[发明专利]适用于大功率高转速涡轮台的水力测功负载装置及其方法

权利要求书

1.一种适用于大功率高转速涡轮台的水力测功负载装置，其特征在于：包括涡轮试验段（1）、齿式联轴器（2）、测扭器（3）、增速箱（4）、碟片联轴器（5）、水力测功机（6）和支撑座（7）；所述涡轮试验段（1）与测扭器（3）通过齿式联轴器（2）连接；增速箱（4）输入轴、输出轴均配置有法兰盘结构，输入法兰盘与测扭器（3）直接相连；碟片联轴器（5）用于增速箱（4）与水力测功机（6）之间的功率、转速传递；水力测功机（6）、增速箱（4）、涡轮试验段设置在支撑座（7）。

2.根据权利要求1所述的一种适用于大功率高转速涡轮台的水力测功负载装置，其特征在于：增速箱（4）和测扭器（3）采用集成设计，悬挂结构，形成一个整体；所述测扭器（3）直接悬挂在增速箱（4）的输入轴端。

3.根据权利要求1所述的一种适用于大功率高转速涡轮台的水力测功负载装置，其特征在于：所述增速箱（4）为单输入双输出结构形式。

4.根据权利要求1所述的一种适用于大功率高转速涡轮台的水力测功负载装置，其特征在于：增速箱（4）输入轴、输出轴水平安装布置；输出轴与输入轴平行，水平偏心，中心距355mm。

5.根据权利要求1所述的一种适用于大功率高转速涡轮台的水力测功负载装置，其特征在于：由于所述增速箱（4）需承受3500N·m的超大扭矩，所述增速箱（4）采用人字齿轮。

6.根据权利要求1所述的一种适用于大功率高转速涡轮台的水力测功负载装置，其特征在于：增速箱（4）的输出轴I传动比：6.8；增速箱的输出轴II传动比：2.4；为了保证高转速下的密封效果，所述增速箱壳体采用夹层结构，增速箱的传动轴采用阶梯设计。

7.根据权利要求1所述的一种适用于大功率高转速涡轮台的水力测功负载装置，其特征在于：所述增速箱（4）输入轴、输出轴均配置有法兰盘结构，增速箱输入轴的输入法兰盘与测扭器（3）直接相连；所述法兰盘与轴均采用一体式设计制造。

8.根据权利要求1所述的一种适用于大功率高转速涡轮台的水力测功负载装置，其特征在于：支撑座（7）采用了热定心支架，并且设置有滑轨，方便移动和安装，且通过涡轮试验段与排气涡壳定心止口的定心，可保证试验件旋转中心、水力测功机的旋转中心、增速箱的输入轴旋转中心偏差不大。

9.一种水力测功负载测试方法，包括权利要求1-8任一所述的适用于大功率高转速涡轮台的水力测功负载装置，其特征为：包括如下步骤：

步骤1：打开水力测功机，保证测功机设定在转速控制模式，并预先设定一个较低的控制转速；

步骤2：涡轮试验段在气流作用下开始旋转，并不断提升转速，直至达到测功机预设定控制转速时，在低转速时，测功机开始用输出轴I接管涡轮试验段转速；

步骤3：在气流温度、压力继续增长的情况下，测功机在转速控制模式下，自动调节水量加载，使试验件转速保持不变，扭矩持续增长；

步骤4：当扭矩积累到足够跳转至更高转速时，将测功机切换至手动模式，迅速释放水量，减小负载，调节设备转速至新的设定转速目标值；当转速超过10000rpm时，平移增速箱，让测功机开始用输出轴Ⅱ接管涡轮试验段转速；

步骤5：设定转速目标值时，应选择稳定的工作转速，避开振动较大的转速点。同时还要参考测功机的工作包线，使试验过程在测功机可控的能力包线内；

步骤6：重复上述过程，直至涡轮试验件达到试验工况点要求的转速；然后，通过测扭器测量扭矩和转速；

步骤7：计算涡轮试验段的输出功率；公式为：

P=F·V=(T/R)·（nπR/30）=nπT/30，P=功率单位W, T=转矩单位N·m, n=每分钟转速单位转/分钟，如果将P的单位换成KW，那么就是如下公式：P*1000= nπT/30=T*n，P= T*n *3.1415926/30000

即功率=扭距*转速/9550。

10.将权利要求9所述水力测功负载测试方法应用于航空发动机性能测试中。