[实用新型]能够对高速回转主轴实施主扭矩和振动扭矩的试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种对高速回转主轴进行强度试验的装置，特别是涉及一种能够对高速回转主轴同时实施主扭矩和振动扭矩载荷确定转轴寿命的强度试验装置。

背景技术

涡轮发动机、汽轮机等高速回转机械的回转主轴是这类机械最为重要的部件，运行中承受很大的多种载荷，如附图3所示，要承受弯矩Mu、主扭矩Mk、振动扭矩△Mk、轴向力P等载荷，又由于其上分布有很多容易产生裂纹的台阶和孔等应力集中的部位，运行中一旦发生裂纹就可能发生致命的断轴后果，造成人身伤亡和财产重大损失的恶性事故。由于在发动机试车台架上不能模拟涡轮轴运行中的陀螺力矩和机动弯矩，因此地面试车无法对涡轮主轴实际运行载荷进行模拟，而采用实际运行进行寿命试验，不但成本巨大，而且危险极大。因此建造能够全面模拟涡轮轴在实际运行状态下所承受的各种载荷的试验装置，成为解决轴类故障的关键。在发动机涡轮轴运行过程中承受的弯矩Mu、主扭矩Mk、振动扭矩△Mk、轴向力P等载荷中，其中振动扭矩载荷△Mk模拟比较困难，建造能够模拟涡轮轴在实际运行状态下所承受的振动扭矩载荷△Mk的试验装置，是所属领域科技工作者共同面临的急待解决的重大课题。

英国R.R公司研究开发出了一种高速回转主轴强度试验装置，以求解决对高速回转主轴所承受的振动扭矩载荷△Mk进行模拟试验的问题。该试验装置的结构如附图4和附图5所示。装置的模拟试验机构，其主扭矩和反扭矩系统均采用由电磁液压伺服阀控制的液压作动筒机构组成一对力偶(液压作动筒机构即为由活塞和活塞缸组成的缸塞机构)，振动扭矩则采用由电磁液压伺服阀控制的液压作动筒机构产生的一个偏心扰动力所构成，装置的模拟试验机构设置在由底座、筒体和顶盖构成的装置机壳内。但该装置并不能够很好地解决模拟高速回转主轴所承受的振动扭矩载荷△Mk问题。这是由于，反扭矩系统采用由电磁液压伺服阀控制的液压作动筒机构组成一对力偶为反扭矩，在2个主扭液压作动筒机构对测试回转主轴实施了主扭矩后，构成反扭矩系统的2个液压作动筒就成为了一个刚性很强的系统，这时只能对测试回转主轴施加正的+△Mk扭矩载荷，而不能施加负的-△Mk扭矩载荷，如果此时对回转主轴通过振扭作动筒施加振动扭矩载荷△Mk就非常困难，主要是振动扭矩的振幅和振动频率不能达到高速回转主轴试验需求，即不能很好有效地对测试回转主轴施加振动扭矩载荷△Mk。如要实现对测试回转主轴施加振动扭矩载荷△Mk，则整个反扭矩系统需是一个弹性系统，如果按常规设计，那么该装置的结构将十分复杂。因此，英国R.R公司研究开发出的高速回转主轴强度试验装置，由于其反扭系统没有设计成为弹性系统，实际上并没有很好有效地解决对高速回转主轴同时实施主扭矩和振动扭矩载荷的模拟强度试验问题。

发明内容

本实用新型针对现有技术的高速回转主轴强度试验装置存在的不足而提供的能够对高速回转主轴同时实施主扭矩和振动扭矩载荷的试验装置，旨在解决现有技术的试验装置不能很好有效地对高速回转主轴实现主扭矩和振动扭矩复合加载问题，不能很好有效地同时模拟高速回转主轴在运行过程中承受的主扭矩载荷和振动扭矩载荷，其次解决现有技术的试验装置结构复杂、制造成本高、故障率高等问题。

本实用新型旨在解决的技术问题，可通过具有以下技术方案的高速回转主轴强度试验装置来实现：

一种能够对高速回转主轴同时实施主扭矩和振动扭矩的试验装置，主要包括装置机架，与安装在机架上的回转主轴固定联结的主扭臂和反扭臂，支承端固定于装置机架上而运动端与扭臂为铰联接的作用力构成主扭力偶的至少一对主扭作动筒机构、作用力构成振动扭力偶的至少一对振动作动筒机构和反作用力构成反扭力偶的至少一对反扭作动机构，以及控制作动筒机构运动的液压伺服系统，所说的反扭作动机构为弹性反扭作动机构。

在上述强度试验装置技术方案中，所说的弹性反扭作动机构可以是由气压弹性构件构成的弹性反扭作动机构，也可以是由反力弹簧构成的弹性反扭作动机构。后一种结构的弹性反扭作动机构，其结构简单，容易实施，优先采用后一种结构的弹性反扭作动机构。反力弹簧弹性反扭作动机构可以是由圆柱型反力弹簧构成的弹性反扭作动机构，也可以是由其他结构的反力弹簧构成的弹性反扭作动机构，优先采用圆柱型反力弹簧弹性反扭作动机构。