严篦齿20，封严篦齿20通过螺栓及垫片来调整外伸量；高压转子17包括转轴与两个转盘，两个转盘分别通过螺栓与高压压气机叶片7和高压涡轮叶片11相连，所述转盘上具有封严篦齿20。内涵机匣5沿轴向嵌入碰摩体b15和碰摩体c18，并通过轴向嵌入量调整位置，进而控制碰摩间隙；外涵机匣3上嵌入碰摩体a14和碰摩体d 21，并通过轴向嵌入量来调整位置进而控制碰摩间隙；局部碰摩装置22置于外涵机匣3上，通过固定螺栓25与碰摩装置主体26相连，碰摩主体26内有旋进螺栓24，通过外接步进电机控制旋进螺栓24旋进或旋出，进而影响碰摩顶杆27的进给量，控制碰摩间隙。碰摩体a14、碰摩体b15、碰摩体c18、碰摩体d 21均为环形，连接于外涵机匣3和内涵机匣5上，所述碰摩体a14、碰摩体b15、碰摩体c18、碰摩体d21上均有斜坡，运用液压装置将碰摩体沿轴向压入时，转子叶片与外涵机匣3或内涵机匣5的间隙将减小，减小的间隙量与轴向压入的距离相关，从而确定转静间隙。
23.外涵机匣3侧面设有开孔和局部碰摩装置23，局部碰摩装置23包括电机旋进螺栓24、固定螺栓25、碰摩装置主体26以及碰摩顶杆27，通过步进电机使电机旋进螺栓24顶住碰摩顶杆27向外涵机匣3内行进，从而使低压压气机叶片4的转子与静子间隙减小，转静间隙减小量等于碰摩顶杆行进量。在转盘22处用固定有封严篦齿20，封严篦齿20与转盘22之间通过增减垫片来改变封严篦齿沿轴向的位置，封严篦齿对应处的封严静子19是斜坡装置，增加垫片使封严篦齿与封严静子的间隙减小。
24.安装说明
25.低压转子15具有一根转轴与两个转盘，其中两个转盘上分别通过螺栓与低压压气机叶片4及低压涡轮叶片11相连，每个转盘上都具有封严篦齿18，封严篦齿可以通过螺栓及垫片来调整外伸量。高压转子16同样具有一根转轴与两个转盘，其中两个转盘上也分别通过螺栓与高压压气机叶片7和高压涡轮叶片10相连，同样每个转盘上都具有封严篦齿18。低压转子15通过低压压气机联轴器1与电机相连接，高压转子16套过低压转子15转轴并通过中介轴承12支承于低压转子15上，并且可由高压转子联轴器及传动齿轮箱8与电机相连。低压转子15通过低压压气机支承2支承于外涵机匣3上，高压转子16通过高压压气机支承6和高压涡轮支承9支承于内涵机匣5之上。
26.内涵机匣5上可沿轴向嵌入碰摩体b14和碰摩体c17，并可通过轴向的嵌入量来调整位置进而控制碰摩间隙。外涵机匣3上可嵌入碰摩体a13和碰摩体d19，同样可通过轴向嵌入量来调整位置进而控制碰摩间隙。
27.局部碰摩装置20位于外涵机匣3上，通过固定螺栓22与碰摩装置主体23相连，碰摩主体23内有一旋进螺栓21，可通过外接步进电机控制旋进螺栓21旋进或旋出，进而影响碰摩顶杆24的进给量，控制碰摩间隙。
28.上述内容仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。