一种航空发动机转子轴向力测量装置

摘要

本申请属于航空发动机测试技术领域，涉及一种航空发动机转子轴向力测量装置，测量装置的轴承内圈固定在发动机转子上，外圈固定在轴承座上，轴承座包括对接在所述主轴承外圈的第一环形结构，以及自所述第一环形结构前端向发动转子方向径向延伸的第二凸起结构，所述主轴承外圈前端与所述第二凸起结构之间设置有前弹性环测力计。所述测量装置还包括密封壳体，固定在所述轴承座的后端，且具有向发动转子方向径向延伸的第三凸起结构，所述主轴承外圈后端与所述第三凸起结构之间设置有后弹性环测力计。当转子产生左侧及右侧轴向力时，分别通过前后弹性环测力计获得实时测力结果，实现了对转子双向轴向力的测量。

权利要求

1.一种航空发动机转子轴向力测量装置，包括主轴承(11)，其内圈固定在发动机转子(15)上，外圈固定在轴承座(14)上，其特征在于：所述测量装置还包括前弹性环测力计(12)及后弹性环测力计(13)，所述前弹性环测力计(12)及后弹性环测力计(13)均与所述发动机转子(15)同轴，且所述前弹性环测力计(12)固定在所述主轴承(11)外圈的沿轴向方向的前端，所述后弹性环测力计(13)固定在所述主轴承(11)外圈的沿轴向方向的后端；

所述轴承座(14)包括对接在所述主轴承(11)外圈的第一环形结构，以及自所述第一环形结构前端向发动转子方向径向延伸的第二凸起结构，所述前弹性环测力计(12)位于所述主轴承(11)外圈前端与所述第二凸起结构之间；

所述测量装置还包括密封壳体(19)，固定在所述轴承座(14)的后端，且具有向发动转子方向径向延伸的第三凸起结构，用于将所述后弹性环测力计(13)限定在所述主轴承(11)外圈后端与所述第三凸起结构之间；

其中，所述前弹性环测力计(12)与所述第二凸起结构，以及所述后弹性环测力计(13)与所述第三凸起结构之间预留有间隙。

2.如权利要求1所述的航空发动机转子轴向力测量装置，其特征在于，所述主轴承(11)的内圈通过螺母(20)紧固在发动机转子(15)上。

3.如权利要求2所述的航空发动机转子轴向力测量装置，其特征在于，所述发动机转子(15)包括安装所述主轴承(11)的环形部分，所述环形部分的一端具有沿发动机转子径向向外侧延伸的挡边，用于轴向限定所述主轴承(11)的内圈，所述环形部分的另一端具有外螺纹，适配安装所述螺母(20)，螺母(20)用于将所述主轴承(11)的内圈轴向压紧在所述环形部分上。

4.如权利要求1所述的航空发动机转子轴向力测量装置，其特征在于，所述前弹性环测力计(12)与所述主轴承(11)外圈的前端通过第一防转销(16)固定。

5.如权利要求1所述的航空发动机转子轴向力测量装置，其特征在于，所述后弹性环测力计(13)与所述主轴承(11)外圈的后端通过第二防转销(17)固定。

6.如权利要求1所述的航空发动机转子轴向力测量装置，其特征在于，所述密封壳体(19)与所述轴承座(14)通过螺钉(18)固定连接。

7.如权利要求1所述的航空发动机转子轴向力测量装置，其特征在于，所述前弹性环测力计(12)及后弹性环测力计(13)均与所述轴承座(14)外圈之间预留有间隙。

8.如权利要求1所述的航空发动机转子轴向力测量装置，其特征在于，所述轴承座(14)上设计有通孔，用于将前弹性环测力计(12)的第一测试引线(22)引出。

9.如权利要求1所述的航空发动机转子轴向力测量装置，其特征在于，所述密封壳体(19)上设置有通孔，用于将后弹性环测力计(13)的第二测试引线(21)引出。

说明书

一种航空发动机转子轴向力测量装置

技术领域

[0001] 本申请属于航空发动机测试技术领域，特别涉及一种航空发动机转子轴向力测量装置。

背景技术

[0002] 航空发动机的发动机转子轴向力直接影响转子支撑轴承及其他相关承力部件的寿命和强度可靠性，因此需要在发动机各个工作状态精确测量转子轴向力，为轴承等部件
设计提供强度和寿命设计依据和输入条件。

[0003] 传统的测试改装结构如图1所示，通常在测试轴承1外圈与弹性环测力计2一起由压紧螺母3在测试轴承座4上进行安装，这种轴向螺纹紧固方式影响轴向力测量精度，同时
装配控制难度较高。

