本實用新型涉及高速軸承性能試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種航空發(fā)動機高速軸承高低溫潤滑試驗裝置。

背景技術(shù)：

航空發(fā)動機高速軸承在進行耐久性試驗時，需要對高速軸承的工況環(huán)境進行模擬，通常進行載荷模擬、潤滑模擬和溫度模擬。實用新型專利申請書（CN201410448781.0）中描述了一種軸承綜合動態(tài)性能試驗裝置及其測試方法，其中潤滑模擬通過流量控制裝置和壓力控制裝置控制軸承的潤滑，溫度模擬通過加熱電阻絲或加熱爐來實現(xiàn)軸承環(huán)境溫度的控制。實用新型專利申請書（CN201210556215.2）中描述了關(guān)節(jié)軸承高低溫環(huán)境壽命試驗機，其中環(huán)境模擬通過環(huán)境箱和溫度傳感器實現(xiàn)軸承環(huán)境的模擬。上述實用新型申請中均是將潤滑和環(huán)境溫度的模擬分別實施，在試驗過程中并不能很好的模擬航空發(fā)動機高速軸承真正的工況環(huán)境。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在提供一種航空發(fā)動機高速軸承高低溫潤滑試驗裝置，將潤滑和環(huán)境溫度的同時模擬通過該裝置實現(xiàn)，更加符合航空發(fā)動機高速軸承的實際運行工況。

為解決以上技術(shù)問題，本裝置包括供油系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、試驗系統(tǒng)、回油冷卻系統(tǒng)、循環(huán)散熱系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，所述供油系統(tǒng)包括主油箱、定量泵、第一過濾器、第一壓差發(fā)訊器、第一溫度傳感器、電加熱棒、第一液位繼電器、壓力傳感器及流量計，所述第一溫度傳感器、電加熱棒及第一液位繼電器均設(shè)置在所述主油箱中，所述主油箱的供油口通過供油管路依次連接所述定量泵、第一過濾器及加熱系統(tǒng)，其中在所述第一過濾器與加熱系統(tǒng)之間的供油管路上還依次設(shè)置有所述壓力傳感器及流量計，所述第一壓差發(fā)訊器連接于第一過濾器的進出口兩端；所述加熱系統(tǒng)包括電磁換向閥、第二溫度傳感器、電加熱器、第三溫度傳感器，所述電磁換向閥的入口連接于供油管路上的流量計之后，所述電磁換向閥的第一出口依次連接第二溫度傳感器、電加熱器、第三溫度傳感器及試驗系統(tǒng)，所述電磁換向閥的第二出口與所述電加熱器及第三溫度傳感器之間的供油管路相連，所述電加熱器腔內(nèi)設(shè)置有第四溫度傳感器；所述回油冷卻系統(tǒng)包括副油箱、抽油泵、第二過濾器、第二壓差發(fā)訊器、第一循環(huán)泵、第一風冷機、第三過濾器、第三壓差發(fā)訊器、第二液位繼電器及第五溫度傳感器，所述第二液位繼電器及第五溫度傳感器均設(shè)置在所述副油箱中，所述抽油泵的入口通過第二過濾器與試驗系統(tǒng)的油池相連，出口與副油箱相連，所述第二壓差發(fā)訊器連接于第二過濾器的進出口兩端，所第一述循環(huán)泵的出口及入口分別連接于副油箱的兩側(cè)，所述第一風冷機及第三過濾器依次設(shè)置在第一循環(huán)泵的出口及副油箱之間的循環(huán)管路上，所述第三壓差發(fā)訊器連接于第三過濾器的進出口兩端；所述循環(huán)散熱系統(tǒng)包括第二循環(huán)泵、第二風冷機、第四過濾器及第四壓差發(fā)訊器，所述第二循環(huán)泵的入口與副油箱相連，出口通過管路依次與所述第二風冷機、第三過濾器及主油箱連接, 所述第四壓差發(fā)訊器連接于第四過濾器的進出口兩端；所述控制系統(tǒng)包括集成人機交互界面的上位機、PLC、第一溫控儀及第二溫控儀，所述PLC包括CPU、I/O模塊、A/D模塊，所述上位機與PLC的CPU實現(xiàn)雙向通信，所述第一壓差發(fā)訊器、第二壓差發(fā)訊器、第三壓差發(fā)訊器、第四壓差發(fā)訊器、第一液位繼電器及第二液位繼電器的信號分別與PLC的數(shù)字信號輸入相連，所述定量泵、抽油泵、第一循環(huán)泵、第二循環(huán)泵、電磁換向閥及人機交互界面的故障報警的控制系統(tǒng)分別與PLC的數(shù)字信號輸出相連，所述第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、第五溫度傳感器、壓力傳感器及流量計的信號分別與PLC的模擬信號輸入相連，所述電加熱棒的控制信號通過第一溫控儀與PLC的模擬信號輸出相連，所述電加熱的控制信號器通過第二溫控儀與PLC的模擬信號輸出相連。

