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CN114112356A - 一种航空发动机桨轴强度试验装置 - Google Patents

一种航空发动机桨轴强度试验装置 Download PDF

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CN114112356A
CN114112356A CN202111386542.3A CN202111386542A CN114112356A CN 114112356 A CN114112356 A CN 114112356A CN 202111386542 A CN202111386542 A CN 202111386542A CN 114112356 A CN114112356 A CN 114112356A
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China
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bearing
propeller shaft
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test device
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李东宁
柳翰羽
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王玉新
孙震
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Abstract

本申请属于航空发动机桨轴强度试验设计技术领域，具体涉及一种航空发动机桨轴强度试验装置，包括：支架；支撑轴承座，连接在支架上，其上具有支撑轴承安装孔；支撑轴承，套接在桨轴上，安装在支撑轴承安装孔中；多个承力杆，每个承扭杆的一端对应插入桨轴上桨毂的一个插槽中，另一端铰接在支架上；承力环，一端与各个承力杆连接；承力板，一侧与承力环的另一端连接；加弯轴，一端与承力板的另一侧连接；承力盘；调心轴承，套接在加弯轴的另一端，在承力盘的盘心内设置；多个弯矩调节螺栓，螺接在承力盘上，螺杆顶端沿周向抵靠在调心轴承的外圈上；马达，其输出轴连接在承力盘上。

Description

一种航空发动机桨轴强度试验装置
技术领域
本申请属于航空发动机桨轴强度试验设计技术领域，具体涉及一种航空发动机桨轴强度试验装置。
背景技术
航空发动机桨轴在实际工作中主要承受桨毂传递的旋转弯矩、轴向力，以及游星架通过内花键传递的扭矩，二级内齿圈齿轮毂通过外花键传递的扭矩。
为验证航空发动机桨轴的强度，设计有航空发动机桨轴强度试验，基于现有的航空发动机桨轴强度试验装置进行桨轴的强试验，存在以下缺陷：
1)采用环绕桨轴的四个作动筒，以等幅值、相位差90°的形式向桨轴施加旋转弯矩，涉及较多的部件，加载时易发生变形，且难以保证作动筒间施加载荷的协调性，控制难度大，存在较大误差，影响试验结果的准确性；
2)不能够同时对桨轴施加旋转弯矩、轴向力以及扭矩，且会对桨轴产生附加力，不能够真实的还原桨轴工作的实际环境，影响试验结果的可靠性。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种航空发动机桨轴强度试验结构，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是：
一种航空发动机桨轴强度试验装置，包括：
支架；
支撑轴承座，连接在支架上，其上具有支撑轴承安装孔；
支撑轴承，套接在桨轴上，安装在支撑轴承安装孔中；
多个承力杆，每个承扭杆的一端对应插入桨轴上桨毂的一个插槽中，另一端铰接在支架上；
承力环，一端与各个承力杆连接；
承力板，一侧与承力环的另一端连接；
加弯轴，一端与承力板的另一侧连接；
承力盘；
调心轴承，套接在加弯轴的另一端，在承力盘的盘心内设置；
多个弯矩调节螺栓，螺接在承力盘上，螺杆顶端沿周向抵靠在调心轴承的外圈上；