[0004] 综上，现有测试结构难以避免螺母压紧力对测力计施加额外载荷，影响测试精度；且现有测试结构在装配时要精确控制压紧螺母拧紧力矩，既要降低对测试精度的影响，又
要保证各零组件不发生相对串动，这大大增加了装配难度。

发明内容

[0005] 为解决上述问题，本申请提供了一种航空发动机转子轴向力测量装置，包括主轴承，其内圈固定在发动机转子上，外圈固定在轴承座上，所述测量装置还包括前弹性环测力
计及后弹性环测力计，所述前弹性环测力计及后弹性环测力计均与所述发动机转子同轴，
且所述前弹性环测力计固定在所述主轴承外圈的沿轴向方向的前端，所述后弹性环测力计
固定在所述主轴承外圈的沿轴向方向的后端；

[0006] 所述轴承座包括对接在所述主轴承外圈的第一环形结构，以及自所述第一环形结构前端向发动转子方向径向延伸的第二凸起结构，所述前弹性环测力计位于所述主轴承外
圈前端与所述第二凸起结构之间；

[0007] 所述测量装置还包括密封壳体，固定在所述轴承座的后端，且具有向发动转子方向径向延伸的第三凸起结构，用于将所述后弹性环测力计限定在所述主轴承外圈后端与所
述第三凸起结构之间。

[0008] 优选的是，所述主轴承的内圈通过螺母紧固在发动机转子上。

[0009] 优选的是，所述发动机转子包括安装所述主轴承的环形部分，所述环形部分的一端具有沿发动机转子径向向外侧延伸的挡边，用于轴向限定所述主轴承的内圈，所述环形
部分的另一端具有外螺纹，适配安装所述螺母，螺母用于将所述主轴承的内圈轴向压紧在
所述环形部分上。

[0010] 优选的是，所述前弹性环测力计与所述主轴承外圈的前端通过第一防转销固定。

[0011] 优选的是，所述后弹性环测力计与所述主轴承外圈的后端通过第二防转销固定。

[0012] 优选的是，所述密封壳体与所述轴承座通过螺钉固定连接。

[0013] 优选的是，所述前弹性环测力计及后弹性环测力计均与所述轴承座外圈之间预留有间隙。

[0014] 优选的是，所述前弹性环测力计与所述第二凸起结构，以及所述后弹性环测力计与所述第三凸起结构之间预留有间隙。

[0015] 优选的是，所述轴承座上设计有通孔，用于将前弹性环测力计的第一测试引线引出。

[0016] 优选的是，所述密封壳体上设置有通孔，用于将后弹性环测力计的第二测试引线引出。

[0017] 与现有方案相比，本申请取消需精确控制安装的轴承外圈螺母，大大降低了装配难度，通过修磨保证弹性环、轴承之间的间隙，避免测力计受到装配结构带来的预载，可提
高测试精度；周向定位销钉一体化设计用于防止弹性环、轴承与轴承座发生相对串动，减少
零件数量，提高结构可靠性。

附图说明

[0018] 图1是现有技术中航空发动机转子轴向力测量装置结构示意图。

[0019] 图2是本申请航空发动机转子轴向力测量装置的结构示意图。

[0020] 其中，1‑测试轴承，2‑弹性环测力计，3‑压紧螺母，4‑测试轴承座；

[0021] 11‑主轴承，12‑前弹性环测力计，13‑后弹性环测力计，14‑轴承座，15‑发动机转子，16‑第一防转销，17‑第二防转销，18‑螺钉，19‑密封壳体，20‑螺母，21‑第二测试引线，
22‑第一测试引线。

具体实施方式

[0022] 为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同
或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是
本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示
例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，
本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本
申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

[0023] 本申请提供了一种航空发动机转子轴向力测量装置，如图2所示，包括主轴承11，其内圈固定在发动机转子15上，外圈固定在轴承座14上，所述测量装置还包括前弹性环测
力计12及后弹性环测力计13，所述前弹性环测力计12及后弹性环测力计13均与所述发动机
转子15同轴，且所述前弹性环测力计12固定在所述主轴承11外圈的沿轴向方向的前端，所
述后弹性环测力计13固定在所述主轴承11外圈的沿轴向方向的后端；

[0024] 所述轴承座14包括对接在所述主轴承11外圈的第一环形结构，以及自所述第一环形结构前端向发动转子方向径向延伸的第二凸起结构，所述前弹性环测力计12位于所述主
轴承11外圈前端与所述第二凸起结构之间；

