[发明专利]一种轴承腔油气两相流动和换热试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种试验装置，具体为一种轴承腔油气两相流动和换热试验装置。

背景技术

轴承腔是航空发动机润滑系统部件之一，用于润滑和冷却滚动轴承的润滑油与防止润滑油泄漏的密封空气在轴承腔中形成了油气两相流动的润滑条件。发动机润滑系统及二次空气系统的设计依赖于对轴承腔油气两相流动及换热的正确理解和准确计算，开展轴承腔油气两相流动和换热试验是轴承腔工程设计和理论分析的重要工作，因此需要设计相应的试验装置。

文献“Influence of high rotational speeds on heat transfer and oil film thickness in aero-engine bearing chambers.S.Wittig,et al.Journal of Engineering for Gas Turbines and Power.1994,116(2):395-401”公开了一种轴承腔油气两相流动和换热试验装置，根据该论文的阐述，其试验装置测试轴承环下润滑结构采用了多个套圈嵌套连接的形式，这种结构每个套圈的加工难度较高及多个套圈装配对中性较难保证；另外其试验装置轴承腔体外侧加装自来水装盛副腔的形式以加热或冷却腔体，这种结构一方面使试验装置本体庞杂，另一方面自来水供给及加热系统成本显著。其试验装置电机通过联接器和传动带连接旋转轴，带传动的方式使试验装置本体庞杂。

文献“航空发动机轴承腔油气两相润滑介质流动与换热研究.陈薄.西北工业大学博士学位论文”公开了一种轴承腔试验系统，根据该论文的阐述，其试验系统中供油子系统、供气子系统和轴承腔试验器均无加热装置，因此轴承腔内润滑油、空气和轴承腔腔壁均在接近室温状态下工作，其腔内油气介质之间及与腔壁的换热状况与轴承腔的工程实际差异很大，难以得到反映轴承腔工程实际的试验结果。其供油子系统中回油管路通过回油管直接连通供油箱的设计导致轴承腔润滑油回油不畅，润滑油在轴承腔内积聚，并且回油管路中润滑油中掺杂大量气泡，空气进入油箱影响润滑油密度粘度等物理性质，这种设计与航空发动机轴承腔负压回油及油箱中润滑油尽量避免存在空气的工程实际也差异很大。其轴承腔试验器两个排气口为敞口设计，轴承腔排气口流出的油雾排向大气，导致浪费润滑油和污染环境。其数据采集子系统中多组压力传感器、热电阻直接连接数据采集器，导致导线连接混乱，导线中电信号彼此相互干扰，降低了测量信号的质量，压力传感器、热电阻与数据采集器无独立的接插头，故不能灵活地连接和断开。其动力子系统中高速电机通过柱销联轴器连接转轴，柱销联轴器容易将电机振动传递到轴承腔中的转轴，致使轴承腔试验器振动而影响油气介质流动状态和压力温度信号的稳定测量。

上述两文献中试验装置腔体的宽度和高度改变时均需要更换整套的腔体和端盖等零部件，一方面降低了更换的便捷性，另一方面加工多个腔体和端盖等零部件成本较高；此外试验装置中润滑油盛装在一个油箱，使得油箱中润滑油温度不易控制，油箱中回油和供油掺混亦不利于润滑油中空气的析出。两种试验装置右端盖为整块有机玻璃，右盖板强度不足，在腔体振动时右盖板变形很大，导致试验系统工作时密封间隙不均匀，影响进入轴承腔空气流动的稳定性。另外两种试验装置均无法得到采集的压力和温度对应的轴承腔内油气两相流动状态图像信息，无法满足工程设计和理论分析中全面了解油气介质状态的需求。

发明内容

要解决的技术问题

为了能够在结构紧凑成本节约条件下设计制造轴承腔油气两相流动和换热试验装置，并保证油箱中润滑油温度易于控制和降低掺混空气，提升轴承腔结构尺寸变更的便捷性，增强采集的压力和温度信号的质量，同步获得轴承腔内油气介质流动图像和压力温度信号，本发明提出了一种轴承腔油气两相流动和换热试验装置。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种轴承腔油气两相流动和换热试验装置，其特征在于：包括动力及支承系统、轴承腔机械本体、润滑油循环系统、空气供给系统及测量摄像系统；

动力及支承系统包括支承平台和动力装置，支承平台支承动力装置和轴承腔机械本体；动力装置带动轴承腔机械本体中的轴转动；