[發(fā)明專利]轉(zhuǎn)子軸向力測量裝置及測量方法

有效

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• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107202663B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設計）人: 邊杰;張春月;王平;陳亞農(nóng);梅慶;徐友良;唐廣;林利勝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)湖南動力機械研究所
• 主分類號: G01L5/12
• 分類號: G01L5/12
• 代理公司: 長沙智嶸專利代理事務所(普通合伙) 43211
• 代理人: 胡亮

本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)子軸向力測量裝置及測量方法，用于對安裝于帶軸承外圈的彈性支承上的轉(zhuǎn)子進行軸向力測量，彈性支承包括安裝邊及與安裝邊相對的自由端，自由端設有軸承外圈，安裝邊與自由端之間部分鏤空形成沿周向間隔分布的多個彈條，該測量裝置包括沿彈性支承的中心軸對稱布置于彈條上的多個應變片，多個應變片串聯(lián)后經(jīng)信號線引出并連接至應變監(jiān)測儀，應變監(jiān)測儀用于根據(jù)多個應變片檢測的應變輸出值得到設于彈性支承上轉(zhuǎn)子的軸向力測量結(jié)果。通過在彈性支承的彈條上設置應變片并連接成全橋來感應轉(zhuǎn)子的軸向力，不需要額外的附加結(jié)構(gòu)，簡化了原有的軸向力測量系統(tǒng)。且克服了帶軸承外圈的彈性支承上轉(zhuǎn)子軸向力無法測量的難題。

技術領域

本發(fā)明涉及航空發(fā)動機軸向力測量領域，特別地，涉及一種轉(zhuǎn)子軸向力測量裝置及測量方法。

背景技術

彈性支承廣泛用于航空發(fā)動機等旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)支承中，它能在轉(zhuǎn)子通過臨界轉(zhuǎn)速時有效降低轉(zhuǎn)子的振幅，使轉(zhuǎn)子平穩(wěn)可靠工作。壓氣機轉(zhuǎn)子工作時會產(chǎn)生向前的軸向載荷，渦輪轉(zhuǎn)子工作時會產(chǎn)生向后的軸向載荷，軸向載荷必須保持在合適的范圍之內(nèi)。過大的軸向載荷有可能超過軸承的許用載荷，較小的軸向載荷則會導致軸承輕載打滑，進而造成軸承磨損失效。因此，在發(fā)動機工作過程中，對轉(zhuǎn)子進行徑向振動監(jiān)測的同時，必須對其軸向載荷進行測量，以保證轉(zhuǎn)子安全可靠工作。

現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子軸向力測量主要針對軸承外圈與彈性支承為分體結(jié)構(gòu)的情形，軸承安裝在彈性支承的軸承腔內(nèi)，軸承內(nèi)圈與轉(zhuǎn)子軸頸緊配合，軸承外圈與彈性支承的軸承腔內(nèi)壁間隙配合，軸承外環(huán)與應變環(huán)貼合，應變環(huán)的另一側(cè)抵著軸承腔的底部，應變環(huán)兩側(cè)有交錯布置的凸臺，且一側(cè)粘貼有應變片組成全橋。轉(zhuǎn)子的軸向載荷通過軸承傳遞到應變環(huán)上，從而引起應變環(huán)的變形，通過測量應變環(huán)變形時的應變量可以換算出此時轉(zhuǎn)子的軸向力大小。

現(xiàn)有針對轉(zhuǎn)子軸向力的測量方法只適用于軸承外圈和彈性支承為兩個單獨元件的轉(zhuǎn)子。隨著航空發(fā)動機不斷向著輕量化方向發(fā)展，一種帶軸承外圈的彈性支承正逐漸得到應用，轉(zhuǎn)子安裝在帶軸承外圈的彈性支承上，由于軸承外圈無法移動，也就無法放置應變環(huán)。因此，現(xiàn)有的軸向力測量方法無法實施。而目前并無一種航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子安裝在帶軸承外圈的彈性支承上的軸向力測量方法，使得對于安裝在這種彈性支承結(jié)構(gòu)上的轉(zhuǎn)子的軸向力測量無法進行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)子軸向力測量裝置及測量方法，以解決現(xiàn)有的帶軸承外圈的彈性支承上的轉(zhuǎn)子軸向力無法測量的技術問題。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種轉(zhuǎn)子軸向力測量裝置，用于對安裝于帶軸承外圈的彈性支承上的轉(zhuǎn)子進行軸向力測量，彈性支承包括安裝邊及與安裝邊相對的自由端，自由端設有軸承外圈，安裝邊與自由端之間部分鏤空形成沿周向間隔分布的多個彈條，測量裝置包括沿彈性支承的中心軸對稱布置于彈條上的多個應變片，多個應變片串聯(lián)后經(jīng)信號線引出并連接至應變監(jiān)測儀，應變監(jiān)測儀用于根據(jù)多個應變片檢測的應變輸出值得到設于彈性支承上轉(zhuǎn)子的軸向力測量結(jié)果。

進一步地，多個應變片分布于沿彈性支承的中心軸對稱的四個彈條上，每個彈條上對應設有沿軸向延伸的縱向應變片及沿周向延伸的橫向應變片，成對設置的彈條上的縱向應變片串聯(lián)形成兩個縱向應變片組，成對設置的彈條上的橫向應變片串聯(lián)形成兩個橫向應變片組，縱向應變片組與橫向應變片組間隔串聯(lián)形成應變片全橋，且各串接點經(jīng)信號線引出連接至應變監(jiān)測儀。

進一步地，軸承外圈的內(nèi)壁上設有滾珠外跑道。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種轉(zhuǎn)子軸向力測量方法，采用上述的測量裝置，本發(fā)明測量方法包括：

將轉(zhuǎn)子經(jīng)軸承內(nèi)圈安裝于彈性支承上，軸承內(nèi)圈經(jīng)滾珠與軸承外圈連接；

轉(zhuǎn)子工作時，彈性支承所受轉(zhuǎn)子的軸向力通過軸承內(nèi)圈、滾珠傳到軸承外圈上，進而傳遞到彈條上；