CN204330323U - 一种转子试验支承结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种转子试验支承结构，包括：具有中空结构的支架壳体(1)，支架壳体(1)的上支板(20)上安装有轴承座(3)，能够通过安装在轴承座(3)中的轴承对转子进行支承；支架壳体(1)的下支板(22)上位于轴承座(3)轴线的两侧设有垂直支承组件，能够对上支板(20)进行支承，且支杆组件(18)至少可沿着垂直于轴承座(3)轴线的方向进行水平调节。本实用新型的转子试验支承结构不仅可以弥补支架壳体加工、装配及环境因素等带来的误差，而且在试验前能够通过改变支承跨距，进而调节标定支架壳体的垂直支承刚度，使得转子试验支承结构提供与实际更为接近的支承环境，提高转子试验的准确性。

Description

一种转子试验支承结构

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，尤其涉及一种转子试验支承结构。

背景技术

如图1所示的支承方式示意图，航空发动机中径向传动杆由内传动杆1a和外传动杆2a套接而成，能够连接中央传动齿轮箱(IGB)和转接传动齿轮箱(TGB)，用于将发动机功率传递到外部附件中。径向传动杆具有跨距大，直径小，转速高等特点，因而采用三个支点支承，其中内传动杆1a的端头设有IGB机匣支承3a，径向传动杆的中间设有中介机匣支承4a，外传动杆2a的端头设有TGB机匣5a。

在对径向传动杆的模态和临界转速进行试验时，需要尽量模拟径向传动杆的真实支承环境，才能正确测得转子模态和临界转速。径向传动杆两端的IGB机匣支承3a和TGB机匣支承5a的支承环境相对容易实现；中间支点为中介机匣支承4a，由于中介机匣的材料昂贵，结构复杂，加工难度高，而且径向传动杆转速高，固有频率大，支承的振动特性很容易影响到转子，这些都给模拟真实支承环境带来了困难。而中间支点的支承特性对径向传动杆的临界转速有很大的影响，因此中间支点支承的合理设计是径向传动杆模态和临界转速试验成功的关键。

现有技术在进行径向传动杆临界转速试验时，可以选择利用中介机匣作为真实的支承环境，但是结构复杂，成本高，在进行模态和临界转速试验时也不易安装传感器。为了降低试验难度，也可以根据真实发动机上的支承环境设计定刚度支承，但是这种试验方式忽略了中间支点特性对转子模态和临界转速的影响，且即使理论环境与真实环境相似，但由于其结构固定，无法补偿加工、装配以及环境因素带来的误差，难以保证试验的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种转子试验支承结构，能够调整到更接近于实际的支承刚度，从而提高转子试验的准确性。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种转子试验支承结构，包括：具有中空结构的支架壳体，所述支架壳体的上支板上安装有轴承座，能够通过安装在所述轴承座中的轴承对所述转子进行支承；所述支架壳体的下支板上位于所述轴承座轴线的两侧设有垂直支承组件，能够对所述上支板进行支承，且所述垂直支承组件至少可沿着垂直于所述轴承座轴线的方向进行水平调节。

进一步地，所述上支板和所述下支板上与所述垂直支承组件对应的位置设有调节孔，所述调节孔至少可使所述垂直支承组件沿着垂直于所述轴承座轴线的方向进行水平调节；且所述垂直支承组件通过穿设所述调节孔的第二螺栓固定在所述支架壳体上。

进一步地，所述调节孔为沿垂直于所述轴承座轴线的方向延伸的导向孔，能够在调节所述垂直支承组件时起导向作用，调节到位后起固定作用。

进一步地，所述调节孔为间隔设置的多个固定孔，能够在所述垂直支承组件调节到位后起固定作用。

进一步地，所述垂直支承组件在沿着所述轴承座轴线的方向设置有两个。

进一步地，所述垂直支承组件为支杆组件，所述支杆组件包括支杆和滑动座，所述支杆相对于所述滑动座能够上下移动调节，所述滑动座能够在所述下支板上水平移动；且所述支杆组件内设有通孔，并能够通过穿设所述调节孔和所述通孔的第二螺栓固定在所述支架壳体上。

