一种大功率机匣包容性试验转台的制作方法

1.本发明涉及航空设备技术领域，特别涉及一种大功率机匣包容性试验转台。


背景技术：

2.机匣是航空发动机的重要零件之一，它是整个发动机的基座。机匣包容性是发动机工作的一项重要技术指标。随着航空业的发展,航空发动机的推重比不断提高,发动机转子的转速也越来越高。发动机转子零件(如叶片、轮盘等)在工作中意外脱落或破坏时，就会在巨大的离心力作用下，以巨大的能量甩出来，如果机匣不能包容，则飞出的碎片可能会击穿机舱，对乘客或飞行员造成伤害，如果击中飞机的油箱、油管路、油箱等零件，造成灾难性后果。
3.为了保证航空发动机工作的安全性和可靠性，对航空发动机机匣包容性展开研究尤为重要。开展机匣包容性试验研究，是一种最直接有效的方法，用所获得的试验数据可对机匣包容能力进行科学评估，提高新一代发动机结构的可靠性。目前，缺乏机匣包容性试验的可靠工具。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术中存在的难以可靠地对机匣包容性进行试验的技术问题，提供了一种大功率机匣包容性试验转台。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
6.一种大功率机匣包容性试验转台，包括：包容仓分系统、转子驱动分系统及真空系统；
7.所述包容仓分系统为密闭的舱室结构；所述转子驱动分系统从底部延伸至所述包容仓分系统内部；试验扇盘设置在所述包容仓分系统内部，且所述试验扇盘固定在所述转子驱动分系统的上端，所述转子驱动分系统用于驱动所述试验扇盘转动；所述真空系统与所述包容仓分系统连接。
8.进一步地：所述包容仓分系统包括：舱体及防护装置；
9.所述舱体为密封结构；所述防护装置设置在所述舱体内侧；试验所采用的机匣设置在所述防护装置内侧，所述机匣通过机匣支座固定在所述舱体的内侧底部；
10.所述转子驱动分系统穿过所述舱体的底部并延伸至所述机匣的内侧。
11.进一步地：所述舱体包括：筒体、动封头及定封头；
12.所述定封头可拆卸地固定在所述筒体的上端；所述防护装置及机匣设置在所述筒体的内侧；所述定封头上开设有观察窗及穿仓电缆法兰，所述定封头上还设置有照明设备；
13.所述动封头固定在所述筒体的下端。
14.进一步地：所述转子驱动分系统包括：主轴、上导轴承座、下导轴承座、动密封、滚动轴承、电机组件、法兰组、推力瓦、上导瓦及下导瓦；
15.所述主轴从下而上依次穿过所述下导轴承座及上导轴承座；所述主轴的上端通过
所述法兰盘与所述试验扇盘固定连接；所述推力瓦与所述上导瓦集成在所述上轴承座内侧；所述下导瓦集成在所述下轴承座内侧；
16.位于所述下导轴承座下方的所述主轴上设置有所述动密封，所述试验扇盘、上导轴承座及下导轴承座设置在所述舱体内部；所述动密封与所述舱体的底部连接；
17.所述电机组件与所述主轴的下端连接，所述主轴的下端通过所述滚动轴承连接在底部的活动支点上。
18.进一步地：所述电机组件包括：电机、电机支架及传动装置；
19.所述电机安装在所述电机支架上，所述电机的输出端通过所述传动装置与所述主轴连接。
20.进一步地：还包括：支撑系统；
21.所述包容仓分系统固定在所述支撑系统上；
22.所述支撑系统为型材和板材焊接而成的框架结构。
23.本发明提供的大功率机匣包容性试验转台至少具备以下有益效果或优点：
24.本发明提供的大功率机匣包容性试验转台，设置有包容仓分系统、转子驱动分系统及真空系统；包容仓分系统为密闭的舱室结构；转子驱动分系统从底部延伸至包容仓分系统内部；试验扇盘设置在包容仓分系统内部，且试验扇盘固定在转子驱动分系统的上端，转子驱动分系统用于驱动试验扇盘转动；真空系统与包容仓分系统连接。该大功率机匣包容性试验转台，能够对大功率、多种规格型号的机匣进行包容性试验，以及叶片超转试验和试验扇盘破裂试验，试验过程中可保证试验的安全性，所获得的试验数据可对机匣包容能力进行科学评估，提高新一代发动机结构的可靠性。