[0025] 所述测量装置还包括密封壳体19，固定在所述轴承座14的后端，且具有向发动转子方向径向延伸的第三凸起结构，用于将所述后弹性环测力计13限定在所述主轴承11外圈
后端与所述第三凸起结构之间。

[0026] 本申请中，主轴承11外圈安装在轴承座14上，与前弹性环测力计12、后弹性环测力计13一起由轴承座14径向限位，由轴承座14和密封壳体19轴向限位。

[0027] 如图2所示，轴承座14的后端和密封壳体19之间通过止口连接，在一些可选实施方式中，通过螺钉18将两者进行紧固。轴承座14第一环形结构的后端延伸超过主轴承的外圈，
以便在超出部分的空隙中安装所述后弹性环测力计13，并且后弹性环测力计13在该空隙中
具有一定的活动空间，防止安装在其后的密封壳体19的第三凸起结构所挤压。

[0028] 在一些可选实施方式中，所述主轴承11的内圈通过螺母20紧固在发动机转子15上。

[0029] 在一些可选实施方式中，所述发动机转子15包括安装所述主轴承11的环形部分，所述环形部分的一端具有沿发动机转子径向向外侧延伸的挡边，用于轴向限定所述主轴承
11的内圈，所述环形部分的另一端具有外螺纹，适配安装所述螺母20，螺母20用于将所述主
轴承11的内圈轴向压紧在所述环形部分上。

[0030] 在一些可选实施方式中，所述前弹性环测力计12与所述主轴承11外圈的前端通过第一防转销16固定。

[0031] 在一些可选实施方式中，所述后弹性环测力计13与所述主轴承11外圈的后端通过第二防转销17固定。

[0032] 可以理解的是，第一防转销16及第二防转销17可以为一个，也可以为多个，主轴承11的外圈上设置有第一销孔，前弹性环测力计12及后弹性环测力计13上设置有对应的第二
销孔，第一防转销16及第二防转销17的两端分别插入所述第一销孔及第二销孔。同时，第一
防转销16还穿过前弹性环测力计12，插入轴承座内，该一体化的第一防转销16能够同时防
止主轴承11外圈和前弹性环测力计12及轴承座14三者相互发生周向相对位移，第二防转销
17能够防止主轴承11外圈与后弹性环应力计13发生周向相对位移。

[0033] 在一些可选实施方式中，所述前弹性环测力计12及后弹性环测力计13均与所述轴承座14外圈之间预留有间隙。

[0034] 在一些可选实施方式中，所述前弹性环测力计12与所述第二凸起结构，以及所述后弹性环测力计13与所述第三凸起结构之间预留有间隙。

[0035] 本申请通过加工尺寸保证在工作状态主轴承11外圈、前弹性环测力计12、后弹性环测力计13与轴承座14之间的径向隙为0.01mm～0.2mm，并保证工作状态轴承座14和密封
壳体19之间止口装配间隙为0.02mm～0.8mm，通过加工尺寸或修磨密封壳体19保证工作状
态轴承11外圈、前弹性环测力计12、后弹性环测力计13三件与轴承座14和密封壳体19的轴
向间隙为0.01～0.1mm。2.通过修磨保证弹性环、轴承之间的间隙，避免测力计受到装配结
构带来的预载，可提高测试精度。

[0036] 在一些可选实施方式中，所述轴承座14上设计有通孔，用于将前弹性环测力计12的第一测试引线22引出。

[0037] 在一些可选实施方式中，所述密封壳体19上设置有通孔，用于将后弹性环测力计13的第二测试引线21引出。

[0038] 为实现转子轴向力测量,本申请测量装置的工作原理是：在发动机工作时，当转子产生向左侧轴向力时，轴向力经由发动机转子15、主轴承11传递到前弹性环测力计12，使前
弹性环测力计12受到挤压而得到实时测力结果；当转子产生向右侧轴向力时，轴向力经由
发动机转子15、主轴承11传递到后弹性环测力计13，使后弹性环测力计13受到挤压而得到
实时测力结果；采用防转销将弹性环测力计和主轴承固定在轴承座14上，避免工作过程中
发生相对串动。通过上述方式实现了对转子双向轴向力的测量。

[0039] 与现有方案相比，本申请取消需精确控制安装的轴承外圈螺母，大大降低了装配难度，通过修磨保证弹性环、轴承之间的间隙，避免测力计受到装配结构带来的预载，可提
高测试精度；周向定位销钉一体化设计用于防止弹性环、轴承与轴承座发生相对串动，减少
零件数量，提高结构可靠性。

[0040] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应
涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为
准。