进一步地，所述支杆的圆周面上设有工装接口，能够方便使用工具进行扭转操作。

进一步地，所述第二螺栓的螺栓头与所述上支板之间设有止动垫圈，能够在所述第二螺栓固定后进行锁紧。

进一步地，所述支架壳体的侧面沿着所述垂直支承组件调节的方向设有标尺，能够测量所述垂直支承组件的调节距离。

进一步地，还包括调节组件，所述调节组件为丝杠螺母结构，包括丝杠和设有内螺纹且呈T形的滑板，所述滑板外伸的两端分别与所述滑动座固定。

进一步地，所述丝杠远离所述滑板的一端依次通过轴承、锁紧螺母和端盖安装在所述支架壳体上；所述丝杠内开设有工装孔，能够对所述丝杠进行旋转调节。

进一步地，所述轴承座的形状呈Ω形，厚度与中介机匣厚度相同。

进一步地，所述轴承座的材料为铝合金，所述上支板的材料为钢。

基于上述技术方案，本实用新型实施例的转子试验支承结构，通过设置至少可沿着垂直于轴承座轴线的方向进行水平调节的垂直支承组件，不仅可以弥补支架壳体加工、装配及环境因素等带来的误差，而且在试验前能够通过调整支承跨距，进而调节标定支架壳体的垂直支承刚度，使得转子试验支承结构提供与实际更为接近的支承环境，提高转子试验的准确性。另外，其结构简单，容易加工制造，有利于降低试验难度，并有效地控制成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型现有技术的径向传动杆的支承方式示意图；

图2为本实用新型转子试验支承结构的一个实施例的结构示意图；

图3为本实用新型转子试验支承结构的一个实施例的分解图；

图4为本实用新型转子试验支承结构的一个实施例的左视图；

图5为本实用新型转子试验支承结构的另一个实施例的支杆组件结构示意图。

附图标记说明

1a－内传动杆；2a－外传动杆；3a－IGB机匣支承；4a－中介机匣支承；5a－TGB机匣支承；

1－支架壳体；2－第一螺栓；3－轴承座；4－第二螺栓；5－止动垫圈；6－支杆；7－丝杠；8－轴承；9－锁紧螺母；10－端盖；11－第三螺栓；12－弹簧垫圈；13－螺母；14－滑动座；15－标尺；16－螺钉；17－滑板；18－支杆组件；19－工装孔；20－上支板；21－导向孔；22－下支板。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

航空发动机中的转子为高速细长杆结构，其总长接近1000mm，临界转速超过20000rpm，外径不到40mm，因而一般采用三个支点进行支承，其中间支点为中介机匣支承4a，如图1所示。径向传动杆的正常工作对航空发动机的稳定运行有着至关重要的作用，因而设计研制过程中需要对径向传动杆进行模态和临界转速测量试验。但由于中介机匣的材料昂贵，结构复杂，加工难度高且试验时不便于传感器的安装，这就需要设计一种径向传动杆的中间支点支承结构，来模拟中介机匣的支承环境。为了提高测试的准确度，需要使支承结构的支承刚度与机上中介机匣的支承刚度较为接近。

为此本实用新型提供了一种转子试验支承结构，如图2所示，包括：具有中空结构的支架壳体1，支架壳体1的上支板20上安装有轴承座3，能够通过安装在轴承座3中的轴承对转子进行支承；支架壳体1的下支板22上位于轴承座3轴线的两侧设有垂直支承组件，能够对上支板20进行支承，且垂直支承组件至少可沿着垂直于轴承座3轴线的方向进行水平调节。

本实用新型的转子试验支承结构中的垂直支承组件至少可沿着垂直于轴承座轴线的方向进行水平调节，不仅可以弥补支架壳体加工、装配及环境因素等带来的误差；而且在试验前能够通过调整支承跨距，进而调节标定支架壳体的垂直支承刚度，使得转子试验支承结构提供与中介机匣更为接近的支承环境，从而在进行传动杆模态和临界转速测试时，具备较高的试验准确度。而且转子试验支承结构整体较为简单，容易加工制造，有利于降低试验难度，并可以有效地控制成本。