附图说明
25.图1为本发明实施例提供的大功率机匣包容性试验转台外部结构图；
26.图2为本发明实施例提供的大功率机匣包容性试验转台结构示意图；
27.图3为本发明实施例提供的舱体结构示意图；
28.图4为本发明实施例提供的转子驱动分系统结构示意图；
29.图5为本发明实施例提供的承力筒结构示意图。
30.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
31.1-支撑系统，2-包容仓分系统，3-转子驱动分系统，4-真空系统，5-定封头，6-观察窗，7-筒体，8-机匣，9-防护装置，10-动封头，11-机匣支座，12-试验扇盘，13-主轴，14-上导轴承座，15-下导轴承座，16-动密封，17-滚动轴承，18-电机组件，19-法兰组，20-推力瓦，21-上导瓦，22-下导瓦，23-承力筒。
具体实施方式
32.本发明针对现有技术中存在的难以可靠地对机匣包容性进行试验的技术问题，提供了一种大功率机匣包容性试验转台。
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实
施例，都属于本发明保护的范围。
34.如图1-图4，本发明实施例提供了一种大功率机匣包容性试验转台，其主要包括：包容仓分系统2、转子驱动分系统3、真空系统4及支撑系统1。包容仓分系统2固定在支撑系统1上，支撑系统1为型材和板材焊接而成的框架结构，支撑系统1固定在地基上，具备抵抗由于不平衡力产生的倾覆力矩，其抗冲击性高。包容仓分系统2为密闭的舱室结构；转子驱动分系统3从底部延伸至包容仓分系统2内部；试验扇盘12设置在包容仓分系统2内部，且试验扇盘12固定在转子驱动分系统3的上端，转子驱动分系统3用于驱动试验扇盘12转动。真空系统4与包容仓分系统2连接，真空系统4包括真空泵、真空阀门及其配套元件和管路，真空系统4可实现45min抽吸到400pa，1.5h达到200pa。
35.具体的，如图1-图3，包容仓分系统2包括：舱体及防护装置9。舱体为密封结构；防护装置9设置在舱体内侧，并与舱体内侧固定连接；防护装置9可有效地防止转子、叶片等飞脱碎片对机匣8的伤害，确保包容性试验的安全性和可靠性。试验所采用的机匣8设置在防护装置9内侧，机匣8通过机匣支座11固定在舱体的内侧底部；机匣支座11是由八块相同圆弧段组成的大圆环状结构，且沿周向均匀分布孔位，且通过螺栓安装在舱体的内侧底部。转子驱动分系统3穿过舱体的底部并延伸至机匣8的内侧。
36.舱体包括：筒体7、动封头10及定封头5。筒体7呈圆筒形，筒体7侧面对称分布有两个孔口，用于真空泵抽真空泵抽真空和真空破坏阀的接口。定封头5可拆卸地固定在筒体7的上端。防护装置9及机匣8设置在筒体7的内侧；定封头5上开设有观察窗6及穿仓电缆法兰，定封头5上还设置有照明设备。动封头10固定在筒体7的下端，定封头5对称布置有两个法兰，且配有法兰盖，保证转台调试时的密封性。动封头10选用集装式机械密封，具有高密封性，在体积不小于35m3，真空度不大于200pa包容舱内动密封16泄漏率不高于100pa*m3/s。
