本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、關(guān)于轉(zhuǎn)靜子部件碰磨故障的研究是航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域一個(gè)非常重要的研究方向。根據(jù)適航條款第33.27條第(c)(2)(vi)項(xiàng)規(guī)定，要求確定在發(fā)動(dòng)機(jī)典型安裝方式中，任一部件或系統(tǒng)失效并和飛行前例行檢查中或正常飛行使用期間一般不予以檢測(cè)的部件或系統(tǒng)發(fā)生的任一故障相組合時(shí)，所導(dǎo)致的最高轉(zhuǎn)速。

2、當(dāng)故障形式為低壓渦輪軸失效時(shí)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子會(huì)由于瞬間產(chǎn)生的軸向載荷而與靜子發(fā)生嚴(yán)重的碰磨，從而使整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)失效。開展發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪軸失效后轉(zhuǎn)靜子碰磨試驗(yàn)，可用以確定轉(zhuǎn)子在該故障形式下的最高轉(zhuǎn)速。

3、為了在模擬試驗(yàn)條件下對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)靜子碰磨故障進(jìn)行研究，必須具備給轉(zhuǎn)子施加瞬時(shí)軸向力的方法。目前國內(nèi)有許多研究發(fā)明提供了給旋轉(zhuǎn)部件施加軸向力的方法，但都只能夠以預(yù)加載的形式提供軸向載荷，且在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中無法瞬間改變軸向載荷的大小和方向。

4、有鑒于此，本申請(qǐng)的發(fā)明人設(shè)計(jì)了一種旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置及方法，以期克服上述技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中只能夠以預(yù)加載的形式提供軸向載荷，且在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中無法瞬間改變軸向載荷的大小和方向的缺陷，提供一種旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置及方法。

2、本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：

3、本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置，其特點(diǎn)在于，所述加載裝置包括氣壓加載裝置、液壓加載裝置和支架，氣壓加載裝置包括氣壓加載盤和氣壓加載腔，所述氣壓加載盤固定設(shè)置在被試轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的第一端部，在所述被試轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與所述被試轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)；所述氣壓加載腔套設(shè)于所述被試轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的第一端部，所述氣壓加載盤、所述氣壓加載腔和所述被試轉(zhuǎn)子軸形成密閉的氣壓腔室；液壓加載裝置包括液壓加載盤和液壓加載腔，所述液壓加載盤固定設(shè)置在被試轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的第二端部，在所述被試轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與所述被試轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)；所述液壓加載腔套設(shè)于所述被試轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的第二端部，所述液壓加載盤、所述液壓加載腔和所述被試轉(zhuǎn)子軸形成密閉的液壓腔室；支架用于連接固定所述氣壓加載腔、所述液壓加載腔和轉(zhuǎn)子安裝平臺(tái)。

4、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述氣壓加載盤為盤狀結(jié)構(gòu)，所述液壓加載腔為空心圓筒結(jié)構(gòu)，所述液壓加載腔包括進(jìn)油口和出油口，所述進(jìn)油口設(shè)置在所述液壓加載腔的上部；所述出油口設(shè)置在所述液壓加載腔的下部。

5、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述進(jìn)油口上設(shè)置有進(jìn)油閥；所述出油口上設(shè)置有泄油閥。

6、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述液壓加載腔的軸向端面上設(shè)置有液壓加載端力傳感器。

7、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述液壓加載腔與所述被試轉(zhuǎn)子軸的接觸面上設(shè)置第一環(huán)狀油密封；所述液壓加載腔與所述液壓加載盤的接觸面上設(shè)置第二環(huán)狀油密封。

8、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述氣壓加載盤為盤狀結(jié)構(gòu)，所述氣壓加載腔包括主腔室和副腔室，副腔室的直徑小于主腔室的直徑，副腔室的內(nèi)壁與所述氣壓加載盤的邊緣接觸。

9、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述氣壓加載腔包括進(jìn)氣口和出氣口，所述進(jìn)氣口設(shè)置在所述氣壓加載腔的主腔室上部；所述出氣口設(shè)置在所述氣壓加載腔的主腔室下部。

10、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述進(jìn)氣口上設(shè)置有進(jìn)氣閥；所述出氣口上設(shè)置有泄氣閥。

11、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述氣壓加載腔的軸向端面上設(shè)置有氣壓加載端力傳感器。

12、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述氣壓加載腔與所述被試轉(zhuǎn)子軸的接觸面上設(shè)置第一環(huán)狀氣密封；所述氣壓加載腔與所述氣壓加載盤的接觸面上設(shè)置第二環(huán)狀氣密封。

