[发明专利]一种涡轮增压器轴向载荷测试装置及测试方法

说明书

本发明提出一种涡轮增压器轴向载荷测试装置，包括待测涡轮增压器、压气机端传感器固定架、涡轮端传感器固定架、压气机端力传感器、涡轮端力传感器、涡轮端螺栓、压气机端螺栓、导线以及信号采集与分析系统。通过制备待测涡轮增压器样机、在待测涡轮增压器样机上安装传感器、对待测涡轮增压器样机转子施加预加轴向载荷，并将待测涡轮增压器样机安装在涡轮增压器试验台架上，然后用导线将压气机端力传感器和涡轮端力传感器同信号采集与分析系统连接在一起，进行涡轮增压器样机轴向载荷的测试。本发明可以对涡轮增压器在不同工况下的轴向载荷进行有效测量，能够为涡轮增压器的结构优化设计与可靠性分析提供有效支撑。

技术领域

本发明属于涡轮增压器结构可靠性技术领域，具体涉及一种涡轮增压器轴向载荷测试装置。

背景技术

涡轮增压器是军用车辆动力系统实现提升功率密度与增强环境适应性的核心部件之一。可靠性是涡轮增压器有效发挥其功能的基础和保证，涡轮增压器不仅需要满足压比、流量等性能指标要求，而且还必须具有“在规定时间内在规定使用条件下完成规定功能”的能力，即具有一定的可靠性。

车用涡轮增压器在工作过程中，由于车用发动机运行为面工况特征，涡轮增压器转子会承受轴向变化的载荷。轴向载荷的作用不仅会使止推轴承承受交变载荷的作用，导致止推轴承的异常磨损失效，有时引起涡轮增压器涡轮叶轮同涡轮箱之间或压气机叶轮同蜗壳之间的碰摩。涡轮增压器的轴向载荷虽然可以通过仿真计算获得，但是由于在涡轮增压器轴向载荷的仿真计算过程中，一方面需要根据涡轮增压器的结构对仿真计算模型进行简化，另一方面需要根据影响涡轮增压器轴向载荷的因素对模型输入的边界条件进行简化处理，导致采用仿真计算模型得到的涡轮增压器轴向载荷与真实值之间存在较大差异，难以有效地指导涡轮增压器止推轴承的结构设计。因此，采用试验测试的方法，在涡轮增压器的工作过程中通过对轴向载荷的实际测量是获取车用涡轮增压器在不同工况下运行时轴向载荷真实值最为有效的技术途径。

本发明针对车用涡轮增压器轴向载荷的测试需求，提出一种涡轮增压器轴向载荷的测试装置，借助该测试装置可以通过试验测试的方法准确获取涡轮增压器的轴向载荷。

发明内容

本发明为实现径流式涡轮增压器轴向载荷的精确测定，提出一种涡轮增压器轴向载荷测试装置。涡轮增压器轴向载荷测试装置由待测涡轮增压器、压气机端传感器固定架、涡轮端传感器固定架、压气机端力传感器、涡轮端力传感器、涡轮端螺栓、压气机端螺栓、导线以及信号采集与分析系统组成。待测涡轮增压器无需安装轴向止推轴承。压气机端力传感器和涡轮端力传感器分别通过压气机端传感器固定架和涡轮端传感器固定架安装在涡轮增压器轴向的两端，并用螺栓将压气机端传感器固定架和涡轮端传感器固定架分别装配在蜗壳和同涡轮箱上。通过调整压气机端力传感器和涡轮端力传感器的位置，对涡轮增压器转子施加预加轴向载荷，保证压气机端和涡轮端施加的预加轴向载荷大小相等、方向相反，同时要保证涡轮增压器转子施加的预加轴向载荷绝对值要大于涡轮增压器工作过程中的最大轴向载荷绝对值。然后，通过测量与分析涡轮增压器工作过程中压气机端力传感器和涡轮端力传感器的数据获得涡轮增压器工作时的轴向载荷。

本发明的技术方案：

一种涡轮增压器轴向载荷测试装置，包括待测涡轮增压器样机、压气机端传感器固定架、涡轮端传感器固定架、压气机端力传感器、涡轮端力传感器和信号采集与分析系统，所述待测涡轮增压器样机无需安装止推轴承；所述压气机端传感器固定架固定在待测涡轮增压器样机的蜗壳上，所述压气机端力传感器固定在压气机端传感器固定架上并同待测涡轮增压器样机的转轴相接触；所述涡轮端传感器固定架固定在待测涡轮增压器样机的涡轮箱上，所述涡轮端力传感器固定在涡轮端传感器固定架上并同待测涡轮增压器样机的涡轮叶轮相接触，所述信号采集与分析系统通过导线同压气机端力传感器和涡轮端力传感器相连。