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能夠同時施加兩級拉扭復(fù)合載荷的軸試驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種能夠同時施加兩級拉扭復(fù)合載荷的軸試驗裝置，其構(gòu)成主要包括包括裝置機架，安裝在機架上的一級拉扭載荷加載模塊、二級拉扭載荷加載模塊和反扭矩載荷加載模塊，所述一級拉扭載荷加載模塊和二級拉扭載荷加載模塊的構(gòu)成，均包括反向?qū)ΨQ設(shè)置的扭矩加載油缸、與試驗軸一端相固定的扭矩承載盤、對稱設(shè)置的軸向力加載油缸和軸向力承載盤，扭矩加載油缸的活塞通過扭矩加載聯(lián)接組件與扭矩承載盤鉸聯(lián)接，軸向力加載油缸的活塞通過軸向力加載聯(lián)接組件作用于軸向力承載盤，軸向力承載盤與扭矩承載盤通過推力軸承軸向聯(lián)接；所述反扭矩載荷加載模塊的構(gòu)成，包括反向?qū)ΨQ設(shè)置的回位彈簧組件和與試驗軸另一端相固定的反扭矩承載盤。
【專利說明】能夠同時施加兩級拉扭復(fù)合載荷的軸試驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于對轉(zhuǎn)軸進(jìn)行定壽的試驗裝置，特別是對航空發(fā)動機渦輪軸同時實施軸向力和扭矩載荷的定壽試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪軸是發(fā)動機的重要部件。飛行中承受很大的多種載荷，由于其上分布有很多容易產(chǎn)生渦輪軸裂紋萌生的臺階和孔等應(yīng)力集中部位，飛行中渦輪軸一旦萌生裂紋就可能發(fā)生致命的斷軸后果。由于在發(fā)動機試車臺架上不能模擬渦輪軸在飛行中陀螺力矩和機動彎矩，因此地面試車無法對渦輪軸機動飛行載荷進(jìn)行模擬，而采用空中飛行進(jìn)行壽命試驗成本巨大，而且危險極大。因此建造能夠全面模擬渦輪軸在實際飛行狀態(tài)下所承受各種載荷的試驗裝置，成為解決軸類故障的關(guān)鍵。
[0003]成都發(fā)動機(集團)有限公司研制開發(fā)的4BSQ32型發(fā)動機渦輪軸綜合加載試驗器，能模擬渦輪軸在機動飛行狀態(tài)下所承受的各種載荷，如彎矩、扭矩、軸向力等。但是，這些載荷的施加都是單級的，即對試驗軸只能施加一級載荷。目前國內(nèi)同類試驗器也均為單級加載試驗器，不具備多級加載能力。隨著科技發(fā)展，航空發(fā)動機技術(shù)日新月異，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，要求試驗的模擬能力越來越貼近真實狀態(tài)，載荷單級加載的試驗器越來越無法適應(yīng)現(xiàn)代試驗要求。比如某型發(fā)動機渦輪軸軸向力載荷及扭矩載荷均是通過兩級渦輪盤傳至渦輪軸，且軸向力及扭矩載荷是同時施加在渦輪軸上，采用現(xiàn)有技術(shù)的載荷單級加載的發(fā)動機渦輪軸試驗器對其進(jìn)行試驗，不能夠模擬渦輪軸在飛機實際飛行狀態(tài)下所承受的載荷，試驗中渦輪軸的受力狀況明顯與發(fā)動機渦輪軸實際受力狀況不符，試驗所得到的試驗結(jié)論不具有實際指導(dǎo)意義，即現(xiàn)有技術(shù)的渦輪軸試驗器已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)實踐的試驗要求。因此建造能夠全面模擬渦輪軸在實際飛行狀態(tài)下所承受各種載荷的試驗裝置，已成為生產(chǎn)實踐急需解決的問題。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的渦輪軸試驗器存在的不足，本實用新型的目的旨在提供一種全新結(jié)構(gòu)的能夠同時施加兩級拉扭復(fù)合載荷的軸試驗裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的渦輪軸試驗器不能夠模擬渦輪軸在飛機實際飛行狀態(tài)下所承受的載荷，試驗中渦輪軸的受力狀況與發(fā)動機渦輪軸實際受力狀況不符的問題。
