[发明专利]一种航空发动机套齿连接结构的刚度测试装置及刚度测试方法

说明书

一种航空发动机套齿连接结构的刚度测试装置及刚度测试方法。本发明涉及旋转机械联轴器刚度测试技术领域。提出了一种适用于一般力学实验室进行套齿连接结构刚度测试及影响因素分析的航空发动机套齿连接结构的刚度测试装置及刚度测试方法。本发明的技术方案为：所述刚度测试装置包括基础平台17、安装架1、扭矩加载装置、径向力加载装置以及位移测量装置；所述安装架1可拆卸地连接在基础平台17上，通过扭矩加载装置对外花键轴202施加扭矩载荷；通过径向力加载装置沿外花键轴202的径向对其施加径向压力；通过位移测量装置获取外花键轴202的径向变形量。从整体上具有结构精巧、使用方便、操作简单以及测试效果好等优点。

技术领域

本发明涉及旋转机械联轴器刚度测试技术领域，特别是涉及一种航空发动机套齿连接结构刚度测试装置。

背景技术

套齿连接结构(亦可称为套齿联轴器、航空花键)广泛应用于大涵道比涡扇发动机系统中风扇转子轴和低压涡轮转子轴的连接传动，具有套齿传扭，双圆柱面定心，大螺母锁紧的结构特征。由于套齿连接结构存在多个接触面，承受载荷时难免使得接触面的接触状态发生变化，如齿面接触不均，定心圆柱面滑移等，最终可能导致整体连接刚度特性出现波动，从而影响整个系统的动力特性。套齿连接结构的刚度特性涉及结构基本尺寸、套齿参数的设计，形位公差的控制精度，以及装配预紧力等众多影响因素。通过建立套齿连接结构刚度测试平台，有助于研究结构、载荷、装配等参数对套齿连接结构刚度特性的影响规律，从而为设计并制造合理的套齿连接结构提供依据，为系统动力学设计和分析提供连接部位的力学特性参考，具有重要的工程应用和研究价值。

目前，针对套齿连接结构刚度测试的专用设备较为缺乏，在刚度测试过程中没有考虑扭矩载荷以及圆柱定位面配合紧度的影响，无法通过刚度测试得出符合实际情况的结构及载荷参数对套齿连接结构刚度特性的影响，且测试过程较为复杂。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种适用于一般力学实验室进行套齿连接结构刚度测试及影响因素分析的航空发动机套齿连接结构的刚度测试装置及刚度测试方法。

本发明的技术方案为：所述刚度测试装置包括基础平台17、安装架1、扭矩加载装置、径向力加载装置以及位移测量装置；

所述安装架1可拆卸地连接在基础平台17上，内花键轴201的法兰与安装架1可拆卸地相连接，外花键轴202的法兰与扭矩加载装置可拆卸地相连接，通过扭矩加载装置对外花键轴202施加扭矩载荷；

所述径向力加载装置沿套齿连接结构的径向设置、且与外花键轴202相连接，通过径向力加载装置沿外花键轴202的径向对其施加径向压力；

所述位移测量装置布置在外花键轴202上，通过位移测量装置获取外花键轴202的径向变形量。

所述径向力加载装置包括轮辐式压力传感器13、千斤顶顶部套筒14、立式千斤顶15以及传力夹具3；

所述传力夹具3包括带螺杆的扣件301以及可拆卸地连接在带螺杆的扣件301之上的无螺杆的扣件302，所述带螺杆的扣件301和带螺杆的扣件301夹持在外花键轴202的外壁上、且带螺杆的扣件301上的螺杆沿外花键轴202的径向设置；

所述立式千斤顶15固定连接在基础平台17上、且与螺杆相平行，所述千斤顶顶部套筒14固定连接在立式千斤顶15中活塞杆的顶端，所述轮辐式压力传感器13固定连接在千斤顶顶部套筒14的顶面上、且轮辐式压力传感器13的中心具有螺纹孔，所述带螺杆的扣件301上的螺杆通过螺纹连接在螺纹孔中、且螺杆的长度小于螺纹孔的深度。

所述扭矩加载装置包括带孔矩形板9、L形支架6、空心法兰轴8、轴承12、砝码挂钩10、砝码11以及锁止螺母7；

所述L形支架6可拆卸地连接在基础平台17上、且其上部开设有容置孔，所述空心法兰轴8通过轴承12可旋转地穿设所述容置孔，所述空心法兰轴8上的法兰与外花键轴202的法兰可拆卸地相连接、且空心法兰轴8与外花键轴202同轴心；