CN102564764B - 航空发动机主轴轴承试验机 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空轴承检测技术，提出的一种航空发动机主轴轴承试验机所具有的试验机构主要包括试验轴承(15)的悬臂支撑机构、对试验轴承(15)施加变化的扭矩和大小交变的轴向、径向加载机构、驱动机构、传动机构及用于对试验轴承(15)进行加热的加热装置(23)和检测采集装置；所述的传动轴(5)为两种，其中一种传动轴用于试验轴承的低载荷高转速的测试，另一种传动轴为固定结构，用于试验轴承的直径范围为100mm以上的轴承；转速范围为25000rpm以下轴承的试验。本发明通过两套试验机构的三组传动轴增大了本试验机试验轴承的测试范围。

Description

航空发动机主轴轴承试验机

技术领域

本发明属于航空轴承检测技术，主要涉及一种航空发动机主轴轴承试验机。

技术背景

航空发动机主轴轴承是航空发动机的重要传动组件，随着航空工业的发展，航空发动机主轴轴承也一直在完善与改进，由最初的低转速，低载荷到如今的高转速，高载荷。航空发动机主轴轴承在航空发动机的运行中起着至关重要的作用，在航空发动机的工作过程中，航空发动机主轴轴承不但承受着高转速、高载荷、同时还要在高温度的环境中进行长时间的运转。为了提高航空发动机的工作质量，首先要提高航空发动机主轴轴承的转速、载荷性能参数。而目前尚无有设计合理的航空发动机主轴轴承试验机与较为科学、合理的试验检测方法，在一定程度上节制了航空发动机主轴轴承检测与试验进度，从而制约了航空发动机主轴轴承性能参数的改进与完善的步伐。

现有技术中航空发动机主轴轴承试样机中的试验机构一般采用固定在床身上的传动轴系，只能用于某个轴承尺寸内试验轴承的高转速测试或高载荷测试，结构较为单一，在一定程度上制约了航空发动机主轴轴承性能参数的改进与完善的步伐。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种航空发动机主轴轴承试验机。

本发明为完成上述发明目的采用如下技术方案：

一种航空发动机主轴轴承试验机，所述主轴轴承试验机所具有的试验机构主要包括试验轴承的悬臂支撑机构、对试验轴承施加变化的扭矩和大小交变的轴向、径向加载机构、驱动机构、传动机构及用于对试验轴承进行加热的加热装置和检测采集装置；所述的悬臂支撑机构用于对试验轴承定位并使试验轴承悬臂式结构位于试验轴的一端，构成试验轴承的内、外圈之间可相对旋转的结构；驱动机构所具有的电主轴与传动机构中的传动轴相连，所述的传动轴与试验轴承的试验轴相连，构成所述的试验轴承随电主轴的旋转而旋转的结构；所述的传动轴为两种，其中一种传动轴用于试验轴承的低载荷高转速的测试，试验轴承的直径范围为100mm以上的轴承；转速范围为25000rpm以下；另一种传动轴用于试验轴承的高载荷低转速的测试，试验轴承的直径范围100mm以下的轴承；转速范围转速范围为25000rpm以上。

所述的试验机构为两组，其中一组试验机构的传动轴用于试验轴承的直径范围100mm以下的轴承；转速范围转速范围为25000rpm以上。用于满足轴承试验时所需要的高转速或高载荷；另一组试验机构的传动轴为固定结构，用于试验轴承的直径范围为100mm以上的轴承；转速范围为25000rpm以下轴承的试验。

在所述传动轴的一端设置有呈悬臂式结构的试验轴承，即将试验轴承安装在加载外套内，试验轴承的内圈固定在试验轴上，试验轴连接在传动轴的端面上，通过传动轴使试验轴承的内圈做与实际工况转速相一致的旋转，来保证试验时所需的转速。

所述的轴向、径向加载机构中的轴向加载结构包括轴向加载油缸、与轴向加载油缸连接的轴向加载杆；所述的轴向加载杆与试验轴承压盖接触实现轴向加载；所述的径向加载结构包括径向加载油缸、与径向加载油缸连接的杆端关节轴承；所述的杆端关节轴承与连接在加载外套上的加载叉连接实现径向加载；所述的轴向加载油缸、径向加载油缸固定在试验机的床身上并可调整位置。

所设置的用于对试验轴承进行加热的加热装置串联在试验轴承的润滑油路上，用以实现试验轴承的加热与润滑。

所述的检测采集装置包括温度传感器和振动传感器，其中所述的温度传感器位于试验轴承非旋转外圈的加载套上；所设置的振动传感器固定在试验轴承非旋转外圈的加载套上。

本发明提出的一种航空发动机主轴轴承试验机通过两套试验机构的三组传动轴增大了本试验机试验轴承的测试范围，试验轴承在试验时呈悬臂式结构，内圈随电主轴转动，在转动的同时，同时或分别施加轴向载荷和径向载荷并使轴向载荷和径向载荷施加于试验轴承的外圈上；同时还可以通过串联在试验轴承润滑油路上的加热装置对试验轴承进行润滑和加热，并通过润滑系统喷射到试验轴承上模拟出航空发动机主轴轴承的实际工况进行试验；在试验轴承外圈加载外套上放置振动与温度传感器，温度传感器与试验轴承外圈相接触，采集试验轴承在试验时的工况数据，采集的温度、振动等信号数据送往计算机，由计算机进行分析判断，作出诊断，具有检测真实准确的特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中悬臂支撑机构的结构示意图。