另外，工程设计人员也可以将此种转子实验支承机构用于径向传动杆两端，只是径向传动杆两端的真实支承工况比较容易实现，所以试验时可以采用与实际相同的支承机匣。而且本实用新型的支承结构还可以适用于除了径向传动杆以外的其它细长转子的支承。

在转子试验支承结构的一种具体的实施方式中，如图2所示的结构示意图和图3所示的分解图，上支板20和下支板22上与垂直支承组件对应的位置设有调节孔，调节孔至少可使垂直支承组件沿着垂直于轴承座3轴线的方向进行水平调节；且垂直支承组件通过穿设调节孔的第二螺栓4固定在支架壳体1上。

为了达到更加稳定的支承，垂直支承组件在沿着轴承座3轴线的方向设置有两个，即四个垂直支承组件共同支承上支板21。当然在不需要提供较大的支承力的情况下，也可以只在轴承座3轴线的两侧设置两个垂直支承组件。

在试验时，支承结构各个方向上的支承刚度都不尽相同，支承最薄弱的方向对转子试验的影响较大，对于本实用新型中的轴承座3，在垂直于转子轴线的平面内，水平方向的刚度比竖直方向大很多，因此竖直方向为支承薄弱的方向，只要在这个方向上能够保证调节到接近机上真实的支承环境即可，下面将采用三个实施例进行具体的说明。

在支承点的间距只能沿垂直于转子轴线的方向调节时，在一种能够连续调节的实施例中，调节孔为沿垂直于轴承座3轴线的方向延伸的导向孔21，能够在调节垂直支承组件时起导向作用，调节到位后起固定作用。这种实施方式中，在上支板20和下支板22上与垂直支承组件相对应的位置均设有导向孔21，垂直支承组件内可以设置通孔，第二螺栓4穿过导向孔21和该通孔，并且在下支板22的底面通过螺母13固定，为了达到更好的防松固定效果，还可以在第二螺栓4的螺栓头与上支板20之间设置止动垫圈5，止动垫圈5能够在第二螺栓4紧固后对其进行锁紧；另外，还可以在螺母13与下支板22之间增设弹簧垫圈12。第二螺栓4紧固后，垂直支承组件用于阻止上支板20向下运动，而第二螺栓4可防止上支板20向上运动，这样的约束就使上支板20具备了支承刚度。

在一种只能进行离散调节的实施例中，调节孔为间隔设置的多个固定孔，能够在垂直支承组件调节到位后起固定作用。这种实施方式中，在上支板20和下支板22上与垂直支承组件相对应的位置均设有若干固定孔，垂直支承组件内可以设置通孔，第二螺栓4穿过固定孔和该通孔，并且在下支板22的底面通过螺母13固定。

在支承点的间距不仅能沿垂直于转子轴线的方向调节，也能沿转子轴线方向调节时，对支承结构刚度的调节更加灵活。在具有四个支承组件的实施例中，调节孔为内腔区域连通的导向孔，该导向孔的形状可以使支承点的间距在水平面内的两个方向都可以调节。

在上述的各个实施例中，垂直支承组件的一种实现形式为支杆组件18，支杆组件18的一种具体结构如图5所示，支杆组件18包括支杆6和滑动座14，支杆6相对于滑动座14能够上下移动调节，滑动座14能够在下支板22上水平移动；且支杆组件18内设有通孔，并能够通过穿设调节孔和通孔的第二螺栓4固定在支架壳体1上。此外，也可以将支杆组件18的内孔设置为螺纹孔，直接将第二螺栓4穿过调节孔旋入螺纹孔固定。

优选地，支杆6的圆周面上设有工装接口，能够方便使用工具进行扭转操作。例如在支杆6的外圆柱面上沿周向设有若干平面，用于通过扳手等对支杆6在装配或者调节时进行扭转操作。

在对转子试验支承结构进行试验前的标定时，最好能对调节的距离进行量化，这样能够提高调整精度。在一种优选的实施例中，支架壳体1的侧面沿着支杆组件18调节的方向设有标尺15，标尺15可以通过螺钉16固定在支架壳体1上，能够测量支杆组件18调节的距离。调节时，可以参考标尺15的刻度，使轴承座3两端支杆组件18的刻度相同，以保证轴承座3在支杆组件18的中间位置，这样能保证试验时支承力对称分布。

