[发明专利]一种涡轮增压器轴向载荷测试装置及测试方法

摘要

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。

主权项

1.一种涡轮增压器轴向载荷测试装置，其特征在于：包括待测涡轮增压器样机(1)、压气机端传感器固定架(2)、涡轮端传感器固定架(3)、压气机端力传感器(4)、涡轮端力传感器(5)和信号采集与分析系统，所述待测涡轮增压器样机(1)无需安装止推轴承；

所述压气机端传感器固定架(2)固定在待测涡轮增压器样机(1)的蜗壳(9)上，所述压气机端力传感器(4)固定在压气机端传感器固定架(2)上并同待测涡轮增压器样机(1)的转轴(12)相接触；

所述涡轮端传感器固定架(3)固定在待测涡轮增压器样机(1)的涡轮箱(10)上，所述涡轮端力传感器(5)固定在涡轮端传感器固定架(3)上并同待测涡轮增压器样机(1)的涡轮叶轮(11)相接触，

所述信号采集与分析系统通过导线(8)同压气机端力传感器(4)和涡轮端力传感器(5)相连。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器轴向载荷测试装置，其特征在于：所述压气机端传感器固定架(2)包括圆盘型的中心座和其上径向延伸的三个支撑杆，所述支撑杆的外端部设有螺纹孔，所述蜗壳(9)上设有与支撑杆上螺纹孔对应的螺纹孔，通过螺栓依次旋入蜗壳(9)和支撑杆上的螺纹孔进行固定。

3.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器轴向载荷测试装置，其特征在于：所述涡轮端传感器固定架(3)包括圆盘型的中心座和其上径向延伸的三个支撑杆，所述支撑杆的外端部设有螺纹孔，所述涡轮箱(10)上设有与支撑杆上螺纹孔对应的螺纹孔，通过螺栓依次旋入涡轮箱(10)和支撑杆上的螺纹孔进行固定。

4.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器轴向载荷测试装置，其特征在于：所述压气机端传感器固定架(2)的中心处有安装压气机端力传感器(4)的螺纹孔，所述压气机端力传感器(4)通过外侧螺纹固定在压气机端传感器固定架(2)中心的螺纹孔处；所述压气机端力传感器(4)同待测涡轮增压器样机(1)的转轴(12)相接触的接触头为球型结构，所述转轴(12)端面的中心位置有放置压气机端力传感器(4)接触头的凹球面。

5.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器轴向载荷测试装置，其特征在于：所述涡轮端传感器固定架(3)的中心处有安装涡轮端力传感器(5)的螺纹孔，所述涡轮端力传感器(5)为耐高温传感器，通过外侧螺纹固定在涡轮端传感器固定架(3)的中心的螺纹孔处；所述涡轮端力传感器(5)同待测涡轮增压器样机(1)的涡轮叶轮(11)的接触头为球型结构，所述涡轮叶轮(11)的轮毂中心位置有放置涡轮端力传感器(5)接触头的凹球面。

6.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器轴向载荷测试装置，其特征在于：所述涡轮端传感器固定架(3)上有用于安装导线(8)的孔，所述压气机端传感器固定架(2)上有用于安装导线(8)的孔。

7.一种涡轮增压器轴向载荷测试方法，包括以下步骤：

a、制备待测轴向载荷的涡轮增压器样机：将待测涡轮增压器样机的止推轴承拆除，在待测涡轮增压器样机的转轴端面加工放置压气机端力传感器接触头的凹球面，在待测涡轮增压器样机的涡轮叶轮轮毂中心位置加工放置涡轮端力传感器接触头的凹球面；

b、在待测涡轮增压器样机上安装传感器：通过压气机端传感器固定架和螺栓将压气机端力传感器固定在蜗壳上，通过涡轮端传感器固定架和螺栓将涡轮端力传感器固定在涡轮箱上；

c、对待测涡轮增压器样机的转子上施加预加轴向载荷；

d、将待测涡轮增压器样机安装在涡轮增压器试验台架上，并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；

e、待测涡轮增压器样机轴向载荷的测量：采用外气源冷吹或燃气热吹的方式，使涡轮增压器转子旋转，根据信号采集与分析系统获取的压气机端力传感器和涡轮端力传感器的测量值，确定出涡轮增压器的轴向载荷。

8.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器轴向载荷测试方法，其特征在于：在步骤c中，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。

9.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器轴向载荷测试方法，其特征在于：在步骤e中，当涡轮端力传感器和传感器固定架可承受的工作温度高于待测涡轮增压器涡轮出口气体温度时，可以采用燃气热吹方式进行轴向载荷测量试验；当涡轮端力传感器和传感器固定架可承受的工作温度低于涡轮增压器涡轮出口气体温度时，可以采用外气源冷吹方式进行轴向载荷测量试验。