图3为本发明中传动机构的结构示意图。

图4为本发明中轴向、径向加载机构的结构示意图。

图中：1、床身，2、电主轴，3、电主轴铸件箱，4、传动连接盘，5、传动轴，6、封油环，7、中间隔套，8、传动铸件箱，9、轴承衬套，10、支撑轴承，11、试验轴，12、试验轴承压盖，13、锁紧螺母，14、加载外套，15、试验轴承，16、轴向加载杆，17、第一压力传感器，18、轴向加载油缸，19、弱电箱，20、杆端关节轴承，21、第二压力传感器，22、径向加载油缸，23、加热装置。

具体实施方式

结合附图和具体实施例对本发明加以说明；

如图1所示，一种航空发动机主轴轴承试验机，所述主轴轴承试验机所具有的试验机构主要包括试验轴承15的悬臂支撑机构、对试验轴承15施加变化的扭矩和大小交变的轴向、径向加载机构、驱动机构、传动机构及用于对试验轴承进行加热的加热装置23和检测采集装置；所述的悬臂支撑机构用于对试验轴承15定位并使试验轴承15悬臂式结构位于试验轴11的一端，构成试验轴承15的内、外圈之间可相对旋转的结构；驱动机构所具有的电主轴2与传动机构中的传动轴5相连，所述的传动轴5与试验轴承15的试验轴11相连，构成所述的试验轴承15随电主轴的旋转而旋转的结构；所述的传动轴为两种，其中一种传动轴用于试验轴承的低载荷高转速的测试，用于试验轴承的直径范围为100mm以上的轴承；转速范围为25000rpm以下的试验轴承；另一种传动轴用于试验轴承的高载荷低转速的测试，试验轴承的直径范围100mm以下的轴承；转速范围转速范围为25000rpm以上。

所述的试验机构为两组，其中一组试验机构的传动轴用于试验轴承的直径范围100mm以下的轴承；转速范围转速范围为25000rpm以上。用于满足轴承试验时所需要的高转速或高载荷；另一组试验机构的传动轴为固定结构，用于试验轴承的直径范围为100mm以上的轴承；转速范围为25000rpm以下轴承的试验。

结合图1、图2，所述试验轴承的悬臂支撑机构具有用以将内圈固定在试验轴11上的锁紧螺母13，试验轴11连接在传动轴5的端面上，所述的传动轴5通过支撑轴承10支撑在试验轴承内；所述的试验轴承15安装在加载外套14内，并由试验轴承压盖12压紧，从而构成对试验轴承的悬臂式结构并使试验轴承的内圈随电主轴2旋转的结构。

结合图3，所述驱动机构的电机将动力传递给电主轴2，所述的电主轴2通过软绳与传动轴5连接，从而将转速传递给传动轴5，并由传动轴带动试验轴承的内圈旋转；结合图4，所述的轴向、径向加载机构中的轴向加载结构包括轴向加载油缸、与轴向加载油缸连接的轴向加载杆18；轴向载荷是通过轴向加载油缸18推动活塞杆端的球头加载杆16与试验轴承的压盖12相接触来实现的，加载中心并处于试验轴的中心线上；所述的径向加载结构包括径向加载油缸22、与径向加载油缸22连接的杆端关节轴承20，径向载荷是通过径向加载油缸22活塞拉动径向加载叉对加载外套14产生拉力，从而实现径向加载，径向加载垂直于试验轴的轴线，加载中心并与试验的中心一致；所述的轴向加载油缸18、径向加载油缸22固定在试验机的床身1上并可调整位置，即轴向与径向加载油缸都固定在加载三角架上，加载三角架与床身的连接为T型螺栓连接，在床身上开有长条T型孔，便于对不同型号试验轴承的轴向与径向加载位置调节，保证加载的精度；所设置的用于对试验轴承进行加热的加热装置串联在试验轴承的润滑油路上，用以实现试验轴承的加热与润滑；所设置的温度传感器位于试验轴承非旋转外圈的加载套上，直接与试验轴承外圈接触；所设置的振动传感器固定在试验轴承非旋转外圈的加载套上，由磁铁吸附上，对其振动信号进行采集。