马达，其输出轴连接在承力盘上。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机桨轴强度试验装置中，支撑轴承座及其相应的支撑轴承有两个，其中，一个支撑轴承为滚珠轴承，套接在桨轴远离桨毂的一端；另一个支撑轴承为滚棒轴承，套接在桨轴靠近桨毂的一端。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机桨轴强度试验装置中，还包括：
多个承力作动筒，每个承力作动筒对应铰接在一个承力杆背向桨毂的一端、支架之间。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机桨轴强度试验装置中，还包括：
承力座，连接在支架上，其上具有承力轴承安装孔；
承力轴承，套接在承力盘外周，安装在承力轴承安装孔中。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机桨轴强度试验装置中，承力轴承有两个，其中一个为滚珠轴承，另一个为滚棒轴承。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机桨轴强度试验装置中，还包括：
承力架；
多根承力柱，连接在承力架、支撑轴承座之间；
传力杆，一端穿过桨轴、桨毂的内部连接到承力板上；
轴向力加载作动筒，连接在传力杆背向承力板的一端、承力架之间。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机桨轴强度试验装置中，还包括：
轴向测力计，连接在传力杆、轴向力加载作动筒之间。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机桨轴强度试验装置中，还包括：
二级内齿圈齿轮毂模拟件，套接在桨轴外周，与桨轴外花键配合连接，外壁具有第一环形连接边；
外花键传扭扭矩测量计，一端与第一环形连接边连接；
多个内花键扭矩加载作动筒，沿周向铰接在外花键传扭扭矩测量计的另一端、支架之间；
游星架模拟件，套设在传力杆外周，一端伸入桨轴内，该端与桨轴内花键配合连接，外壁具有第二环形连接边；
内花键传扭扭矩测量计，一端与第二环形连接边连接；
多个内花键扭矩加载作动筒，沿周向铰接在内花键传扭扭矩测量计的另一端、支架之间。
附图说明
图1是本申请实施例提供的航空发动机桨轴强度试验装置的示意图；
图2是本申请实施例提供的航空发动机桨轴强度试验装置对桨轴施加旋转弯矩的示意图；
图3是本申请实施例提供的航空发动机桨轴强度试验装置对桨轴施加轴向力的示意图；
图4是本申请实施例提供的航空发动机桨轴强度试验装置对桨轴施加扭矩的示意图；
图5是图4的A向局部示意图；
其中：
1-支架；2-支撑轴承座；3-支撑轴承；4-桨毂；5-承力杆；6-桨毂；7-承力环；8-承力板；9-加弯轴；10-承力盘；11-调心轴承；12-弯矩调节螺栓；13-马达；14-承力作动筒；15-承力座；16-承力轴承；17-承力架；18-承力柱；19-传力杆；20-轴向力加载作动筒；21-轴向测力计；22-二级内齿圈齿轮毂模拟件；23-外花键传扭扭矩测量计；24-外花键扭矩加载作动筒；25-游星架模拟件；26-内花键传扭扭矩测量计；27-内花键扭矩加载作动筒。
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图5对本申请做进一步详细说明。
一种航空发动机桨轴强度试验装置，包括：
支架1；
支撑轴承座2，连接在支架1上，其上具有支撑轴承安装孔；
支撑轴承3，套接在桨轴4上，安装在支撑轴承安装孔中；
多个承力杆5，每个承扭杆5的一端对应插入桨轴4上桨毂6的一个插槽中，另一端铰接在支架1上；
承力环7，一端与各个承力杆5连接；
承力板8，一侧与承力环7的另一端连接；
加弯轴9，一端与承力板8的另一侧连接；
承力盘10；
调心轴承11，套接在加弯轴9的另一端，在承力盘10的盘心内设置；
多个弯矩调节螺栓12，螺接在承力盘10上，螺杆顶端沿周向抵靠在调心轴承11的外圈上；
马达13，可以是液压马达，其输出轴连接在承力盘10上。