[0005]本實用新型提供的能夠同時施加兩級拉扭復(fù)合載荷的軸試驗裝置，其構(gòu)成主要包括包括裝置機架，安裝在機架上的一級拉扭載荷加載模塊、二級拉扭載荷加載模塊和反扭矩載荷加載模塊，所述一級拉扭載荷加載模塊和二級拉扭載荷加載模塊的構(gòu)成，均包括反向?qū)ΨQ設(shè)置的扭矩加載油缸、與試驗軸一端相固定的扭矩承載盤、對稱設(shè)置的軸向力加載油缸和軸向力承載盤，扭矩加載油缸的活塞通過扭矩加載聯(lián)接組件與扭矩承載盤鉸聯(lián)接，軸向力加載油缸的活塞通過軸向力加載聯(lián)接組件作用于軸向力承載盤，軸向力承載盤與扭矩承載盤通過推力軸承軸向聯(lián)接，其中二級拉扭載荷加載模塊中的二級軸向力加載聯(lián)接組件越過一級拉扭載荷加載模塊中的一級軸向力承載盤和一級扭矩承載盤作用于二級軸向力承載盤；所述反扭矩載荷加載模塊的構(gòu)成，包括反向?qū)ΨQ設(shè)置的回位彈簧組件和與試驗軸另一端相固定的反扭矩承載盤，所述反扭矩承載盤設(shè)計有兩個對稱的扭臂，回位彈簧組件通過彈簧聯(lián)接組件與反扭矩承載盤的扭臂鉸聯(lián)接。
[0006]本實用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案，試驗裝置整體設(shè)計為立式結(jié)構(gòu)，一級拉扭載荷加載模塊和二級拉扭載荷加載模塊中的扭矩加載油缸、反扭矩載荷加載模塊中的回位彈簧組件均為水平設(shè)置，一級拉扭載荷加載模塊和二級拉扭載荷加載模塊中的軸向力加載油缸為
垂直設(shè)置。
[0007]本實用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案，一級拉扭載荷加載模塊和二級拉扭載荷加載模塊中的扭矩加載油缸和軸向力加載油缸、反扭矩載荷加載模塊中的回位彈簧組件最好均為對稱設(shè)置的一對。
[0008]本實用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案，試驗裝置最好設(shè)置有試驗軸定位裝置，由位于反扭矩載荷加載模塊下方固定設(shè)置在裝置機架上的第一支承板和位于二級拉扭載荷加載模塊下方固定設(shè)置在裝置機架上的第二支承板構(gòu)成。
[0009]在本實用新型的上述技術(shù)方案中，對于一級拉扭載荷加載模塊中的一級軸向力承載盤，最好設(shè)計有供二級拉扭載荷加載模塊中的二級軸向力加載聯(lián)接組件穿過的弧形槽孔。
[0010]在本實用新型的上述技術(shù)方案中，對于一級拉扭載荷加載模塊的一級扭矩承載盤最好為異形盤，即為設(shè)計有與扭矩加載聯(lián)接組件鉸聯(lián)接的扭臂和供二級拉扭載荷加載模塊中的二級軸向力加載聯(lián)接組件越過的結(jié)構(gòu)的異形盤。
[0011]在本實用新型的上述技術(shù)方案中，所述拉扭載荷加載模塊中的扭矩加載油缸最好均通過缸體與裝置機架鉸聯(lián)接。
[0012]在本實用新型的上述技術(shù)方案中，所述扭矩承載盤和反扭矩承載盤均最好通過試驗軸裝配運行時的軸聯(lián)接結(jié)構(gòu)固定在試驗軸上。
[0013]在本實用新型的上述技術(shù)方案中，所述反扭矩載荷加載模塊中的彈簧聯(lián)接組件，其聯(lián)接方式最好是一端通過球鉸與彈簧組件中的彈簧座聯(lián)接，另一端通過軸鉸與反扭矩承載盤聯(lián)接。
[0014]在本實用新型的上述技術(shù)方案中，對于一級拉扭載荷加載模塊和二級拉扭載荷加載模塊中的軸向力加載聯(lián)接組件，最好通過其與軸向力承載盤上的加載孔相匹配的加載頭作用于軸向力承載盤。