37.如图1-图4，转子驱动分系统3布置在支撑系统1内，转子驱动分系统3包括：主轴13、上导轴承座14、下导轴承座15、动密封16、滚动轴承17、电机组件18、法兰组19、推力瓦20、上导瓦21及下导瓦22。主轴13与法兰组19通过螺栓进行连接，上导轴承座14、下导轴承座15均通过瓦与轴进行连接，此部分为现有技术，不作详细描述。动密封16与主轴13之间为配合关系，动密封16通过法兰、螺栓与承力筒23连接，滚动轴承17与主轴13为配合关系，与主轴13下端之间设置有套筒，主轴13与电机组件通过皮带传输。主轴13从下而上依次穿过下导轴承座15及上导轴承座14，可提高支撑刚性；主轴13的上端通过法兰盘与试验扇盘12固定连接；推力瓦20与上导瓦21集成在上轴承座内侧，上轴承座中的推力瓦20和上导瓦21用于平衡主轴13的轴向和径向推力，推力瓦20对主轴13起下限位作用，径向瓦对轴起上限位作用。下导瓦22集成在下轴承座内侧。上导轴承座14和下导轴承座15内还设有冷油器，用于保护主轴13和轴瓦。位于下导轴承座15下方的主轴13上设置有动密封16，试验扇盘12、上导轴承座14及下导轴承座15设置在舱体内部；动密封16与舱体的底部连接，动密封16为集装式机械密封，具有高密封性。电机组件18与主轴13的下端连接，主轴13的下端通过滚动轴承17连接在测速盘上，速度传感器测速头置于测速盘侧面，速度传感器用于测量主轴13的转速；测速盘的下端面设置有轴位移传感器，轴位移传感器用于探测该主轴13的轴位移；速度传感器及轴位移传感器分别与控制柜电性连接，速度传感器所测量的转速及轴位移传感器所测量的轴位移数据分别上传至控制柜。
38.电机组件18包括：电机、电机支架及传动装置。电机安装在电机支架上，电机的输出端通过传动装置与主轴13连接。电机选用200kw功率电机，并配有变频器，起到起到过流、过压、过载保护作用。电机与转子间设有带传动装置，通过传动带改变传动比从而起到增速效果，使试验台转速高达5000rpm。20.转子驱动分系统3可抵抗由于试验件飞脱所产生的不平衡力，保证系统运行的稳定，可承受较大冲击并兼顾静态高速试验。
39.上述方案中，真空系统4、电机以及配备的冷却系统等均通过控制柜及相关的软件进行控制，例如可控制真空系统4的工作状态、电机的启停和转速、冷却系统的开闭等。
40.如图5所示，本实施例还可设置承力筒23，承力筒23将包容仓分系统2、转子驱动分系统3与支撑系统1进行连接。承力筒23的顶端安装在包容仓分系统2的定封头上，承力筒23承力环分别固定在上导轴承座14和下轴承座15上，承力筒23底端安装动密封16。
41.本发明实施例提供的大功率机匣包容性试验转台的工作过程为：该试验为主轴13带动试验扇盘12及叶片转动进行旋转试验，后续试验并不在此范围内，本试验范围只是让其转动即可，转速达到3000-5000r/min。实验前先打开冷却系统，启动油站。通过控制系统软件及控制柜启动真空系统4抽真空。通过控制软件开机，启动电机，电机启动后通过传动装置带动主轴13转动。转速达到规定的要求，进行动平衡测试，使用动平衡仪测量动平衡量，添加平衡块进行配平后测试轴振动情况。
42.本发明实施例提供的大功率机匣包容性试验转台至少具备以下有益效果或优点：
43.本发明实施例提供的大功率机匣包容性试验转台，设置有包容仓分系统、转子驱动分系统、试验扇盘及真空系统；包容仓分系统为密闭的舱室结构；转子驱动分系统从底部延伸至包容仓分系统内部；试验扇盘设置在包容仓分系统内部，且试验扇盘固定在转子驱动分系统的上端，转子驱动分系统用于驱动试验扇盘转动；真空系统与包容仓分系统连接。该大功率机匣包容性试验转台，能够对大功率、多种规格型号的机匣进行包容性试验，以及叶片超转试验和试验扇盘破裂试验，试验过程中可保证试验的安全性，所获得的试验数据可对机匣包容能力进行科学评估，提高新一代发动机结构的可靠性。
44.在本发明的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本发明的限制。
45.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。