[发明专利]一种圆弧端齿连接的转子系统的应力试验装置和系统

说明书

本发明提供了一种圆弧端齿连接的转子系统的应力试验装置和系统，涉及航空发动机领域。该应力试验装置包括转子系统和用于对转子系统施加拉力的中心拉杆，转子系统包括凸齿连接端转子、凹齿连接端转子、第一轴套和第二轴套；中心拉杆同时穿设于凸齿连接端转子与凹齿连接端转子的轴孔内，凸齿连接端转子连接有用于连接驱动装置的驱动端螺母，第一轴套上设置有第一位移传感器，第二轴套上设置有第二位移传感器，凸齿连接端转子与凹齿连接端转子的连接处设置有第三位移传感器。本申请有利于研究圆弧端齿连接界面在拉压作用载荷下的受力情况，为设计出机械性能更好的圆弧端齿连接转子提供了有效的理论依据。

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，具体而言，涉及一种圆弧端齿连接的转子系统的应力试验装置和系统。

背景技术

航空发动机转子连接结构不但要满足传递扭矩和轴向载荷的需要，而且要具有足够的刚性和稳定性以满足动力学设计要求，保证连接结构在环境载荷作用下因接触疲劳损伤引起的附加不平衡量不会对转子系统的运动产生不良影响。在开展转子结构设计时，应根据航空发动机总体性能参数和部件的结构特征，合理设计转子的结构形式、轴向质量分布和弯曲刚度分布，使转子具有最优动力学特性。在现有的航空发动机中，转子与转子之间的连接常采用圆弧端齿连接，圆弧端齿连接结构依靠圆弧端齿定心、传递扭矩，常采用拉杆和螺母进行紧固。因为其传递载荷能力强，结构强度高，能正确而自动的对准中心，分度精度高且重复定位精度高，维护简便，多次拆装且不影响其原有的精度和可靠性，并具有互换性。

转子之间的连接采用圆弧端齿连接后，则航空发动机转子系统结构就不再连续，结构刚度与连续转子存在差异，不能再采用传统分析连续转子的方法对其进行分析。非连续结构转子作为航空发动机的重要结构系统，其振动引发的故障可能造成重大事故和经济损失。

在发动机设计过程中，因缺少对界面连接的转子系统在复杂工况、拉压-弯曲-扭转等多轴载荷作用下转子动力学特性的规律探寻，无法从设计根源保证圆弧端齿连接结构和转子动力特性的稳定性，因此需要大量试验验证圆弧端齿设计的合理性。

由于转子系统稳定性对界面局部力学特征参数较为敏感，需要改进现有载荷激励方法来对转子系统施加激励，以期复现实际连接结构在复杂载荷状态下的接触状态。目前国内对圆弧端齿的设计技术水平低，技术积累薄弱，开展针对圆弧端齿应力与强度分析、结构优化设计研究的报道甚少。因此研究圆弧端齿连接界面在拉压、扭转和弯曲复杂载荷作用下的应力状态就很有必要。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种圆弧端齿连接的转子系统的应力试验装置和系统，其能够模拟复杂的载荷情况，从而为开展针对圆弧端齿应力与强度分析、结构优化设计研究提供理论依据。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种圆弧端齿连接的转子系统的应力试验装置，其包括转子系统和用于对所述转子系统施加拉力的中心拉杆，所述转子系统包括凸齿连接端转子、凹齿连接端转子、第一轴套和第二轴套；

所述第一轴套固定在所述凸齿连接端转子，所述第二轴套固定在所述凹齿连接端转子，所述凸齿连接端转子与所述凹齿连接端转子通过圆弧端齿定心，所述中心拉杆同时穿设于所述凸齿连接端转子与所述凹齿连接端转子的轴孔内，所述中心拉杆的两端分别设置有用于对所述凸齿连接端转子与所述凹齿连接端转子施加预紧力的第一锁紧螺母和第二锁紧螺母，所述凸齿连接端转子远离所述凹齿连接端转子的一端连接有用于连接驱动装置的驱动端螺母，所述驱动端螺母抵靠所述第一轴套以轴向固定所述第一轴套；

所述第一轴套上设置有第一位移传感器，所述第二轴套上设置有第二位移传感器，所述凸齿连接端转子与所述凹齿连接端转子的连接处设置有第三位移传感器。