航空發(fā)動機中介軸承雙轉子試驗臺加載方法
【專利摘要】本發(fā)明一種航空發(fā)動機雙轉子試驗臺加載裝置屬于機械加工及工具領域，涉及一種航空發(fā)動機雙轉子試驗臺的加載方法。加載方法采用壓力傳感器、液壓系統(tǒng)和計算機控制程序組成的加載控制系統(tǒng)進行加載；數(shù)據(jù)采集卡通過網(wǎng)線和計算機相連，計算機18中裝有用lab view編寫的加載系統(tǒng)控制模塊，在數(shù)據(jù)采集分析時直接調用該模塊。加載方法的具體步驟是安裝加載系統(tǒng)，組裝加載控制系統(tǒng)，進行加載、卸載。該方法將加載系統(tǒng)控制程序兼容到采集分析程序里面實驗者根據(jù)實際信號以及工況及時調整載荷大小，加載控制簡單、準確、安全、平穩(wěn)地實現(xiàn)了對航空發(fā)動機中介軸承步進、步降的加載。
【專利說明】
航空發(fā)動機中介軸承雙轉子試驗臺加載方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于機械加工及工具領域，涉及一種航空發(fā)動機中介軸承雙轉子試驗臺加載方法。
【背景技術】
[0002]中介軸承被廣泛應用于各種機械設備中，并且中介軸承是機械設備中比較薄弱的環(huán)節(jié)，其性能好壞直接影響設備的運轉情況。因此模擬中介軸承實際工況下的研究尤為重要。航空發(fā)動機雙轉子試驗臺是根據(jù)航空發(fā)動機實際工況設計的，可以模擬復雜工況下轉子系統(tǒng)故障對中介軸承影響以及中介軸承典型故障、中介軸承斷油故障等典型故障。這些實驗研究對中介軸承在實際工況下的性能評估具有重要的作用。航空發(fā)動機雙轉子試驗臺采用中介軸承的支承方式，中介軸承用于連接高、低壓轉子軸，其外圈、內圈分別與高、低壓轉子軸同步旋轉，高、低壓轉子軸分別由高壓端電機和低壓端電機驅動。這就決定了在軸的另一端加載是不可行的。侯磊等人于2015年11月13日申請的專利號為201510816868.3的“基于雙轉子簡化動力學模型設計的航空發(fā)動機仿真實驗臺”的專利也是對中介軸承進行實驗?，F(xiàn)有的航空發(fā)動機雙轉子試驗臺的加載裝置存在以下不足:載荷只能在實驗之前設置無法在實驗的過程中根據(jù)反饋載荷時時調整，不能對加載裝置實現(xiàn)遠距離的控制，加載裝置所占空間比較大對測試裝置的安裝不利，加載裝置的控制部分無法集成模塊放到采集與分析程序里面等。這對中介軸承復雜工況下性能研究帶來困難以和可信性低，同時對中介軸承可靠性以及壽命預測帶來了困難。因此一套簡便、安全、平穩(wěn)的步進、步降并且實現(xiàn)方便安裝與遠距離控制的加載系統(tǒng)亟為重要。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術在時時變載荷與安全、平穩(wěn)等加載方面存在的不足，發(fā)明了一種航空發(fā)動機中介軸承雙轉子試驗臺加載方法，該方法采用壓力傳感器、液壓系統(tǒng)和計算機控制程序組成的控制系統(tǒng)進行加載，加載控制簡單、準確、安全、平穩(wěn)，實現(xiàn)了對航空發(fā)動機中介軸承步進、步降加載設計的加載方法。