優(yōu)選的，所述供油系統(tǒng)在第一過濾器與壓力傳感器之間的供油管路上依次設(shè)置有第一單向閥及調(diào)速閥，在壓力傳感器與流量計之間的供油管路上設(shè)置有第一球閥；所述供油系統(tǒng)還包括一個溢流閥，該溢流閥的入口連接于所述第一單向閥與調(diào)速閥之間的供油管路上，出口連接于主油箱；所述主油箱設(shè)置有第一液位計，主油箱的注油口設(shè)置有第一空氣過濾器，在供油管路的壓力傳感器處還設(shè)置有第一壓力表；所述第一過濾器為雙桶過濾器，所述電加熱棒數(shù)量為兩個。

優(yōu)選的，所述加熱系統(tǒng)的電加熱器在與第二溫度傳感器及第三溫度傳感器之間的供油管路上依次設(shè)置有第二單向閥及第三單向閥；所述電磁換向閥的第二出口通過第四單向閥連接于所述第三單向閥與第三溫度傳感器之間的供油管路上；所述第三溫度傳感器與試驗系統(tǒng)之間的供油管路上還設(shè)置有第二球閥。

優(yōu)選的，所述油池與抽油泵之間的回油管路上設(shè)置有第三球閥；所述第一風冷機的進口與第一循環(huán)泵出口之間的循環(huán)管路上設(shè)置有第二壓力表，第一風冷機的出口與第二過濾器進口之間的循環(huán)管路上設(shè)置有第一溫度表；所述副油箱設(shè)置有第二液位計，副油箱的注油口設(shè)置有第二空氣過濾器。

優(yōu)選的，所述第二風冷機的進口與第二循環(huán)泵出口之間的循環(huán)管路上設(shè)置有第三壓力表，第二風冷機的出口與第三過濾器進口之間的循環(huán)管路上設(shè)置有第二溫度表。

優(yōu)選的，所述第一壓力表、第二壓力表及第三壓力表分別通過一次閥與管路相連。

有益效果

本實用新型能夠充分模擬航空發(fā)動機高速軸承的實際潤滑和環(huán)境溫度工況；

通過控制潤滑油的溫度來模擬高速軸承的環(huán)境溫度，將原有的潤滑系統(tǒng)和環(huán)境模擬系統(tǒng)合二為一，使得試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更為簡單、緊湊。

采用獨立的加熱器對潤滑油進行加熱，并通過電磁換向閥來切換油路，實現(xiàn)了高溫潤滑和低溫潤滑的及時交替，符合航空發(fā)動機高度軸承的實際潤滑情況。

設(shè)置有多個一次表，在現(xiàn)場更加直觀讀取各個參數(shù)。

供油油箱和回油油箱獨立設(shè)置，中間利用循環(huán)泵進行油液的循環(huán)，使得高溫潤滑油在進入回油油箱后能夠迅速進行散熱，使得供油液路中的油溫始終低于80度，這樣可以利用普通型號的液壓信號采集和控制元件進行測控，不會因為高溫影響液壓元件的采集和控制精度，且節(jié)約成本。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型的供油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型的加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型的回油冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型的循環(huán)散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實用新型的控制流程圖；

