[發明專利]用于推力軸承的測力彈性體及推力軸承的測力裝置

有效

• 申請號: 201710293465.4
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN108801523B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 歐陽運芳;鄭芳芳;李曉驍;盛國雨
• 申請（專利權）人: 中國航發商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳亮

本發明提供一種用于推力軸承的測力彈性體及推力軸承的測力裝置，所述測力彈性體的兩個表面上各設置有多個凸臺，在所述兩個表面中的任一表面上，每三個相鄰的所述凸臺在所述測力彈性體上對應的圓心角相等，每三個相鄰的所述凸臺中的相鄰兩個凸臺對應的圓心角不等，其中，一表面上對應較大圓心角的兩個相鄰凸臺的圓弧中點位置與另一表面上對應較小圓心角的兩個相鄰凸臺的圓弧中點位置相對應，在同一個表面上的凸臺高度相等。

技術領域

本發明涉及航空發動機領域，尤其涉及一種用于推力軸承的測力彈性體及推力軸承的測力裝置。

背景技術

推力軸承是航空發動機轉子的基準，是限制發動機翻修壽命的關鍵零件，其可靠性至關重要，其軸向載荷過大和輕載打滑是引起軸承損壞的重要因素。因此，為保證推力軸承具有足夠的壽命，從發動機研制到定型階段，都有軸向力測試需求，通過測試及調整軸向力，使它在發動機所有工況下的載荷大小都在許用范圍內且不改變方向。由于影響軸向力的因素很多，通常以實測為主。

目前比較精確的推力軸承軸向力測試方法是測力環測量方法，測力環是用于航空發動機推力軸承軸向力測試的一種環形力傳感器，測力環裝配結構如圖1所示，測力環101安裝在推力軸承102的靜子端面，推力軸承102會受到沿著其軸線方向的由發動機氣流作用產生的力103，進而將力103傳遞給測力環101，測力環101即發生形變，通過測量測力環101的變形情況，進而獲得力103的大小。

目前航空發動機轉子氣體軸向力測試較多采用的是傳統結構的測力環，請參看圖2，圖2示出了傳統測力環的結構示意圖，測力環20的表面21和表面22上分別設置有凸臺201和凸臺202，凸臺201和凸臺202在測力環表面均勻分布，即凸臺201在表面21上的間距相等，凸臺202在表面22上的間距相等。表面21上的凸臺201和表面22上的凸臺202相互均勻錯開，即表面21上的凸臺201在測力環上的位置正好與表面22上的相鄰兩個凸臺202的中點在測力環上的位置相對應。

將測力環20裝配在軸承的靜子端面即可測試軸承的軸向力。

請參看圖3，圖3示出了傳統測力環受力時的彎矩分布圖，對于軸向力為P，凸臺個數為n，兩個相鄰凸臺之間距離為L的測力環，則距兩個相鄰凸臺之中任一凸臺距離為處的彎矩M的計算值為：

（1）

由式（1）可知，當時，即在兩個凸臺的中點，也即對應另一表面的凸臺設置的位置處，彎矩最大，在此處粘貼應變計，測力環輸出的靈敏度系數最大，軸向力測量敏感性最好。運用應變計來測試相應的應變，進而能得出相應的彎矩，根據式（1）即可得到軸向力P的大小。

但是傳統測力環中，彎矩最大的位置為一個點，為實現大應變輸出必須選用不易粘貼的小型應變計，同時，貼片位置稍有偏差都將導致測力環應變輸出值偏差很大，從而降低了測力環的精度。

為了提高傳統測力環的測量范圍，主要采取的方式主要有：選用更高強度的材料和改變結構尺寸。改變結構尺寸的具體做法有：增加凸臺個數、增加軸向和周向厚度等，增加軸向和周向厚度勢必會增大成本。

目前航空發動機應用中較為常規的做法是增加凸臺數量，而凸臺數量的增加將導致應變計的位置更加受限，可操作性差，更容易出現局部應力梯度過大而導致應變輸出值的不可控，并導致測量結果偏差大。

同時，傳統的測力環在軸向力超限時，測力環發生塑性變形，卸載后不能重新恢復線性變形，測力環就永久失去了測試能力。

發明內容

本發明提供一種推力軸承的測力環，能夠提供較寬的等彎矩區，為應變計的設置提供了極大便利，進而提高了測量準確性。