[0004]本發(fā)明采用的技術方案是航空發(fā)動機中介軸承雙轉子試驗臺加載方法，其特征是，加載方法采用壓力傳感器、液壓系統(tǒng)和計算機控制程序組成的加載控制系統(tǒng)進行加載；數(shù)據(jù)采集卡通過網(wǎng)線和計算機相連，計算機18中裝有用lab view編寫的加載系統(tǒng)控制模塊，在數(shù)據(jù)采集分析時直接調用該模塊;加載方法的具體步驟如下:
[0005]步驟I:安裝加載系統(tǒng)
[0006]先將安裝有加載用軸承8的軸承支架10通過導向槽11安裝在實驗臺2上，并通過軸承端蓋將軸承固定在軸承支架10上;壓力傳感器19用強力膠固定在液壓桿22上的一端，壓力傳感器19的另一端通過強力膠固定在軸承支架10上，導向固定套20通過銷釘固定在軸承支架1上，擋圈21是焊接在液壓桿22上，當加載時擋圈21不起作用，當卸載時液壓桿22通過擋圈21和導向固定套20拉著軸承支架10往回走，起到防止拉傷和保護壓力傳感器19的作用;液壓缸23通過進油管24和回油管25與液壓站30連接；
[0007]步驟2:組裝加載控制系統(tǒng)
[0008]把用labview編寫的加載系統(tǒng)控制模塊裝到計算機18中；安裝在液壓站30上的進油栗26和回油栗29分別用對應的進油栗變頻器27和回油栗變頻器28控制；將進油、回油栗變頻器27、28的數(shù)據(jù)線和壓力傳感器的數(shù)據(jù)線連接到采集卡17上，采集卡17通過網(wǎng)線31連接到計算機18上。
[0009]步驟3:加載，先打開進油栗26、回油栗29以及進油栗變頻器27和回油栗變頻器28的電源，將高壓轉子軸驅動電機I和低壓轉子軸驅動電機16調整到相應的轉速，打開潤滑裝置;打開計算機，然后將加載系統(tǒng)控制模塊調出；
[0010]在電機旋轉5min后開始加載;實驗者根據(jù)實驗要求調整加載系統(tǒng)使壓力傳感器反饋到計算機18程序操作面板上的值為0，這時實驗者根據(jù)實驗需要在加載控制模塊中的輸入值框輸入一定值，控制模塊會以一個較高的頻率將輸入值和壓力傳感器19的反饋值作對比，由于實驗開始時反饋值為O，所以輸入值大于反饋值，加載控制模塊會自動打開進油栗變頻器27的開關，進油栗26打開，液壓油通過進油管24進入到液壓缸23中，通過活塞同棟液壓桿22向前運動，實現(xiàn)加載;載荷以一定的形式反饋到中介軸承7上，實現(xiàn)對中介軸承7的加載；
[0011 ]步驟4:結束實驗，實驗結束時在程序的輸入值框中輸入O，這時由于壓力傳感器19的反饋值大于輸入值，系統(tǒng)會自動將回油栗變頻器28打開，回油栗29打開，液壓缸23中的液壓油回到液壓站30中，實現(xiàn)卸載。直到壓力傳感器19反饋的壓力值為O完成卸載，軸承支架10回到實驗開始的位置防止試驗臺變形，整理試驗臺實驗結束。
[0012]本發(fā)明的有益效果是采用液壓加載和計算機控制程序組成的加載控制系統(tǒng)進行加載，實現(xiàn)了平穩(wěn)加載。加載系統(tǒng)將軸承套在低壓端軸上，并把軸承通過支架固定在實驗臺上限制其軸向移動，解決了直接在軸上加載對軸損傷的問題。實驗者可以根據(jù)壓力傳感器反饋到計算機的壓力值以及實際工況要求在計算機操作面板上輸入需要值，實現(xiàn)安全可靠的變載荷實驗，所占試驗臺空間小，不會影響采集裝置和供油裝置的布置，加載系統(tǒng)可以靈活拆卸，實驗者可以根據(jù)實驗的需要將該加載系統(tǒng)布置在相應位置，加載裝置控制程序兼容到采集分析程序里面實驗者根據(jù)實際信號以及工況及時調整載荷大小。加載控制簡單、準確、安全、平穩(wěn)地實現(xiàn)了對航空發(fā)動機中介軸承步進、步降的加載。