圖中標記：1、供油系統(tǒng)，101、主油箱，102、定量泵，103、第一過濾器，104、第一壓差發(fā)訊器，105、第一溫度傳感器，106、電加熱棒，107、第一液位繼電器，108、壓力傳感器，109、流量計，110、第一單向閥，111、調(diào)速閥，112、第一球閥，113、溢流閥，114、第一液位計，115、第一空氣過濾器，116、第一壓力表，2、加熱系統(tǒng)，201、電磁換向閥，202、第二溫度傳感器，203、電加熱器，204、第三溫度傳感器，205、第四溫度傳感器，206、第二單向閥，207、第三單向閥，208、第四單向閥，209、第二球閥，3、試驗系統(tǒng)，301、油池，4、回油冷卻系統(tǒng)，401、副油箱，402、抽油泵，403、第二過濾器，404、第二壓差發(fā)訊器，405、第一循環(huán)泵，406、第一風冷機，407、第三過濾器，408、第三壓差發(fā)訊器，409、第二液位繼電器，410、第五溫度傳感器，411、第三球閥，412、第二壓力表，413、第一溫度表，414、第二液位計，415、第二空氣過濾器，5、循環(huán)散熱系統(tǒng)，501、第二循環(huán)泵，502、第二風冷機，503、第四過濾器，504、第四壓差發(fā)訊器，505、第三壓力表，506、第二溫度表，6、控制系統(tǒng)。

具體實施方式

如圖1至圖6所示，本實用新型的一種航空發(fā)動機高速軸承高低溫潤滑試驗裝置優(yōu)選的實施方式包括供油系統(tǒng)1、加熱系統(tǒng)2、試驗系統(tǒng)3、回油冷卻系統(tǒng)4、循環(huán)散熱系統(tǒng)5及控制系統(tǒng)6。

供油系統(tǒng)1包括主油箱101、定量泵102、第一過濾器103、第一壓差發(fā)訊器104、第一溫度傳感器105、電加熱棒106、第一液位繼電器107、壓力傳感器108、流量計109、第一單向閥110、調(diào)速閥111、第一球閥112、溢流閥113、第一液位計114、第一空氣過濾器115及第一壓力表116；其中第一過濾器103為雙桶過濾器，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，并帶旁通閥及濾芯污染堵塞發(fā)訊器，以達到保證系統(tǒng)安全的目的。電加熱棒106數(shù)量為兩個，利于主油箱101內(nèi)的潤滑油快速加熱升溫。主油箱101的注油口設(shè)置有第一空氣過濾器115，用于過濾空氣中的水汽及雜質(zhì)。所述主油箱101的供油口通過供油管路依次連接定量泵102、第一過濾器103、第一單向閥110、調(diào)速閥111、第一球閥112、流量計109及加熱系統(tǒng)2，其中第一壓差發(fā)訊器104設(shè)置在第一過濾器103的進出口兩端，測量其進出口壓力，檢測是否通暢，是否需更換濾芯。壓力傳感器108及第一壓力表116設(shè)置在調(diào)速閥111及第一球閥112之間的供油管路上。第一溫度傳感器105、電加熱棒106、第一液位繼電器107及第一液位計114均設(shè)置在所述主油箱101中，測量主油箱101內(nèi)潤換油的各項參數(shù)，并遠傳PLC或供現(xiàn)場讀數(shù)。供油系統(tǒng)1還包括一個溢流閥113，該溢流閥113的入口連接于第一單向閥110與調(diào)速閥111之間的供油管路上，出口連接于主油箱101，在定量泵102節(jié)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，定量泵102提供的是恒定流量，當系統(tǒng)壓力增大時，會使流量需求減小。此時溢流閥113開啟，使多余流量溢回主油箱101，保證溢流閥113的進口壓力，即保證泵出口壓力恒定。