13、本發(fā)明還提供一種轉(zhuǎn)子試驗(yàn)方法，其特點(diǎn)在于，所述試驗(yàn)方法使用如上所述的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置，所述試驗(yàn)方法包括如下步驟：s1、設(shè)定被試轉(zhuǎn)子要求施加的預(yù)軸向力為fp、瞬時(shí)軸向力為fi；s2、被試轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)前，打開進(jìn)氣閥及進(jìn)油閥，關(guān)閉泄氣閥及泄油閥；s3、根據(jù)f1與f(a)之間的關(guān)系、f2與f(l)之間的關(guān)系，通過調(diào)節(jié)氣壓加載裝置中氣體的壓力及液壓加載裝置中液體的壓力，使氣壓加載端提供的軸向力f(a)和液壓加載端提供的軸向力f(l)達(dá)到目標(biāo)值，即f(a)與f(l)的合力為fp，f(a)為fi；s4、運(yùn)轉(zhuǎn)被試轉(zhuǎn)子，將被試轉(zhuǎn)子升速至試驗(yàn)所需的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，升速過程中實(shí)時(shí)讀取氣壓加載端力傳感器示數(shù)f1和液壓加載端力傳感器示數(shù)f2的變化；s5、在被試轉(zhuǎn)子到達(dá)試驗(yàn)所需的目標(biāo)轉(zhuǎn)速后，若f1與f2發(fā)生變化，則微調(diào)氣壓加載裝置中氣體的壓力及液壓加載裝置中液體的壓力，使其恢復(fù)至試驗(yàn)所需的目標(biāo)值；s6、關(guān)閉進(jìn)油閥，打開泄油閥，卸除液壓加載端提供的軸向力f(l)，被試轉(zhuǎn)子瞬間承受氣壓加載端提供的軸向力f(a)。

14、本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：

15、本發(fā)明旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置及方法至少具備如下優(yōu)勢(shì)：

16、一、本發(fā)明的軸向力加載裝置在給轉(zhuǎn)子預(yù)施加軸向載荷時(shí)，不僅可以調(diào)節(jié)其大小，而且可以調(diào)節(jié)其方向。

17、二、本發(fā)明的軸向力加載裝置能在轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)瞬間形成一個(gè)指定大小和方向的軸向載荷。

18、三、本發(fā)明的軸向力加載裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)普通的臥式旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)器或轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行簡(jiǎn)單改造即可實(shí)現(xiàn)。

19、四、本發(fā)明的轉(zhuǎn)子試驗(yàn)方法可以在轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為其提供瞬時(shí)軸向力，且軸向力的大小和方向可瞬時(shí)調(diào)節(jié)，以模擬復(fù)雜的真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)失效工況，來滿足對(duì)轉(zhuǎn)靜子碰磨故障的研究要求。

技術(shù)特征：

1.一種旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置，其特征在于，所述加載裝置包括：

2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置，其特征在于，所述氣壓加載盤為盤狀結(jié)構(gòu)，所述液壓加載腔為空心圓筒結(jié)構(gòu)，所述液壓加載腔包括進(jìn)油口和出油口，所述進(jìn)油口設(shè)置在所述液壓加載腔的上部；所述出油口設(shè)置在所述液壓加載腔的下部。

3.如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置，其特征在于，所述進(jìn)油口上設(shè)置有進(jìn)油閥；所述出油口上設(shè)置有泄油閥。

4.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置，其特征在于，所述液壓加載腔的軸向端面上設(shè)置有液壓加載端力傳感器。

5.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置，其特征在于，所述液壓加載腔與所述被試轉(zhuǎn)子軸的接觸面上設(shè)置第一環(huán)狀油密封；所述液壓加載腔與所述液壓加載盤的接觸面上設(shè)置第二環(huán)狀油密封。

6.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置，其特征在于，所述氣壓加載盤為盤狀結(jié)構(gòu)，所述氣壓加載腔包括主腔室和副腔室，副腔室的直徑小于主腔室的直徑，副腔室的內(nèi)壁與所述氣壓加載盤的邊緣接觸。

7.如權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置，其特征在于，所述氣壓加載腔包括進(jìn)氣口和出氣口，所述進(jìn)氣口設(shè)置在所述氣壓加載腔的主腔室上部；所述出氣口設(shè)置在所述氣壓加載腔的主腔室下部。

8.如權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置，其特征在于，所述進(jìn)氣口上設(shè)置有進(jìn)氣閥；所述出氣口上設(shè)置有泄氣閥。

9.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置，其特征在于，所述氣壓加載腔的軸向端面上設(shè)置有氣壓加載端力傳感器。

10.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置，其特征在于，所述氣壓加載腔與所述被試轉(zhuǎn)子軸的接觸面上設(shè)置第一環(huán)狀氣密封；所述氣壓加載腔與所述氣壓加載盤的接觸面上設(shè)置第二環(huán)狀氣密封。

11.一種轉(zhuǎn)子試驗(yàn)方法，其特征在于，所述試驗(yàn)方法使用如權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置，所述試驗(yàn)方法包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)狀態(tài)瞬時(shí)軸向力加載裝置及方法，加載裝置包括氣壓加載裝置、液壓加載裝置和支架，氣壓加載裝置包括氣壓加載盤和氣壓加載腔，氣壓加載盤固定設(shè)置在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的第一端部，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)；氣壓加載腔套設(shè)于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的第一端部，氣壓加載盤、氣壓加載腔和轉(zhuǎn)子軸形成密閉的氣壓腔室；液壓加載裝置包括液壓加載盤和液壓加載腔，液壓加載盤固定設(shè)置在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的第二端部，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)；液壓加載腔套設(shè)于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的第二端部，液壓加載盤、液壓加載腔和轉(zhuǎn)子軸形成密閉的液壓腔室；支架用于連接固定氣壓加載腔、液壓加載腔和轉(zhuǎn)子安裝平臺(tái)。可以在轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為其提供瞬時(shí)軸向力，滿足對(duì)轉(zhuǎn)靜子碰磨故障的研究要求。

技術(shù)研發(fā)人員：毛陽,袁征宇,劉志強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8