【附圖說明】
[0013]圖1為中介軸承雙轉子試驗臺的加載簡圖，圖2為加載控制系統(tǒng)的布局圖，圖3為圖2的K處局部放大圖，圖4為程序模塊控制加載裝置的流程圖。其中:1_高壓轉子軸驅動電機，2-試驗臺基座，3、5、15_左、中、右主軸承座，4-高壓轉子軸，6、12、14_左、中、右轉子，7-中介軸承，8-加載用軸承，9-加載端，10-軸承支架，11-徑向導向槽，13-低壓轉子軸，16-低壓轉子軸驅動電機，17-采集卡，18-計算機。19-壓力傳感器，20-導向固定套，21-擋圈，22-液壓桿，23-液壓缸，24-進油油管，25-回油油管，26-進油栗，27-進油栗變頻器，28-回油栗變頻器，29-回油栗，30-液壓站，31-網(wǎng)線。
【具體實施方式】
[0014]下面結合說明書附圖和技術方案對本發(fā)明做進一步闡述。
[0015]根據(jù)實驗要求，在實驗時載荷范圍為200N-5000N，進油栗26、回油栗29選擇型號為5HP-4PC05-43B0，進油、回油栗變頻器27、28選擇VF6004M21D，壓力傳感器19根據(jù)載荷范圍選擇型號為VF6004M21D。
[0016]實驗者根據(jù)試驗臺需要加載的位置，將裝有加載用軸承8的軸承支架10通過徑向導向槽11安裝在實驗臺的相應位置上，調整軸承支架10在徑向導向槽11中的位置，以實現(xiàn)軸向固定徑向導向的作用;加載用軸承8用軸承端蓋固定。擋圈21是焊接在液壓桿22上，當加載時擋圈21不起作用，當卸載時液壓桿22通過擋圈21和導向固定套20拉著軸承支架10往回走，起到防止拉傷和保護壓力傳感器19的作用;加載時載荷間接的施加到中介軸承上，由于軸承支架里的軸承和分析的中介軸承型號尺寸都不相同，不會對中介軸承的分析帶來干擾。壓力傳感器19 一端通過強力膠固定在液壓桿22上，另一端用強力膠固定在軸承支架10上，導向套20套在液壓桿22上內側與擋圈21接觸，并用銷釘固定在軸承支架10上。
[0017]調整好液壓站30，將壓力傳感器19的線連接到采集卡17上，并將進油栗變頻器27和回油栗變頻器28的數(shù)據(jù)線連接到采集卡17上，將采集卡的網(wǎng)線31連接到計算機18主機上。
[0018]打開計算機18并打開相應的控制程序，然后調出加載系統(tǒng)控制程序模塊，打開高壓轉子軸驅動電機I和低壓轉子軸驅動電機16，開始壓力傳感器是自由狀態(tài)，所以反饋到控制程序的時時壓力值是0，驅動電機運轉5min后開始在控制程序中輸入一定的壓力值，加載系統(tǒng)控制模塊會將輸入值和時時壓力值作對比，由于輸入值大于時時壓力值，加載系統(tǒng)控制模塊會自動把進油栗變頻器27打開，從而進油栗26打開，并開始加載。直到壓力傳感器19反饋的時時壓力值和輸入值相等，加載系統(tǒng)控制模塊自動把進油栗變頻器27關閉停止加載。在這期間根據(jù)需要改變壓力值，只需在控制面板的輸入值框里輸入該壓力值，則加載系統(tǒng)控制模塊會自動將該輸入值與壓力傳感器19反饋的時時壓力值作對比，若輸入值大則需要加載這時進油栗變頻器27打開，進油栗26開始工作。對試驗臺加載直到兩者值相等進油栗變頻器27關閉停止加載，若輸入值小于時時壓力值則需要卸載，回油栗變頻器28打開，回油栗29工作，對試驗臺卸載，直到兩者相等，回油栗變頻器28關閉停止卸載。