[0015]本實用新型提供的能夠同時施加兩級拉扭復(fù)合載荷的軸試驗裝置，其所設(shè)置的一級拉扭載荷加載模塊和二級拉扭載荷加載模塊，使得試驗裝置在進(jìn)行軸壽命試驗過程中能同時施加兩級軸向力和扭矩，且軸向力和扭矩同時作用于渦輪軸，即作用于渦輪軸上的載荷為軸向力和扭矩的復(fù)合載荷，真實地模擬了渦輪軸在發(fā)動機運行過程中的受力狀況，保證了試驗器上的渦輪軸具有其在發(fā)動機上運行相同的邊界條件和載荷分布，試驗結(jié)果代表了航空發(fā)動機渦輪軸的實際壽命，為保證飛機飛行安全提供了可靠依據(jù)。本實用新型提供的用于軸定壽的軸試驗裝置，試驗功能齊全，制造組裝簡單，并具有操作簡單，運行可靠，成本低廉的特點?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0016]附圖1是本實用新型的試驗裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖2是附圖1中的局部I放大圖。
[0018]附圖3是附圖1中的局部II放大圖。
[0019]附圖4是附圖1中A向結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖5是附圖1中B-B向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]附圖6是附圖5中C-C向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中，1-一級軸向力承載板；2-—級扭矩承載盤；3_ 二級軸向力承載盤；4-二級扭矩承載盤；5_專用螺栓；6_渦輪盤；7_推力軸承；8_調(diào)整墊板；9_加長軸向力加載頭；10_軸向力加載頭；11_軸向力加載聯(lián)接組件；12_軸向力加載油缸；13_扭矩加載油缸；14_扭矩油缸缸體；15_反扭軸套；16_反扭矩承載盤；17_彈簧組件；18_第一支承板；19-第二支承板；20_彈簧聯(lián)接組件；21_扭矩加載聯(lián)接組件
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖給出本實用新型的具體實施例，并通過實施例對本實用新型作進(jìn)一步的具體描述。有必要在此指出，下面的實施例只是用于更好地闡述本實用新型的工作原理及其實際應(yīng)用，以便于其它領(lǐng)域的技術(shù)人員將本實用新型用于其領(lǐng)域的各種設(shè)施中，并根據(jù)各種特定用途的設(shè)想進(jìn)行改進(jìn)。盡管本實用新型已通過文字揭露其首選實施方案，但通過閱讀這些技術(shù)文字說明可以領(lǐng)會其中的可優(yōu)化性和可修改性，并在不偏離本實用新型的范圍和精神上進(jìn)行改進(jìn)，但這樣的改進(jìn)應(yīng)仍屬于本實用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
[0024]實施例1
[0025]本實施例的能夠同時施加兩級拉扭復(fù)合載荷的軸試驗裝置，其結(jié)構(gòu)如附圖1至附圖6所示，所試驗轉(zhuǎn)軸為某型號航空發(fā)動機的渦輪軸。本試驗裝置的具體結(jié)構(gòu)如下所述。
[0026]1、本試驗裝置的整體結(jié)構(gòu)如附圖1所示，由裝置機架，安裝在機架上的一級拉扭載荷加載模塊、二級拉扭載荷加載模塊、反扭矩載荷加載模塊和試驗軸定位裝置構(gòu)成。試驗裝置整體為立式結(jié)構(gòu)，一級拉扭載荷加載模塊和二級拉扭載荷加載模塊中的扭矩加載油缸13、反扭矩載荷加載模塊中的回位彈簧組件17均為水平設(shè)置，一級拉扭載荷加載模塊和二級拉扭載荷加載模塊中的軸向力加載油缸12為垂直設(shè)置,且一級拉扭載荷加載模塊和二級拉扭載荷加載模塊中的扭矩加載油缸和軸向力加載油缸、反扭矩載荷加載模塊中的回位彈簧組件均為對稱設(shè)置的一對。
