[發明專利]一種熱變形不協調的單轉子雙推力軸承軸向力測試方法

在審

• 申請號: 201410787924.0
• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN105784245A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 李成剛;唐瑞;趙博;郝兵;郝力
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司沈陽發動機設計研究所
• 主分類號: G01L5/12
• 分類號: G01L5/12
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 任玉龍

技術領域

本發明涉及一種熱變形不協調的單轉子雙推力軸承軸向力測試 方法。

背景技術

軸向力是發動機中唯一算不準的氣動負荷，國內外都以實測為 準，有的發動機由于結構尺寸的限制，一個轉子采用兩個推力軸承， 此種結構中軸向力測試尤顯重要，需要根據測試結果確定裝配參數， 以保證兩個推力軸承能均勻的承擔轉子的軸向力。由于測試軸向力需 要改變軸承的裝配工藝，為了保證發動機的安全，兩個推力軸承無法 同步測試，尚未見到考慮熱變形不協調的單轉子雙推力軸承測試技術 的研究報導。

發明內容

本發明的目的是提出一種考慮熱變形不協調的單轉子雙推力軸 承測試方法。

本發明提供了一種熱變形不協調的單轉子雙推力軸承軸向力測 試方法，其特征在于：所述的熱變形不協調的單轉子雙推力軸承軸向 力測試方法，提出基于應變電測技術的單轉子雙推力軸承二次測量發 動機改裝及裝配工藝。

建立兩次測試法的溫度變形不協調量分析方法。

建立兩次測試的雙推力軸承總軸向力數據分析方法。

根據測試結果，建立雙推力軸承軸向力均擔的裝配工藝。

要解決的技術問題：

單轉子雙推力軸承二次測量發動機改裝及裝配工藝；

溫度產生的變形不協調量分析方法；

雙推力軸承總軸向力數據分析方法；

根據測試結果，建立雙推力軸承均擔轉子最大軸向力的裝配工 藝。

測試方案及改裝、裝配工藝：

對發動機壓氣機轉子：兩個推力軸承都承擔轉子的軸向力，其中 軸承I外鋼套為單向受力，即只能承受向前的軸向力，軸承II裝配時 受與軸承I相反的裝配軸向力，該力的大小通過彈支座的軸向變形量 控制，工作時，在轉子軸向力作用下，軸承II承受的軸向力換向， 軸承I承受的軸向力較裝配狀態增加，增加值受軸承II軸向游隙、軸 承I座軸向剛度和轉、靜子在工作溫度下變形差影響；其余軸向力由 軸承II承擔。兩個推力軸承受力過程見圖2。

采用測力環法兩個推力軸承同步測試，理論上是測試轉子軸向 力，測試要求轉子外鋼套與軸承座為間隙配合，轉子失去軸心定位基 準，由此帶來整機振動問題，甚至影響發動機安全。

通過研究推力軸承軸向游隙、彈性軸承座軸向剛度、測力環軸向 剛度，采用兩次測試法，即通過測試軸承I軸向力，確定工作態轉、 靜子軸向熱膨脹變形差；再測試軸承II裝配狀態預壓緊軸向力，通 過軸承II軸向游隙、軸承I座軸向剛度、工作態轉、靜子軸向熱膨脹 變形差、軸承II測力環軸向變形量確定軸承I軸向力，結合軸承II 測試的軸向力，得出轉子的總軸向力。

溫度產生的變形不協調量分析

軸承I座為彈性支座，軸向柔度很大，測量結果顯示整個工 作過程中力的變化在0到100牛頓之內變化。由圖4的力學分析可知， 軸承I的軸向力變化決定于軸承座和測力環的組合變形，而這個變形 量主要決定于軸承II的軸向游隙和系統的軸向熱變形不協調量。

軸承I軸向力測試時，所裝軸承II軸向游隙為0.104mm，軸承I 軸向力測試用彈支座和測力環軸向柔度列于表1。

表1彈支座和測力環軸向柔度

流道內的溫度高于軸心，軸向膨脹量軸承座大于軸，即軸承座的 軸向熱膨脹量會占用部分軸承II的軸向游隙，實測軸承I的最大軸向 力小于按軸承II軸向游隙和表1柔度值的計算值，停車時軸向力也 小于預載，都說明了熱變形不協調影響的存在。在燃氣發生器轉速 48000rpm以上狀態時，軸承I的軸向力基本不變，說明溫度場已基 本平衡。結合實測時軸承I的預載及彈支座和測力環軸向柔度，對軸 承I軸向力進行定量的分析，為減小誤差，用插值的方法確定各理論 變化量。

預載343N，軸承座變形為：

△X彈＝0.175+0.43(0.25－0.175)＝0.20725(mm)；

測力環變形為：

△X應＝0.03+0.43(0.035－0.03)＝0.03215(mm)；

總變形為：△X＝△X彈+△X應＝0.2394(mm)；

實際測試軸承I最大軸向力為396N，軸承座和測力環的組合變 形應為：