进一步地，为了方便于调节支杆组件18，转子试验支承结构还可以包括调节组件，如图2和图3所示，调节组件为丝杠螺母结构，包括丝杠7和设有内螺纹且呈T形的滑板17，滑板17外伸的两端分别与滑动座14固定，可以选择螺钉或者其它方式固定。在丝杠7旋转时，带动滑板17直线移动，进而带动支杆组件18移动从而实现调节。这种T形的滑板17比较适用于采用四个支杆组件18的实施例，如果采用两个支杆组件18，可以具体地根据实际空间设计其它的形状。

进一步地，丝杠7远离滑板17的一端依次通过轴承8、锁紧螺母9和端盖10安装在支架壳体1上；丝杠7内开设有工装孔19，能够对丝杠7进行旋转调节，端盖10通过第三螺栓11固定在支架壳体1上。在一种调节形式中，如图4所示的转子试验支承结构的左视图，工装孔19为内六方孔，调节时，通过标准工装工具(例如内六方扳手)，伸入到丝杠7的内六方孔中，旋转以改变支杆组件18的位置。或者也可以将工装孔19设计为其它形状，并设计与该形状相适配的工装。另外，也可以在丝杠7远离滑板17的一端并位于支架壳体1的外部安装手轮，这种调节方式更有利于操作。

在本实用新型的更为具体的实施方式中，也同时考虑支承结构的水平刚度。为了使支承结构的水平刚度也和实际的中介机匣的实际支承情况接近，设计轴承座3的形状呈Ω形，厚度与中介机匣厚度相同。如图2和图3所示，轴承座3的厚度和大小最好与实际中介机匣的支承件的尺寸相同，并通过第一螺栓2固定在上支板20上。

下面对基于图2的实施例对应的转子支承结构，对其垂直支承刚度的调节方式进行说明：

1、将转子试验支承结构固定在试验台的平面上。

2、在需要调节时，先松开第二螺栓4，使其预紧力消失。再顺时针旋转支杆6使整个支杆组件18的高度小于支架壳体1中空结构的高度。然后用标准工装旋转丝杠7，使支杆组件18移动到合适位置。然后逆时针旋转支杆6，使其顶到上支板20上。随后旋紧第二螺栓4和螺母13，使其位置固定，将止动垫圈5的凸出结构翻折并卡扣在第二螺栓4的螺栓头上，进行防松固定。

3、当支杆组件18的位置固定后，对支承结构的刚度进行标定。在轴承座3上加单位配重，用千分表或者电涡流位移传感器测量轴承座3的垂直位移，从而换算出支承结构的垂直刚度。

4、若刚度偏小，则重复步骤2和3，调节丝杠7使支杆组件18向中间靠拢；反之则向两边分离。当刚度大小合适时，最后调好止动垫圈5，防止支杆组件18移动，就可以开始试验了。

由于转子在高速旋转时会产生较大的振动，更进一步地考虑，应当减小转子和支承结构的振动耦合。上述实施例中的对支承点进行跨距调节，以及在设计中对支架进行不同的选材，都可以保证支承机构和传动杆的振形相互之间的耦合影响较小，从而给径向传动杆提供和中介机匣更为接近的支承环境，使得径向传动杆模态和临界转速的测量结果更准确。模态是结构的固有振动特性，每一个阶次的模态具有特定的固有频率和模态振型。其中，上述的支承点跨距的调节对支承结构的模态有影响，跨距越短时，支承结构的模态一般越大；跨距越长，支承结构的模态一般越小。材料方面的影响体现在，支承结构的有效质量越轻模态越大，有效质量越大模态越小。综合来看，支承点跨距变化(也属于结构的变化)、材料选取以及整体结构设计都会对支承结构的刚度和模态产生影响。