加熱系統(tǒng)2包括電磁換向閥201、第二溫度傳感器202、電加熱器203、第三溫度傳感器204、四溫度傳感器205，第二單向閥206、第三單向閥207、第四單向閥208及第二球閥209。第四溫度傳感器205設(shè)置在電加熱器203腔內(nèi)。電磁換向閥201夠?qū)櫥吐愤M行切換控制，實現(xiàn)了高溫潤滑、低溫潤滑之間的快速切換，其入口連接于供油管路上的流量計109之后，其第一出口依次連接第二溫度傳感器202、第二單向閥206、電加熱器203、第三單向閥207、第三溫度傳感器204、第二球閥209及試驗系統(tǒng)3，電磁換向閥201的第二出口通過第第四單向閥209連接于第三單向閥207與第三溫度傳感器204之間的供油管路上。所述幾個單向閥的設(shè)置能夠有效防止高低溫潤滑油在供油管路中倒流。采用獨立的電加熱器203對潤滑油進行加熱，并通過電磁換向閥201來切換油路，實現(xiàn)了高溫潤滑和低溫潤滑的及時交替，符合航空發(fā)動機高度軸承的實際潤滑情況。

回油冷卻系統(tǒng)4包括副油箱401、抽油泵402、第二過濾器403、第二壓差發(fā)訊器404、第一循環(huán)泵405、第一風冷機406、第三過濾器407、第三壓差發(fā)訊器408、第二液位繼電器409、第五溫度傳感器410、第三球閥411、第二壓力表412、第一溫度表413、第二液位計414及第二空氣過濾器415。其中第二液位繼電器409、第五溫度傳感器410及第二液位計414均設(shè)置在所述副油箱401中，測量副油箱401內(nèi)潤換油的各項參數(shù)，并遠傳PLC或供現(xiàn)場讀數(shù)。副油箱401的注油口設(shè)置有第二空氣過濾器415，用于過濾空氣中的水汽及雜質(zhì)。抽油泵402的入口依次通過第二過濾器403及第三球閥411與試驗系統(tǒng)3的油池301相連，出口與副油箱401相連，實現(xiàn)將油池301中使用過的潤滑油抽入副油箱401中，第二壓差發(fā)訊器404連接于第二過濾器403的進出口兩端，測量其進出口壓力，檢測是否通暢，是否需更換濾芯。為實現(xiàn)副油箱401內(nèi)部潤滑油的循環(huán)散熱，特設(shè)置有第一循環(huán)泵405，其出口及入口分別間隔連接于副油箱401的兩側(cè)，在其入口與副油箱401之間的循環(huán)管路上設(shè)置有第二壓力表404，在其出口及副油箱401之間的循環(huán)管路上依次設(shè)置第一風冷機406、第三過濾器407及第一溫度表413，所述第三壓差發(fā)訊器408連接于第三過濾器407的進出口兩端。

循環(huán)散熱系統(tǒng)5包括第二循環(huán)泵501、第二風冷機502、第四過濾器503、第四壓差發(fā)訊器504、第三壓力表505及第二溫度表506。為了實現(xiàn)主油箱101與副油箱401之間潤滑油的循環(huán)及兼顧散熱，第二循環(huán)泵501的入口與副油箱401相連，在其間的循環(huán)管路上設(shè)置有第三壓力表505，出口通過循環(huán)管路依次與第二風冷機502、第二溫度表506、第三過濾器407及主油箱101連接,第四壓差發(fā)訊器504連接于第四過濾器503的進出口兩端。

控制系統(tǒng)6包括集成人機交互界面的上位機、PLC、第一溫控儀及第二溫控儀，所述PLC包括CPU、I/O模塊、A/D模塊，所述上位機與PLC的CPU實現(xiàn)雙向通信，所述第一壓差發(fā)訊器104、第二壓差發(fā)訊器404、第三壓差發(fā)訊器408、第四壓差發(fā)訊器504、第一液位繼電器107及第二液位繼電器409的信號分別與PLC的數(shù)字信號輸入相連，所述定量泵102、抽油泵402、第一循環(huán)泵405、第二循環(huán)泵501、電磁換向閥201及人機交互界面的故障報警的控制系統(tǒng)分別與PLC的數(shù)字信號輸出相連，所述第一溫度傳感器105、第二溫度傳感器202、第三溫度傳感器204、第四溫度傳感器205、第五溫度傳感器410、壓力傳感器108及流量計109的信號分別與PLC的模擬信號輸入相連，所述電加熱棒106的控制信號通過第一溫控儀與PLC的模擬信號輸出相連，所述電加熱的控制信號器通過第二溫控儀與PLC的模擬信號輸出相連。

