Стенд для испытания работоспособности и долговечности межвальных подшипников качения

 

Использование: в области машиностроения для испытаний межвальных подшипников многовальных газотурбинных двигателей (ГТД). Сущность изобретения: стенд позволяет нагружать испытываемый межвальный подшипник гироскопическими силами путем устройства поворота оси вращения валов при качении платформы стенда. Условия работы межвального подшипника в реальной конструкции конкретных ГТД моделируются изменением инерционно-жесткостных характеристик стенда, скорости и направления вращения его валов. Это позволяет определить работоспособность и долговечность межвальных подшипников в различных конструкциях их узлов, исследовать причины и демонстрацию процесса их разрушения, сократить эксплуатационные испытания узлов межвальных подшипников ГТД. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для испытаний работоспособности и долговечности межвальных подшипников, в частности в конструкциях многовальных газотурбинных двигателей (ГТД).

Известен стенд для испытания долговечности и работоспособности межвальных подшипников качения, преимущественно двухвальных авиационных ГТД, содержащий концентрично расположенные на стендовых подшипниках внутренний и наружный валы с цапфами для монтажа испытуемого подшипника и устройство его осевого нагружения.

Известный стенд не обеспечивает изменение инерционных и жесткостных характеристик при испытаниях межвальных подшипников качения.

Технический результат изобретения моделирование условия работы межвального подшипника, в частности в конструкциях многовальных ГТД для определения его работоспособности и долговечности, исследования сил, действующих на тела качения и отработка путем предотвращения разрушений.

Это обеспечивается тем, что стенд для испытания работоспособности и долговечности межвальных подшипников качения, содержащий концентрично расположенные на стендовых подшипниках внутренний и наружный валы с цапфами для монтажа испытуемого подшипника, снабжен устройством поворота оси вращающихся валов для обеспечения нагружения гигроскопическими силами.

На чертеже представлена схема стенда для испытания работоспособности и долговечности межвальных подшипников качения.

Стенд содержит внутренний вал 1, расположенный на стендовом подшипнике 2, и наружный вал 3, установленный на стендовых подшипниках 4 и 5. Между концентрично расположенными валами 1 и 3 на их цапфах размещается испытываемый подшипник 6. Валы 1 и 3 через компенсирующие муфты 7 и 8 вращаются электродвигателями 9 и 10 с плавной и независимой регулировкой скорости и направления вращения. На валах расположены съемные маховики 11 и 12. Все перечисленные узлы смонтированы на поворотной платформе 13.

Платформа 13 поворачивается в вертикальной плоскости, качаясь на оси 14 относительно основания 15. В зависимости от размеров стенда и вида испытаний качание платформы может производиться ручкой или механическим приводом. Платформа поддерживается в горизонтальном положении откатными упорами 16 и 17.

Стендовые подшипники 2 и 4 являются сферическими и совместно с компенсирующими муфтами 7 и 8 обеспечивают возможность вращения валов 1 и 3 с перекосами. Стендовый подшипник 5 поддерживает наружный вал 3 на неработающем стенде, а также при запуске и останове, и может быть отведен для прекращения поддержки после набора оборотов валами 1 и 3.

Изменение инерционных характеристик стенда достигается изменением массы и момента инерции сменных маховиков 11 и 12; внесением дисбаланса маховиков 11 и 12; изменением положения маховиков по длине каждого вала 1 и 3. Маховик может крепиться в любом месте гладкого вала закрепительной, конической, разжимной втулкой; изменением расстояния от оси вращающихся валов 1 и 3 до оси качания 14 за счет перестановки последней в отверстиях 18 платформы 13.

Изменение жесткостных характеристик стенда достигается изменением радиального зазора стендовых подшипников 2, 4 и 5, а также испытываемого подшипника 6 с помощью узлов закрепительных, конических, разжимных втулок аналогичных закрепительным втулкам маховиков; изменением жесткости сменных валов 1 и 3; изменением силы затяжки наружного кольца испытываемого подшипника 6.

Стенд работает следующим образом.

Вращение валов 1 и 3 осуществляется через муфты 7 и 8 электродвигателями 9 и 10.

После того как скорость вращения валов 1 и 3 возрастает до необходимой для гигроскопической стабилизации положения их осей, поддерживающий стендовый подшипник 5 может быть выведен из работы отводом по стрелке 19 влево. При этом валы 1 и 3, имеющие равный нулю момент реакции в своих консольных опорах, так как использованы сферические стендовые подшипники 2 и 4 и компенсирующие муфты 7 и 8, продолжают вращаться без перекосов, сохраняя положение в пространстве каждый своей оси и, как следствие, своей общей для обоих валов 1 и 3 оси.

Нагружение испытываемого подшипника 6 гигроскопическими силами производится при поддержке вала 3 подшипником 5 за счет поворота в вертикальной плоскости оси валов 1 и 3 качанием платформы 14, как показывают стрелки 20. Величина нагрузки определяется силой, качающей платформу 13, и при одинаковых скоростях наклона зависит от инерционных характеристик стенда. Условия работы испытываемого подшипника 6 зависят от жесткостных характеристик стенда.

Для исследования вибрационных явлений, влияющих на условия работы испытываемого подшипника 6, предусмотрено плавное и независимое изменение скорости и направления вращения каждого вала 1 и 3 от нуля до максимума.

Предлагаемый стенд позволяет моделировать работу межвальных подшипников в реальных конструкциях, в частности многовальных ГТД для определения их работоспособности и долговечности; исследовать причины их разрушения простым, наглядным и дешевым способом; сократить использование ГТД для испытаний межвальных подшипников, что дорого и небезопасно.

Формула изобретения

СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ МЕЖВАЛЬНЫХ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ, содержащий концентрично расположенные на стендовых подшипниках внутренний и наружный валы с цапфами для монтажа испытуемого подшипника, отличающийся тем, что он снабжен устройством поворота оси вращающихся валов для обеспечения нагружения гироскопическими силами.

РИСУНКИ

Рисунок 1