[发明专利]一种获取机械结合面扭转刚度的测试装置

说明书

技术领域

本发明属于动力学测量技术领域，具体涉及一种获取机械结合面扭转刚度的测试装置。

背景技术

燃气轮机、航空发动机等拉杆转子是一种典型的组合式转子，由一根中心拉杆或者多根周向拉杆穿过多级轮盘，通过对拉杆施加预紧力将轮盘压紧而成。此类结合面的连接特征呈现出一定的非线性，转子不再是连续的整体，研究结合面的特性并将其引入系统整机建模中将有效提高转子设计阶段的整机性能预测能力。结合面扭转刚度作为旋转轴结合面的重要特性参数之一，其准确程度将直接影响扭转动力学分析结果。研究拉杆预紧力、试件材料特性、结合面形状等参数对机械结合面扭转刚度的影响规律将有助于准确建立拉杆转子的扭转动力学模型。

当前尚缺乏针对组合转子机械结合面扭转刚度的测量装置和方法，虽然现有的机械结合面接触刚度的直接测量技术能够测得切向接触刚度，但是所测切向接触刚度不能直接应用于含有机械结合面的组合转子的扭转刚度计算和扭转动力学分析。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种获取机械结合面扭转刚度的测试装置，使得所测机械结合面扭转刚度能够直接应用于含有机械结合面的组合转子的扭转刚度计算和扭转动力学分析。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种获取机械结合面扭转刚度的测试装置，包括基座1，基座1上连接有支撑底座2，支撑底座2连接有测试组件5和与测试组件5配合的位移传感器支撑架3，位移传感器支撑架3上连接有位移传感器4，测试组件5上端与施力板7首端相连，施力板7末端和压力加载组件9配合，压力加载组件9通过压板11固定在基座1上；

所述的测试组件5由上试件5a和下试件5b通过中心拉杆6拉紧而成，上试件5a下表面与下试件5b上表面形成结合面5c，上试件5a、下试件5b中间位置同一水平面相距180°均开有平槽13，平槽13上贴有目标箔片12，即上试件5a上设有一号目标箔片12a、二号目标箔片12b，下试件5b上设有三号目标箔片12c、四号目标箔片12d；

所述的位移传感器支撑架3包括前位移传感器支撑架3a和后位移传感器支撑架3b，位移传感器4包括第一位移传感器4a、第二位移传感器4b、第三位移传感器4c、第四位移传感器4d，第一位移传感器4a和第三位移传感器4c安装在前位移传感器支撑架3a上，第二位移传感器4b和第四位移传感器4d安装在后位移传感器支撑架3b上，第一位移传感器4a和第三位移传感器4c分别与上试件5a上的一号目标箔片12a和下试件5b上的三号目标箔片12c相对应，第二位移传感器4b和第四位移传感器4d分别与上试件5a上的二号目标箔片12b和下试件5b上的四号目标箔片12d相对应。

所述的压力加载组件9包括施力架96，施力架96由压板11压紧在基座1上，施力架96上部开有螺纹孔并配有给力螺栓95，给力螺栓95上拧有前螺母97和后螺母98，弹簧94套在给力螺栓95上，弹簧94与后螺母98之间设有底支撑板93，底支撑板93套在给力螺栓95上，前螺母97与后螺母98接触紧密，弹簧94顶端设有顶支撑板91，顶支撑板91另一侧面上固定有压力传感器10，压力传感器10的测头101中心线与施力板7末端侧面8保持垂直；顶支撑板91和底支撑板93由4根支撑杆92支撑，支撑杆92一端连接在施力架96上。

组成所述结合面5c的粗糙面有以下三种类型，接触面为机加工平面51；接触面为销钉槽52和机加工平面51相结合；接触面为端面齿面53，上试件5a和下试件5b的内径、外径均相同，上试件5a下表面和下试件5b上表面为上述三种类型粗糙面中的同一种。

所述的中心拉杆6设有3个凸台14。

本发明的有益效果：

通过压力加载组件9实现了压力的有效控制，提高了测量的精度，大大节约了测试装置的加工费用；实验获取的结合面扭转刚度可以直接应用于拉杆转子扭转动力学模型中，也可以作为机械结合面扭转刚度理论研究的实验依据。

附图说明

图1是本发明扭转刚度测试装置的结构图。

图2是测试组件5的结构图。

图3是组成机械结合面示意图，其中图3A表示接触面为机加工平面51；图3B表示接触面为销钉槽52和机加工平面51结合；图3C表示接触面为端面齿面53。

图4是压力施加组件9的结构示意图。

图5是中心拉杆6的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。