[0027]2、一級拉扭載荷加載模塊的構(gòu)成:一級扭矩承載盤2通過渦輪盤6、調(diào)整墊板8、專用螺栓5固定安裝在被試驗的渦輪軸上；一級軸向力承載盤I通過推力軸承7固定安裝在一級扭矩承載盤2上；兩個對稱固定在裝置機架上的軸向力加載油缸12，分別通過各自由軸向力加載頭10組成的軸向力加載聯(lián)接組件11作用在一級軸向力承載盤I，軸向力加載聯(lián)接組件11的另一端與軸向力加載油缸的活塞聯(lián)接；反向?qū)ΨQ設(shè)置的兩個扭矩加載油缸13，分別通過各自的扭矩加載聯(lián)接組件21作用于一級扭矩承載盤2，兩個扭矩加載油缸13分別通過各自的油缸體14與裝置機架鉸聯(lián)接，兩個扭矩加載聯(lián)接組件，一端與一級扭矩承載盤2上的兩個扭臂交聯(lián)接，另一端與扭矩加載油缸的活塞聯(lián)接。參見附圖1、附圖3、附圖5、附圖6。[0028]3、二級軸向力扭矩加載模塊的構(gòu)成:其構(gòu)成與一級拉扭載荷加載模塊的構(gòu)成相同，二級扭矩承載盤4通過渦輪盤6、調(diào)整墊板8、專用螺栓5固定安裝在被試驗的渦輪軸上；二級軸向力承載盤3通過推力軸承7固定安裝在二級扭矩承載盤4上；兩個對稱固定在裝置機架上的軸向力加載油缸12，分別通過各自由軸向力加載頭9組成的軸向力加載聯(lián)接組件11作用在二級軸向力承載盤3，軸向力加載聯(lián)接組件11的另一端與軸向力加載油缸的活塞聯(lián)接，所述軸向力加載頭9為長加載頭，其長度為能夠穿過一級軸向力承載盤上的弧形槽孔后越過一級扭矩承載盤作用于二級軸向力承載盤；反向?qū)ΨQ設(shè)置的兩個扭矩加載油缸13，分別通過各自的扭矩加載聯(lián)接組件21作用于二級扭矩承載盤4，兩個扭矩加載油缸13分別通過各自的油缸體14與裝置機架鉸聯(lián)接，兩個扭矩加載聯(lián)接組件，一端與二級扭矩承載盤4上的兩個扭臂交聯(lián)接，另一端與扭矩加載油缸的活塞聯(lián)接。參見附圖1、附圖3、附圖5、附圖6。
[0029]4、反扭矩載荷加載模塊和試驗軸定位裝置構(gòu)成:所述反扭矩承載盤16通過內(nèi)外均加工有花鍵的反扭軸套15安裝固定在試驗軸上，設(shè)計有兩個對稱的扭臂，反向設(shè)置的兩組回位彈簧組件17通過各自的彈簧聯(lián)接組件20與反扭矩承載盤不同的扭臂鉸聯(lián)接，回位彈簧組件通過其一端彈簧座固定安裝在裝置機架上，彈簧聯(lián)接組件20的一端通過球鉸聯(lián)接結(jié)構(gòu)與回位彈簧組件的彈簧座聯(lián)接，另一端通過鉸軸鉸聯(lián)接結(jié)構(gòu)與反扭矩承載盤扭臂聯(lián)接。參見附圖1和附圖4。
[0030]5、試驗軸定位裝置構(gòu)成:由位于反扭矩載荷加載模塊下方固定設(shè)置在裝置機架上的第一支承板18和位于二級拉扭載荷加載模塊下方固定設(shè)置在裝置機架上的第二支承板19構(gòu)成，兩個固定支承板設(shè)計有與試驗軸相配合的定位套。
[0031]采用本實用新型的試驗裝置對發(fā)動機渦輪軸進(jìn)行壽命試驗的操作過程如下:將試驗軸按附圖1示意結(jié)構(gòu)安裝好后，通過調(diào)試確保試驗軸及試驗器狀態(tài)符合試驗要求。首先啟動作用于一級軸向力承載盤I上的一對軸向力加載油缸12，通過適當(dāng)調(diào)整平衡兩油缸的輸出力符合試驗要求；然后啟動作用于二級軸向力承載盤3上的另一對軸向力加載油缸12，調(diào)整平衡四處加載的軸向力符合試驗要求。之后加載扭矩，啟動扭矩加載油缸13，通過調(diào)整平衡四處加載扭矩符合試驗要求；此時反扭矩承載盤16轉(zhuǎn)動一個角度，彈簧組件17受迫壓縮并產(chǎn)生彈力，通過反扭矩承載盤16和反扭軸套15對試驗軸施加與一、二級扭矩反向的扭矩載荷。
【權(quán)利要求】
1.一種能夠同時施加兩級拉扭復(fù)合載荷的軸試驗裝置，其特征在于包括裝置機架，安裝在機架上的一級拉扭載荷加載模塊、二級拉扭載荷加載模塊和反扭矩載荷加載模塊，所述一級拉扭載荷加載模塊和二級拉扭載荷加載模塊的構(gòu)成，均包括反向?qū)ΨQ設(shè)置的扭矩加載油缸(13)、與試驗軸一端相固定的扭矩承載盤、對稱設(shè)置的軸向力加載油缸(12)和軸向力承載盤，扭矩加載油缸的活塞通過扭矩加載聯(lián)接組件(21)與扭矩承載盤鉸聯(lián)接，軸向力加載油缸的活塞通過軸向力加載聯(lián)接組件(11)作用于軸向力承載盤，軸向力承載盤與扭矩承載盤通過推力軸承(7)軸向聯(lián)接，其中二級拉扭載荷加載模