上述第一壓力表116、第二壓力表412及第三壓力表505分別通過一次閥與管路相連，在儀表損壞時，只需旋緊一次閥即可更換。

本實用新型通過控制潤滑油的溫度來模擬高速軸承的環(huán)境溫度，將原有的潤滑系統(tǒng)和環(huán)境模擬系統(tǒng)合二為一，使得試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更為簡單、緊湊。采用獨立的加熱器對潤滑油進行加熱，并通過電磁換向閥來切換油路，實現(xiàn)了高溫潤滑和低溫潤滑的及時交替，符合航空發(fā)動機高度軸承的實際潤滑情況，充分模擬航空發(fā)動機高速軸承的實際潤滑和環(huán)境溫度工況。本實用新型的主油箱101和副油箱401獨立設(shè)置，利用第一循環(huán)泵405進行局部散熱，利用第二循環(huán)泵501進行循環(huán)散熱，使得供油液路中的油溫始終低于80度，這樣可以利用普通型號的液壓信號采集和控制元件進行測控，不會因為高溫影響液壓元件的采集和控制精度，且節(jié)約成本。在本實用新型的優(yōu)選實施例中還設(shè)置有多個一次表，能使現(xiàn)場操作人員通過一次表直觀讀取各個參數(shù)，從而快速反應(yīng)，提高設(shè)備的運轉(zhuǎn)效率及安全性能。

本實用新型的一種航空發(fā)動機高速軸承高低溫潤滑實驗裝置的控制方法如圖7所示包括以下步驟：

步驟一：檢測上位機與PLC之間網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)，人工輸入高低溫潤滑裝置的溫度控制指標，或人工選擇試驗項目從試驗流程中讀取溫度控制指標。

步驟二：檢測PLC的I/O通訊模塊和A/D通訊模塊對第一壓差發(fā)訊器（104）、第一液位繼電器（107）、第二壓差發(fā)訊器（404）、第二液位繼電器（409）、第三壓差發(fā)訊器（408）、第四壓差發(fā)訊器（504）、第一溫度傳感器（105）、第二溫度傳感器（202）、第三溫度傳感器（204）、第四溫度傳感器（205）、第五溫度傳感器（410）、壓力傳感器（108）及流量計（109）的信號采集，并通過網(wǎng)絡(luò)通訊上傳至上位機進行人機交互界面顯示，以便于監(jiān)控和調(diào)試。

步驟三：上位機對接受到的信號進行分析處理，完成人機交互功能和高低溫潤滑系統(tǒng)的潤滑溫度控制量計算，輸出控制指令，控制指令通過PLC的輸出至第一溫控儀及第二溫控儀。

步驟四：判斷潤滑油溫度控制范圍，當潤滑油溫控指標低于80度時，選擇電加熱棒（106）進行加溫；當潤滑油溫控指標高于80度時，選擇供電加熱棒（106）及電加熱器（203）共同加熱；通過電磁換向閥（201）切換油路實現(xiàn)高溫潤滑和低溫潤滑的切換。

步驟五：通過第一液位繼電器（107）及第二液位繼電器（409）分別判斷主油箱（101）和副油箱（401）的液位反饋信息，第一液位繼電器（107）及第二液位繼電器（409）均可以輸出液位低信號和超低信號；當主油箱（101）液位低時，開啟第二循環(huán)泵（501），當副油箱（401）液位低時，停止第二循環(huán)泵（501）工作。

步驟六：根據(jù)溫度、液位信號進行應(yīng)急停機判斷，如果潤滑油溫度超出設(shè)定值溫度10%時，報警并停機；當檢測到供油油箱或回油油箱液位超低信號時，報警并停機。根據(jù)試驗流程判斷是否結(jié)束試驗，如需結(jié)束試驗則在人機界面顯示結(jié)束試驗。