[发明专利]一种热变形不协调的单转子双推力轴承轴向力测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热变形不协调的单转子双推力轴承轴向力测试 方法。

背景技术

轴向力是发动机中唯一算不准的气动负荷，国内外都以实测为 准，有的发动机由于结构尺寸的限制，一个转子采用两个推力轴承， 此种结构中轴向力测试尤显重要，需要根据测试结果确定装配参数， 以保证两个推力轴承能均匀的承担转子的轴向力。由于测试轴向力需 要改变轴承的装配工艺，为了保证发动机的安全，两个推力轴承无法 同步测试，尚未见到考虑热变形不协调的单转子双推力轴承测试技术 的研究报导。

发明内容

本发明的目的是提出一种考虑热变形不协调的单转子双推力轴 承测试方法。

本发明提供了一种热变形不协调的单转子双推力轴承轴向力测 试方法，其特征在于：所述的热变形不协调的单转子双推力轴承轴向 力测试方法，提出基于应变电测技术的单转子双推力轴承二次测量发 动机改装及装配工艺。

建立两次测试法的温度变形不协调量分析方法。

建立两次测试的双推力轴承总轴向力数据分析方法。

根据测试结果，建立双推力轴承轴向力均担的装配工艺。

要解决的技术问题：

单转子双推力轴承二次测量发动机改装及装配工艺；

温度产生的变形不协调量分析方法；

双推力轴承总轴向力数据分析方法；

根据测试结果，建立双推力轴承均担转子最大轴向力的装配工 艺。

测试方案及改装、装配工艺：

对发动机压气机转子：两个推力轴承都承担转子的轴向力，其中 轴承I外钢套为单向受力，即只能承受向前的轴向力，轴承II装配时 受与轴承I相反的装配轴向力，该力的大小通过弹支座的轴向变形量 控制，工作时，在转子轴向力作用下，轴承II承受的轴向力换向， 轴承I承受的轴向力较装配状态增加，增加值受轴承II轴向游隙、轴 承I座轴向刚度和转、静子在工作温度下变形差影响；其余轴向力由 轴承II承担。两个推力轴承受力过程见图2。

采用测力环法两个推力轴承同步测试，理论上是测试转子轴向 力，测试要求转子外钢套与轴承座为间隙配合，转子失去轴心定位基 准，由此带来整机振动问题，甚至影响发动机安全。

通过研究推力轴承轴向游隙、弹性轴承座轴向刚度、测力环轴向 刚度，采用两次测试法，即通过测试轴承I轴向力，确定工作态转、 静子轴向热膨胀变形差；再测试轴承II装配状态预压紧轴向力，通 过轴承II轴向游隙、轴承I座轴向刚度、工作态转、静子轴向热膨胀 变形差、轴承II测力环轴向变形量确定轴承I轴向力，结合轴承II 测试的轴向力，得出转子的总轴向力。

温度产生的变形不协调量分析

轴承I座为弹性支座，轴向柔度很大，测量结果显示整个工 作过程中力的变化在0到100牛顿之内变化。由图4的力学分析可知， 轴承I的轴向力变化决定于轴承座和测力环的组合变形，而这个变形 量主要决定于轴承II的轴向游隙和系统的轴向热变形不协调量。

轴承I轴向力测试时，所装轴承II轴向游隙为0.104mm，轴承I 轴向力测试用弹支座和测力环轴向柔度列于表1。

表1弹支座和测力环轴向柔度

流道内的温度高于轴心，轴向膨胀量轴承座大于轴，即轴承座的 轴向热膨胀量会占用部分轴承II的轴向游隙，实测轴承I的最大轴向 力小于按轴承II轴向游隙和表1柔度值的计算值，停车时轴向力也 小于预载，都说明了热变形不协调影响的存在。在燃气发生器转速 48000rpm以上状态时，轴承I的轴向力基本不变，说明温度场已基 本平衡。结合实测时轴承I的预载及弹支座和测力环轴向柔度，对轴 承I轴向力进行定量的分析，为减小误差，用插值的方法确定各理论 变化量。

预载343N，轴承座变形为：

△X弹＝0.175+0.43(0.25－0.175)＝0.20725(mm)；

测力环变形为：

△X应＝0.03+0.43(0.035－0.03)＝0.03215(mm)；

总变形为：△X＝△X弹+△X应＝0.2394(mm)；

实际测试轴承I最大轴向力为396N，轴承座和测力环的组合变 形应为：