塊中的二級軸向力加載聯(lián)接組件越過一級拉扭載荷加載模塊中的一級軸向力承載盤(I)和一級扭矩承載盤(2)作用于二級軸向力承載盤(3);所述反扭矩載荷加載模塊的構(gòu)成，包括反向?qū)ΨQ設(shè)置的回位彈簧組件(17)和與試驗軸另一端相固定的反扭矩承載盤(16)，所述反扭矩承載盤設(shè)計有兩個對稱的扭臂，回位彈簧組件通過彈簧聯(lián)接組件(20)與反扭矩承載盤的扭臂鉸聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠同時施加兩級拉扭復(fù)合載荷的軸試驗裝置，其特征在于試驗裝置為立式結(jié)構(gòu)，一級拉扭載荷加載模塊和二級拉扭載荷加載模塊中的扭矩加載油缸、反扭矩載荷加載模塊中的回位彈簧組件均為水平設(shè)置，一級拉扭載荷加載模塊和二級拉扭載荷加載模塊中的軸向力加載油缸為垂直設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能夠同時施加兩級拉扭復(fù)合載荷的軸試驗裝置，其特征在于一級拉扭載荷加載模塊和二級拉扭載荷加載模塊中的扭矩加載油缸(13)和軸向力加載油缸(12)、反扭矩載荷加載模塊中的回位彈簧組件(17)均為對稱設(shè)置的一對。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能夠同時施加兩級拉扭復(fù)合載荷的軸試驗裝置，其特征在于試驗裝置設(shè)計有定位被試驗軸的定位裝置，由位于反扭矩載荷加載模塊下方固定設(shè)置在裝置機架上的第一支承板(18)和位于二級拉扭載荷加載模塊下方固定設(shè)置在裝置機架上的第二支承板(19)構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的能夠同時施加兩級拉扭復(fù)合載荷的軸試驗裝置，其特征在于一級拉扭載荷加載模塊中的一級軸向力承載盤(I)設(shè)計有供二級拉扭載荷加載模塊中的二級軸向力加載聯(lián)接組件穿過的弧形槽孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的能夠同時施加兩級拉扭復(fù)合載荷的軸試驗裝置，其特征在于所述一級拉扭載荷加載模塊的一級扭矩承載盤為異形盤，設(shè)計有與扭矩加載聯(lián)接組件鉸聯(lián)接的扭臂和供二級拉扭載荷加載模塊中的二級軸向力加載聯(lián)接組件越過的結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的能夠同時施加兩級拉扭復(fù)合載荷的軸試驗裝置，其特征在于拉扭載荷加載模塊中的扭矩加載油缸均通過缸體與裝置機架鉸聯(lián)接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的能夠同時施加兩級拉扭復(fù)合載荷的軸試驗裝置，其特征在于所述扭矩承載盤和反扭矩承載盤均通過試驗軸裝配運行時的軸聯(lián)接結(jié)構(gòu)固定在試驗軸上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的能夠同時施加兩級拉扭復(fù)合載荷的軸試驗裝置，其特征在于反扭矩載荷加載模塊中的彈簧聯(lián)接組件，一端通過球鉸與彈簧組件中的彈簧座聯(lián)接，另一端通過軸鉸與反扭矩承載盤聯(lián)接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的能夠同時施加兩級拉扭復(fù)合載荷的軸試驗裝置，其特征在于一級拉扭載荷加載模塊和二級拉扭載荷加載模塊中的軸向力加載聯(lián)接組件，通過 其與軸向力承載盤上的加載孔相匹配的加載頭(10)作用于軸向力承載盤。
【文檔編號】G01M13/00GK203551268SQ201320673929
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】周軍, 張開方, 刁明宣, 馮曉鵬, 方濱, 劉鵬宇 申請人:成都發(fā)動機（集團）有限公司