[发明专利]一种带服役环境与机动载荷模拟的军用涡扇发动机球轴承试验器

说明书

本发明为一种带服役环境与冲击载荷模拟的军用涡扇发动机球轴承试验器，整体结构依托军用涡扇发动机的中介机匣、中央传动、发附机匣和润滑系统实体件构建，采用液压加载模拟发动机静态载荷，电缸加载模拟冲击冲击载荷。试验器更加真实的模拟发动机球轴承的服役工况和环境，支撑开展球轴承、中介机匣与发附机匣传动齿轮与轴承、润滑系统等典型故障的失效规律研究，服役环境复杂振动传递路径下球轴承、传动机匣轴承等的微弱故障信号传递和表征，牵引发动机健康监控技术发展和落地应用，为军用航空装备使用安全保驾护航。

技术领域

本发明涉及一种带服役环境与冲击载荷模拟的军用涡扇发动机球轴承试验器，能够更加真实的模拟军用涡扇发动机球轴承、中央传动机匣和发动机附件机匣等系统部件的服役环境和载荷，是军用航空发动机主轴承与传动机匣健康诊断能力的关键支撑。

背景技术

航空发动机机械系统公认是国内外军用航空发动机故障率高发的系统，其失效也是导致发动机空中停车和提前换发的主导原因之一。国产军用涡扇发动机三支点球轴承已发生多起，导致多起空中停车事故征候和空中振动超限告警，严重危及了部队的作战训练安全。

轴承试验器是军用涡扇发动机轴承失效与监控技术开发的重要平台，但是国内目前航空发动机球轴承试验器均为单套轴承加装简单工艺壳体的轴承性能试验器，这种试验器从润滑、载荷与轴承振动传递路径均与发动机的实际工况相差甚远，难以支撑滑油金属屑监控和高频振动监控等发动机健康监控关键技术的应用验证需求。

考虑到三支点球轴承是国产军用涡扇发动机是发动机故障多发部件，且其对飞行安全的威胁大。只有采用发动机的实体部件进行球轴承试验器构建，才能具备模拟发动机主轴承复杂振动传递路径、支承关系和完整真实润滑系统工作状况等服役条件的能力，达到模拟试验和发动机轴承实际工作状况的最大一致性。

发明内容

以最常用的军用涡扇发动机为对象，建设带发动机实体中介机匣、中央传动、发动机附件机匣传动链路、润滑系统和冲击载荷模拟等服役环境的航空发动机球轴承试验器，实现发动机球轴承、发附机匣小轴承等典型部件的振动传递路径、支承关系、工作载荷、润滑状况、加减速等服役环境的模拟，以支撑军用航空发动机关键主轴承/传动系统故障的状态监控和失效预警技术研究，牵引发动机健康监控技术发展和落地应用，为军用航空装备使用安全保驾护航。为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

(1)试验器总体结构

以最常用的军用涡扇发动机为对象进行设计，用军用涡扇发动机实体件构建球轴承试验器，由中介机匣、中央传动、发动机附件机匣等球轴承传动链，润滑系统，电主轴驱动系统，载荷环境模拟系统，电气测控系统，监控系统，支撑底座和地基等组成。

(2)驱动系统

试验机轴系由变频调速电主轴直接驱动，最高转速不低于20000r/min，支持双向旋转。

(3)静态载荷模拟系统

静态载荷模拟采用液压加载方式实现静态轴向力和径向力能力的加载，液压油经伺服比例阀进入加载活塞，将液压在和传递至轴向力和径向力加载轴承上，加载载荷由伺服比例阀-压力传感器-计算机形成闭环控制，保证的加载准确性。

(4)冲击载荷模拟系统

采用电动缸模拟发动机轴向和径向冲击载荷。

(5)试验器润滑系统

在发动机实际润滑系统基础上，进行适应性改进对试验球轴承及其支撑主体的齿轮/轴承进行润滑，并采用高精度温控仪表测量滑油供回油温度，在滑油箱通过外部布置加热电阻丝和保温层或者在滑油箱内部采用类似“热得快”等滑油加热方式对滑油加温实现发动机供、回油温度的闭环控制。采用电磁阀自动控制试验轴承润滑油量大小及通断，模拟试验球轴承、附件机匣轴承齿轮供油的富油、乏油和断油等工作状态。

(6)测控系统