[发明专利]一种用于航空发动机篦齿-衬套结构高速旋转刮磨试验的进给装置及方法

权利要求书

1.一种用于航空发动机篦齿-衬套结构高速旋转刮磨试验的进给装置，其特征在于，包括进给电机底座、试验腔体、主轴；所述进给电机底座上依次装有轴向进给电机、径向进给电机、三维力传感器、水冷装置以及外伸连接板；所述径向进给电机与轴向进给电机之间通过第一连接板相互垂直连接；所述三维力传感器、水冷装置与外伸连接板由固定在径向进给电机上方的第二连接板进行支撑；所述外伸连接板与试验腔体固连；所述主轴穿过试验腔体安装在第一轴承底座和第二轴承底座上，两个轴承底座位于主轴的两端，对主轴进行支撑。

2.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机篦齿-衬套结构高速旋转刮磨试验的进给装置，其特征在于，所述外伸连接板通过周向的三个螺栓将试验腔体进行固定；所述试验腔体两端设有第一盖板和第二盖板，试验腔体两端与第一盖板和第二盖板使用周向螺栓连接进行简单密封形成一个加热腔，所述第二盖板上安装有衬套；试验腔体中间位置存在一个分隔挡板，与第一盖板、第二盖板和衬套配合将试验腔体分为两个腔室，在两个腔室周向各开设四根气流管路用于对衬套进行加热。

3.根据权利要求2所述的一种用于航空发动机篦齿-衬套结构高速旋转刮磨试验的进给装置，其特征在于，所述第一盖板与第二盖板均进行剖分，第二盖板周向开设螺栓孔用于固定衬套。

4.根据权利要求2所述的一种用于航空发动机篦齿-衬套结构高速旋转刮磨试验的进给装置，其特征在于，所述试验腔体上沿周向均匀开设有衬套测温热电偶孔及腔内气流测温热电偶孔；所述衬套测温热电偶孔用于将热电偶插入衬套中来对主轴上的篦齿与衬套刮磨过程中衬套的瞬时温度变化进行记录监测；所述腔内气流测温热电偶孔用于插入热电偶实时监测加热腔内气流温度。

5.根据权利要求4所述的一种用于航空发动机篦齿-衬套结构高速旋转刮磨试验的进给装置，其特征在于，所述衬套上沿周向均匀安装衬套测温热电偶，与衬套测温热电偶孔的位置相对应，用于在篦齿-衬套刮磨过程中对衬套不同周向位置的不同轴向和径向截面温度变化的监测和记录。

6.根据权利要求5所述的一种用于航空发动机篦齿-衬套结构高速旋转刮磨试验的进给装置，其特征在于，所述衬套测温热电偶孔沿周向均匀开设6排，即周向每60°安装一排衬套测温热电偶，每排有6根热电偶，均采用直径为0.5mm的K型铠装热电偶，其中第1根热电偶垂直安装在距衬套边缘轴向距离1mm，径向深度3mm处；第2根热电偶垂直安装在距衬套边缘轴向距离2mm，径向深度2mm处；第3根垂直安装在距衬套边缘轴向距离3mm，径向深度2.5mm处；第4根垂直安装在距衬套边缘轴向距离4mm，径向深度3mm处；第5根热电偶向第四根热电偶方向倾斜45°安装在距衬套边缘轴向距离8.5mm，径向深度3mm处；第6根同样倾斜45°安装在距衬套边缘轴向距离10mm，径向深度3mm处；其中第1、4、5、6四根热电偶位于同一径向深度不同轴向位置以进行轴向温度分布对比，第2、3、4三根热电偶位于不同径向位置以进行径向温度分布对比。

7.根据权利要求2所述的用于航空发动机篦齿-衬套结构高速旋转刮磨试验的进给装置，其特征在于，所述第一盖板和第二盖板和衬套均与主轴之间留有间隙，；所述主轴上加工有4道篦齿，试验过程中与衬套进行刮磨。

8.根据权利要求2所述的一种用于航空发动机篦齿-衬套结构高速旋转刮磨试验的进给装置，其特征在于，所述试验腔体通过外伸连接板与轴向进给电机和径向进给电机固定连接在一起，通过控制两台进给电机的移动来实现衬套的移动。

9.根据权利要求2所述的一种用于航空发动机篦齿-衬套结构高速旋转刮磨试验的进给装置，其特征在于，所述三维力传感器及水冷装置开设有用于连接的通孔，三维力传感器用于对刮磨过程中的刮磨力进行测量，水冷装置则在衬套加热过程中用于对三维力传感器进行冷却。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种用于航空发动机篦齿-衬套结构高速旋转刮磨试验的进给装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、所述主轴试验过程中进行高速旋转；所述试验腔体固定在主轴外侧，从气流管路通入高温空气对衬套进行加热；

S2、待衬套温度达到目标温度后，移动径向进给电机使得衬套与篦齿进行接触；

S3、二者相互接触后，通过控制根据试验所需径向及轴向进给量来控制径向和轴向进给电机移动，使得篦齿与衬套发生刮磨；在刮磨过程中可使用三维力传感器和衬套测温热电偶对刮磨过程中的瞬时温度变化和刮磨力变化进行记录；通过水冷装置对三维力传感器进行冷却，避免其受高温空气影响过热而导致测量不准确；

S4、达到目标位移量后控制径向进给电机和轴向进给电机退回初始位置，主轴停止旋转，从气流管道通入冷气对衬套进行冷却。