对于上述实施例公开的航空发动机桨轴强度试验装置，领域内技术人员可以理解的是，在对桨轴进行强度试验时，可通过对各个螺栓12的调节，调节调心轴承11在承力盘10径向上的位置，以此使加弯轴9弯曲，通过承力板8、承力环7、承力杆5、桨毂6，在桨轴4上产生相应的弯矩，在将各个螺栓调整到位后，起动马达13带动承力盘10及其各个弯矩调节螺栓12转动，在桨轴4上产生相应的旋转弯矩，操作便捷，能够实现对桨轴4旋转弯矩的准确施加，可真实的还原桨轴4工作时所受到的旋转弯矩，保证试验结果的准确性。
对于上述实施例公开的航空发动机桨轴强度试验装置，领域内技术人员还可以理解的是，支撑轴承座2、支撑轴承3、承力杆5与支架1配合的设置，可有效约束桨轴4的轴向、横向位移，以及避免桨轴4发生偏转。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机桨轴强度试验装置中，支撑轴承座2及其相应的支撑轴承3有两个，其中，一个支撑轴承3为滚珠轴承，套接在桨轴4远离桨毂6的一端；另一个支撑轴承3为滚棒轴承，套接在桨轴4靠近桨毂6的一端，以能够保证对桨轴4的轴向位移、横向位移以及偏转的约束。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机桨轴强度试验装置中，还包括：
多个承力作动筒14，每个承力作动筒14对应铰接在一个承力杆5背向桨毂6的一端、支架1之间，具体可以是通过进行铰接。
对于上述实施例公开的航空发动机桨轴强度试验装置，领域内技术人员可以理解的是，承力作动筒14具有伸缩量，可调节适配对应承力杆5背向桨毂6的一端、支架1之间的距离，保证对桨轴4的定位准确，有效约束桨轴4的轴向位移、横向位移以及偏转。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机桨轴强度试验装置中，还包括：
承力座15，连接在支架1上，其上具有承力轴承安装孔；
承力轴承16，套接在承力盘10外周，安装在承力轴承安装孔中，实现对承力盘10的可靠定位。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机桨轴强度试验装置中，承力轴承16有两个，其中一个为滚珠轴承，另一个为滚棒轴承。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机桨轴强度试验装置中，还包括：
承力架17；
多根承力柱18，连接在承力架17、支撑轴承座2之间；
传力杆19，一端穿过桨轴4、桨毂6的内部连接到承力板8上；
轴向力加载作动筒20，连接在传力杆19背向承力板8的一端、承力架17之间。
对于上述实施例公开的航空发动机桨轴强度试验装置，领域内技术人员可以理解的是，在对桨轴进行强度试验时，可通过轴向力加载作动筒20，经承力板8、承力环7、承力杆5、桨毂6，向桨轴4施加轴向力，便捷的实现对桨轴4轴向力的准确施加，真实的还原桨轴4工作时所受到的轴向力，保证试验结果的准确性。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机桨轴强度试验装置中，还包括：
轴向测力计21，可以是力传感器，连接在传力杆19、轴向力加载作动筒20之间，以检测轴向力加载作动筒20向桨轴4施加轴向力的大小。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机桨轴强度试验装置中，还包括：
二级内齿圈齿轮毂模拟件22，套接在桨轴4外周，与桨轴4外花键配合连接，外壁具有第一环形连接边；
外花键传扭扭矩测量计23，可以是扭矩传感器，一端与第一环形连接边连接；
多个内花键扭矩加载作动筒27，沿周向铰接在外花键传扭扭矩测量计23的另一端、支架1之间；
游星架模拟件25，套设在传力杆19外周，一端伸入桨轴4内，该端与桨轴4内花键配合连接，外壁具有第二环形连接边；
内花键传扭扭矩测量计26，可以是扭矩传感器，一端与第二环形连接边连接；
多个内花键扭矩加载作动筒27，沿周向铰接在内花键传扭扭矩测量计26的另一端、支架1之间。
对于上述实施例公开的航空发动机桨轴强度试验装置，领域内技术人员可以理解的是，在对桨轴进行强度试验时，可通过内花键扭矩加载作动筒24，经外花键传扭扭矩测量计23、二级内齿圈齿轮毂模拟件22，向桨轴4施加由其外花键传递的扭矩，以及可通过内花键扭矩加载作动筒27，经内花键传扭扭矩测量计26、游星架模拟件25，向桨轴4施加由其内花键传递的扭矩，保证对桨轴4经外花键、内花键传递扭矩的准确施加，真实的还原桨轴4工作时所受到的扭矩，保证试验结果的准确性。