[0019]實驗結束時要在輸入值框里輸入0，加載系統(tǒng)控制模塊會把回油栗變頻器打開，回油栗開始工作，直到時時壓力值為零，使壓力傳感器回到自由狀態(tài)，同時加載系統(tǒng)回到實驗之前的位置防止試驗臺變形。
[0020]由于航空發(fā)動機中介軸承工況比較復雜，實驗時操作者根據(jù)需要在加載控制模塊中的輸入框中輸入相應的壓力值即可滿足實驗要求。
【主權項】
1.一種航空發(fā)動機中介軸承雙轉子試驗臺加載方法，其特征是，加載方法采用壓力傳感器、液壓系統(tǒng)和計算機控制程序組成的加載控制系統(tǒng)進行加載;數(shù)據(jù)采集卡通過數(shù)據(jù)線和計算機相連，計算機中裝有用lab view編寫的加載系統(tǒng)控制模塊，在數(shù)據(jù)采集分析時直接調用該模塊;加載方法的具體步驟如下: 步驟1:安裝加載系統(tǒng) 先將安裝有加載用軸承(8)的軸承支架(10)通過導向槽(11)安裝在試驗臺(2)上，并通過軸承端蓋將軸承固定在軸承支架(10)上;壓力傳感器(19)用強力膠固定在液壓桿(22)上的一端，壓力傳感器(19)的另一端通過強力膠固定在軸承支架(10)上，導向固定套(20)通過銷釘固定在軸承支架(10)上，擋圈(21)是焊接在液壓桿(22)上，液壓缸(23)通過進油管(24)和回油管(25)與液壓站(30)連接； 步驟2:組裝加載控制系統(tǒng) 把用lab view編寫的加載系統(tǒng)控制模塊裝到計算機(18)中；安裝在液壓站(30)上的進油栗(26)和回油栗(29)分別用對應的進油栗變頻器(27)和回油栗變頻器(28)控制；將進油、回油栗變頻器(27)、(28)的數(shù)據(jù)線和壓力傳感器的數(shù)據(jù)線連接到采集卡(17)上，采集卡(17)通過網(wǎng)線(31)連接到計算機(18)上。 步驟3:加載，先打開進油栗(26)、回油栗(29)以及進油栗變頻器(27)和回油栗變頻器(28)的電源，將高壓轉子軸驅動電機(I)和低壓轉子軸驅動電機(16)調整到相應的轉速，打開潤滑裝置;打開計算機，然后將加載系統(tǒng)控制模塊調出； 在電機旋轉5min后開始加載;實驗者根據(jù)實驗要求調整加載系統(tǒng)使壓力傳感器反饋到計算機(18)程序操作面板上的值為0，這時實驗者根據(jù)實驗需要在加載控制模塊中的輸入值框輸入一定值，控制模塊會以一個較高的頻率將輸入值和壓力傳感器(19)的反饋值作對比，由于實驗開始時反饋值為O，所以輸入值大于反饋值，加載控制模塊會自動打開進油栗變頻器(27)的開關，進油栗(26)打開，液壓油通過進油管(24)進入到液壓缸(23)中，通過活塞同棟液壓桿(22)向前運動，實現(xiàn)加載;載荷以一定的形式反饋到中介軸承(7)上，實現(xiàn)對中介軸承(7)的加載； 步驟4:結束實驗，實驗結束時在程序的輸入值框中輸入0，這時由于壓力傳感器(19)的反饋值大于輸入值，系統(tǒng)會自動將回油栗變頻器(28)打開，回油栗(29)打開，液壓缸(23)中的液壓油回到液壓站(30)中，實現(xiàn)卸載。直到壓力傳感器(19)反饋的壓力值為O完成卸載，軸承支架(10)回到實驗開始的位置防止試驗臺變形。整理試驗臺實驗結束。
【文檔編號】G01M13/04GK105841960SQ201610168625
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】王奉濤, 王貝, 敦泊森, 張濤, 陳旭濤
【申請人】大連理工大學