所述加热装置为加热箱。

一种航空发动机主轴轴承试验方法，将试验轴承15呈悬臂式支撑在传动轴5的一端，即将试验轴承15安装在加载外套14内，试验轴承15的内圈固定在试验轴11上，试验轴11连接在传动轴5的端面上，构成试验轴承15的悬臂式结构；通过传动轴5使试验轴承的内圈做与实际工况转速相一致的旋转，来保证试验时所需的转速；传动轴5带动试验轴承15的转动是将电主轴2的转速通过软绳传递给传动轴5实现；可分别或同时对试验轴承15施加轴向载荷和径向载荷；对试验轴承15加载的轴向载荷是通过轴向加载油缸18、由连接在轴向加载油缸18上的轴向加载杆16与试验轴承压盖12接触实现；并在轴向加载油缸18与轴向加载杆16之间设置第一压力传感器17；对试验轴承加载的径向载荷是通过径向加载油缸22、由连接在径向加载油缸22上的杆端关节轴承20与连接在加载外套14上的加载叉连接实现；所述的轴向加载油缸18、径向加载油缸22固定在试验机的床身1上并可调整位置，从而将轴向加载负荷、径向加载负荷加载至试验轴承15的加载中心上；采用使试验轴承内圈旋转、外圈加载的工况下进行加热的加热装置23串联在试验轴承15的润滑油路上，润滑油进入加热装置内，加热后的润滑油喷射在试验轴承上，实现试验轴承的加热与润滑；通过设置在试验轴承非旋转外圈的加载外套上的温度传感器，采集试验轴承的温度信号，通过设置在试验轴承非旋转外圈的加载外套上的振动传感器，采集试验轴承的振动信号，并将试验轴承试验时内圈的转速，所施加的轴向载荷、径向载荷和在该试验工况时的温度信号、振动信号送至计算机，由计算机根据其试验程序程序软件对试验轴承在实验时的实际状况进行检测、判断。

Claims (6)

1.一种航空发动机主轴轴承试验机，所述主轴轴承试验机所具有的试验机构包括有：驱动机构，传动机构，检测采集装置，试验轴承(15)的悬臂支撑机构，对试验轴承(15)施加大小交替变化的扭矩的轴向、径向加载机构，及用于对试验轴承(15)进行加热的加热装置(23)；所述的悬臂支撑机构用于对试验轴承(15)定位并使试验轴承的悬臂支撑机构位于试验轴(11)的一端，构成试验轴承(15)的内、外圈之间可相对旋转的结构；所述驱动机构所具有的电主轴(2)与传动机构中的传动轴(5)相连，所述的传动轴(5)与试验轴承(15)的试验轴相连，构成所述的试验轴承(15)随电主轴(2)的旋转而旋转的结构；其特征在于：所述的传动轴(5)为两种，分别用于满足轴承试验时所需要的高转速或高载荷；其中一种传动轴用于试验轴承的低载荷高转速的测试，用于试验轴承的直径范围100mm以下的轴承，转速范围为25000rpm以上；另一种传动轴为固定结构，用于试验轴承的直径范围为100mm以上，转速范围为25000rpm以下轴承的试验。 

2.根据权利要求1所述的航空发动机主轴轴承试验机，其特征在于：所述的试验机构为两组，用于满足轴承试验时所需要的高转速或高载荷；其中一组试验机构的传动轴用于试验轴承的直径范围100mm以下的轴承，转速范围为25000rpm以上；另一组试验机构的传动轴为固定结构，用于试验轴承的直径范围为100mm以上，转速范围为25000rpm以下轴承的试验。 

3.根据权利要求1所述的航空发动机主轴轴承试验机，其特征在于：在所述传动轴(5)的一端设置有呈悬臂式结构的试验轴承(15)，即将试验轴承(15)安装在加载外套(14)内，试验轴承(15)的内圈固定在试验轴(11)上，试验轴(11)连接在传动轴(5)的端面上，通过传动轴(5)使试验轴承的内圈做与实际工况转速相一致的旋转，来保证试验时所需的转速。 

4.根据权利要求1所述的航空发动机主轴轴承试验机，其特征在于：所述的轴向、径向加载机构中的轴向加载结构包括轴向加载油缸(18)、与轴向加载油缸(18)连接的轴向加载杆(16)；轴向加载杆(16)与试验轴承压盖(12)接触实现轴向加载；径向加载结构包括径向加载油缸(22)、与径向加载油缸(22)连接的杆端关节轴承(20)；杆端关节轴承(20)与连接在加载外套(14)上的加载叉连接实现径向加载；所述的轴向加载油缸、径向加载油缸固定在试验机的床身上并可调整位置。 

5.根据权利要求1所述的航空发动机主轴轴承试验机，其特征在于：所设置的用于对试验轴承进行加热的加热装置(23)串联在试验轴承的润滑油路上，用以实现试验轴承的加热与润滑。 

6.根据权利要求1所述的航空发动机主轴轴承试验机，其特征在于：所述的检测采集装置包括温度传感器和振动传感器，其中所述的温度传感器位于试验轴承非旋转外圈的加载套上；所设置的振动传感器固定在试验轴承非旋转外圈的加载套上。