对于上述实施例公开的航空发动机桨轴强度试验装置，领域内技术人员还可以理解的是，在对桨轴进行强度试验时，可同时实现对桨轴4旋转弯矩、轴向力、扭矩的准确施加，相互之间不发生干涉，能够真实的还原桨轴4工作时的受力情形，保证试验结构的可靠性。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种航空发动机桨轴强度试验装置，其特征在于，包括：
支架(1)；
支撑轴承座(2)，连接在所述支架(1)上，其上具有支撑轴承安装孔；
支撑轴承(3)，套接在桨轴(4)上，安装在所述支撑轴承安装孔中；
多个承力杆(5)，每个所述承扭杆(5)的一端对应插入所述桨轴(4)上桨毂(6)的一个插槽中，另一端铰接在所述支架(1)上；
承力环(7)，一端与各个所述承力杆(5)连接；
承力板(8)，一侧与所述承力环(7)的另一端连接；
加弯轴(9)，一端与所述承力板(8)的另一侧连接；
承力盘(10)；
调心轴承(11)，套接在所述加弯轴(9)的另一端，在所述承力盘(10)的盘心内设置；
多个弯矩调节螺栓(12)，螺接在所述承力盘(10)上，螺杆顶端沿周向抵靠在所述调心轴承(11)的外圈上；
马达(13)，其输出轴连接在所述承力盘(10)上。
2.根据权利要求1所述的航空发动机桨轴强度试验装置，其特征在于，
所述支撑轴承座(2)及其相应的支撑轴承(3)有两个，其中，一个所述支撑轴承(3)为滚珠轴承，套接在所述桨轴(4)远离所述桨毂(6)的一端；另一个所述支撑轴承(3)为滚棒轴承，套接在所述桨轴(4)靠近所述桨毂(6)的一端。
3.根据权利要求1所述的航空发动机桨轴强度试验装置，其特征在于，
还包括：
多个承力作动筒(14)，每个所述承力作动筒(14)对应铰接在一个所述承力杆(5)背向所述桨毂(6)的一端、所述支架(1)之间。
4.根据权利要求1所述的航空发动机桨轴强度试验装置，其特征在于，
还包括：
承力座(15)，连接在所述支架(1)上，其上具有承力轴承安装孔；
承力轴承(16)，套接在所述承力盘(10)外周，安装在所述承力轴承安装孔中。
5.根据权利要求1所述的航空发动机桨轴强度试验装置，其特征在于，
所述承力轴承(16)有两个，其中一个为滚珠轴承，另一个为滚棒轴承。
6.根据权利要求1所述的航空发动机桨轴强度试验装置，其特征在于，
还包括：
承力架(17)；
多根承力柱(18)，连接在所述承力架(17)、所述支撑轴承座(2)之间；
传力杆(19)，一端穿过所述桨轴(4)、所述桨毂(6)的内部连接到所述承力板(8)上；
轴向力加载作动筒(20)，连接在所述传力杆(19)背向所述承力板(8)的一端、所述承力架(17)之间。
7.根据权利要求6所述的航空发动机桨轴强度试验装置，其特征在于，
还包括：
轴向测力计(21)，连接在所述传力杆(19)、所述轴向力加载作动筒(20)之间。
8.根据权利要求6所述的航空发动机桨轴强度试验装置，其特征在于，
还包括：
二级内齿圈齿轮毂模拟件(22)，套接在所述桨轴(4)外周，与所述桨轴(4)外花键配合连接，外壁具有第一环形连接边；
外花键传扭扭矩测量计(23)，一端与所述第一环形连接边连接；
多个内花键扭矩加载作动筒(27)，沿周向铰接在所述外花键传扭扭矩测量计(23)的另一端、所述支架(1)之间；
游星架模拟件(25)，套设在所述传力杆(19)外周，一端伸入所述桨轴(4)内，该端与所述桨轴(4)内花键配合连接，外壁具有第二环形连接边；
内花键传扭扭矩测量计(26)，一端与所述第二环形连接边连接；
多个内花键扭矩加载作动筒(27)，沿周向铰接在所述内花键传扭扭矩测量计(26)的另一端、所述支架(1)之间。
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孙万超;廖连芳;陈璐璐;山峰;黄文超;: "风扇轴高/低周复合疲劳试验方法研究及设计", 航空动力学报, no. 06 *
李东宁等: "某型螺旋桨发动机连接螺栓预紧力研究", 《航空发动机》, vol. 33, no. 4 *

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