优选地，在保证刚度的同时，将轴承座3采用铝合金材料，质量较轻，而上支板21采用钢材料，质量相对较大，这种选材组合可以增加支承结构的模态。只要在能满足强度的条件下，使两种材料的密度有明显的差别，或者说能减轻质量即可。这样就可以在支杆组件18的支承距离一定的情况下，提高支承结构的一阶模态。例如，通过理论分析得出一种实施例的一阶模态已达到683Hz，远远超过了径向传动杆本身的模态，这就减弱了支承结构和径向传动杆的振动耦合影响，从而降低支承结构的模态对径向传动杆模态和临界转速测量带来的影响。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (13)

1.一种转子试验支承结构，其特征在于，包括：具有中空结构的支架壳体(1)，所述支架壳体(1)的上支板(20)上安装有轴承座(3)，能够通过安装在所述轴承座(3)中的轴承对所述转子进行支承；所述支架壳体(1)的下支板(22)上位于所述轴承座(3)轴线的两侧设有垂直支承组件，能够对所述上支板(20)进行支承，且所述垂直支承组件至少可沿着垂直于所述轴承座(3)轴线的方向进行水平调节。

2.根据权利要求1所述的转子试验支承结构，其特征在于，所述上支板(20)和所述下支板(22)上与所述垂直支承组件对应的位置设有调节孔，所述调节孔至少可使所述垂直支承组件沿着垂直于所述轴承座(3)轴线的方向进行水平调节；且所述垂直支承组件通过穿设所述调节孔的第二螺栓(4)固定在所述支架壳体(1)上。

3.根据权利要求2所述的转子试验支承结构，其特征在于，所述调节孔为沿垂直于所述轴承座(3)轴线的方向延伸的导向孔(21)，能够在调节所述垂直支承组件时起导向作用，调节到位后起固定作用。

4.根据权利要求2所述的转子试验支承结构，其特征在于，所述调节孔为间隔设置的多个固定孔，能够在所述垂直支承组件调节到位后起固定作用。

5.根据权利要求1～4任一所述的转子试验支承结构，其特征在于，所述垂直支承组件在沿着所述轴承座(3)轴线的方向设置有两个。

6.根据权利要求2所述的转子试验支承结构，其特征在于，所述垂直支承组件为支杆组件(18)，所述支杆组件(18)包括支杆(6)和滑动座(14)，所述支杆(6)相对于所述滑动座(14)能够上下移动调节，所述滑动座(14)能够在所述下支板(22)上水平移动；且所述支杆组件(18)内设有通孔，并能够通过穿设所述调节孔和所述通孔的所述第二螺栓(4)固定在所述支架壳体(1)上。

7.根据权利要求6所述的转子试验支承结构，其特征在于，所述支杆(6)的圆周面上设有工装接口，能够方便使用工具进行扭转操作。

8.根据权利要求2～4任一所述的转子试验支承结构，其特征在于，所述第二螺栓(4)的螺栓头与所述上支板(20)之间设有止动垫圈(5)，能够在所述第二螺栓(4)固定后进行锁紧。

9.根据权利要求1～4任一所述的转子试验支承结构，其特征在于，所述支架壳体(1)的侧面沿着所述垂直支承组件调节的方向设有标尺(15)，能够测量所述垂直支承组件的调节距离。

10.根据权利要求6所述的转子试验支承结构，其特征在于，还包括调节组件，所述调节组件为丝杠螺母结构，包括丝杠(7)和设有内螺纹且呈T形的滑板(17)，所述滑板(17)外伸的两端分别与所述滑动座(14)固定。

11.根据权利要求10所述的转子试验支承结构，其特征在于，所述丝杠(7)远离所述滑板(17)的一端依次通过轴承(8)、锁紧螺母(9)和端盖(10)安装在所述支架壳体(1)上；所述丝杠(7)内开设有工装孔(19)，能够对所述丝杠(7)进行旋转调节。

12.根据权利要求1或2所述的转子试验支承结构，其特征在于，所述轴承座(3)的形状呈Ω形，厚度与中介机匣厚度相同。

13.根据权利要求1或2所述的转子试验支承结构，其特征在于，所述轴承座(3)的材料为铝合金，所述上支板(20)的材料为钢。