[发明专利]转子轴向力测试方法

说明书

本发明提供一种转子轴向力测试方法，测试方法使用的测试装置设置于鼠笼弹性支承上，该测试装置包括若干测量模块，每个所述测量模块包括外应变片和内应变片，所述外应变片、内应变片分别设置于同一弹性条的外表面、内表面，所述外应变片、内应变片以所述弹性条的中性层对称分布，所述外应变片、内应变片沿所述鼠笼弹性支承的轴向设置，所述外应变片、内应变片连接成半桥测量电路。该转子轴向力测试方法，按照指定位置布置应变片，并根据推导出的测量应变与轴向力的公式，即可得到复杂载荷条件下的转子轴向力；不需要对转子支承系统进行结构改造，不改变转子支撑系统的动态特性，测到的载荷真实性高，测量成本和风险低。

技术领域

本发明涉及一种转子轴向力测试方法。

背景技术

航空发动机等旋转机械的转子系统，工作时会产生轴向力。为了使轴承在设计寿命期内安全可靠的工作，轴向力必须保持在合适的范围之内。过大的轴向力、过小的轴向力都可能造成轴承失效。同时，转子不平衡振动响应也是转子安全可靠工作的重要指标之一。因此，需要对转子轴向力和径向振动响应进行监测，以确保转子工作在安全可靠的条件下。

现有的转子轴向力测量方法，主要有间接测量法和测力环式测量法。间接测量法主要是通过测试发动机、流道气压、腔压等参数，通过推导测试参数与轴向力的关系，计算转子轴向力。这种方法的缺点是，所需参数不易取得，由于腔压分布不均匀导致测量值误差较大。另外，这种方法还需要其它可靠方法进行验证。

而，测力环式测量法主要是通过在轴承两边外环端部和外壳支承的凸边之间安装测力环，测力环上贴有应变计桥路并预先标定好，轴承两端测力环分别测量向前和向后作用的轴向力。这种方法的缺点是，需要改装发动机结构，会造成轴承与轴承座的配合性质发生改变，影响发动机的转子动力学特性，增加了使用风险。由于该方法通过预先标定确定应变与轴向力的关系，不能适应复杂载荷条件下轴向力的测试。而且，以上两种方法均只能测试转子轴向力，不能同时测试转子不平衡振动引起的径向响应。

因此，现有技术中的转子轴向力测试，需要对结构进行改装，对转子不平衡振动引起的径向响应难以测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转子轴向力测试装置和测试方法，以解决现有技术中的转子轴向力测试需要对结构进行改装，对转子不平衡振动引起的径向响应难以测量的问题。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种转子轴向力测试装置，设置于鼠笼弹性支承上，所述鼠笼弹性支承包括轴承外圈安装端、支承安装端和若干弹性条，若干所述弹性条绕所述鼠笼弹性支承的周向设置，所述弹性条连接所述轴承外圈安装端、支承安装端；所述转子轴向力测试装置包括若干测量模块，每个所述测量模块包括外应变片和内应变片，所述外应变片、内应变片分别设置于同一弹性条的外表面、内表面，所述外应变片、内应变片以所述弹性条的中性层对称分布，所述外应变片、内应变片沿所述鼠笼弹性支承的轴向设置，所述外应变片、内应变片连接成半桥测量电路。

在本技术方案中，按照指定位置布置应变片，并根据推导出的测点应变与轴向力的公式，即可得到复杂载荷条件下的转子轴向力；不需要对转子支承系统进行结构改造，不改变转子支撑系统的动态特性，测到的载荷真实性高，测量成本和风险低。

优选地，若干所述测量模块的其中两个所在的弹性条绕所述鼠笼弹性支承的周向的夹角为90度。

在本技术方案中，当需要计算转子不平衡振动引起的径向力时，利用上述轴向力计算结果和应变测量值，即可根据推导出的测量应变与径向力的公式，得到复杂载荷条件下的转子不平衡振动引起的径向力。

优选地，所述测量模块的数量为四个，四个所述测量模块绕所述鼠笼弹性支承的周向均匀分布。