涡桨型航空发动机的油泵试验设备

摘要

本发明公开了一种涡桨型航空发动机的油泵试验设备，其在进行油泵试验时，中后轴承抽油泵、传动盒抽油泵和测扭泵共用一套液压系统，通过电气系统设置不同油泵的试验参数，然后分别进行数据采集、设备动作控制和安全联锁保护，可以满足三种油泵的磨合试验、不同转速和压力下的流量试验和密封性试验以及中后轴承抽油泵高空性能试验的需求，实现了一机三试，大大提高了油泵试验设备的通用性，并且可以同时进行至少两个油泵试验，提高了测试效率。

说明书

技术领域

本发明涉及油泵试验技术领域，特别地，涉及一种涡桨型航空发动机的油泵试验设备。

背景技术

航空发动机作为工业皇冠上的明珠，由于其特殊性，要求发动机整体装配前对装机的每个组件或附件进行磨合和性能试验，确保整机试验性能和技术参数符合要求，其中油泵试验至关重要。涡桨型航空发动机的油泵包括中后轴承抽油泵、传动盒抽油泵和测扭泵，需要进行每种油泵的磨合试验，即在不同转速、压力下的流量试验和密封性试验，另外，中后轴承抽油泵还需进行高空性能试验。而目前针对这三种油泵进行试验时只能是一泵一试，需要三种试验设备分别进行试验，试验设备的通用性较差，试验效率较低。另外，现有试验设备都是采用普通电机配合皮带轮增速来满足试验高转速要求，转速控制精度较差，而且在进行小流量测试时采用玻璃转子浮子流量计进行人工目视计量，误差较大，从而导致试验结果的准确性和可靠性较差。

发明内容

本发明提供了一种涡桨型航空发动机的油泵试验设备，以解决现有试验设备存在的通用性差、试验效率低的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种涡桨型航空发动机的油泵试验设备，包括操作柜、液压系统、油箱安装架、油泵安装架，所述操作(1)内设置有电气系统，用于在试验中设置不同油泵的试验参数、采集数据、设备动作控制和安全连锁保护，所述油箱安装架用于安装液压系统的油箱，所述油泵安装架用于安装中后轴承抽油泵、传动盒抽油泵和测扭泵及各个油泵的驱动电机和传动机构，在进行油泵试验时，中后轴承抽油泵、传动盒抽油泵和测扭泵共用一套液压系统。

进一步地，所述液压系统包括第一油路系统、第二油路系统、第三油路系统和第四油路系统，所述第一油路系统用于为中后轴承抽油泵供油，所述第二油路系统用于为传动盒抽油泵供油，所述第三油路系统用于为测扭泵供油，每个油泵通过联轴器连接一台变频高速电机，其中，中后轴承抽油泵和测扭泵通过一端带平键孔、另一端带内花键孔的联轴器与电机连接，传动盒抽油泵通过一端带平键孔、另一端带外啮合齿的联轴器与电机连接，所述第四油路系统用于为传动盒抽油泵与电机之间的齿轮传动提供润滑油，所述第一油路系统和第二油路系统共用一个油箱，所述第三油路系统和第四油路系统各单独设置一个油箱。

进一步地，所述第一油路系统包括真空高位油箱和抽真空系统，所述真空高位油箱内设置有第一电加热器，所述抽真空系统与所述真空高位油箱连接，用于对所述真空高位油箱进行抽真空，中后轴承抽油泵的两个进油口各自通过一条进油管路与所述真空高位油箱连接，其出油口通过两条回油管路与所述真空高位油箱连接，每条进油管路上沿进油方向依次设置有第一过滤器、第一电动调节阀、第一涡轮流量计和第一压力传感器，中后轴承抽油泵的出油口处设置有第二压力传感器和第二过滤器，第一条回油管路上设置有第二电动调节阀，第二条回油管路上依次设置有第三电动调节阀和第二涡轮流量计，所述真空高位油箱还与外部压缩空气源连接，两者连接的管路上沿进气方向依次设置有第一球阀、压缩空气过滤减压阀和第二球阀。

进一步地，所述抽真空系统包括真空泵、第四电动调节阀、油气分离器和第三球阀，所述第三球阀设置在所述油气分离器与所述真空高位油箱连接的管路上，所述真空泵与所述油气分离器连接，所述第四电动调节阀设置在所述真空泵的进气管路上。

进一步地，所述第二油路系统包括第三过滤器、第五电动调节阀、第三压力传感器、第四过滤器、第六电动调节阀和第三涡轮流量计，所述第三过滤器、第五电动调节阀沿进油方向依次设置在传动盒抽油泵的进油管路上，所述第三压力传感器、第四过滤器、第六电动调节阀和第三涡轮流量计沿回油方向依次设置在回油管路上。

进一步地，所述第四油路系统包括润滑油箱、润滑油泵、第四球阀、第五球阀，所述润滑油泵的进口与润滑油箱连接，所述第四球阀设置在所述润滑油泵的旁通油路上，所述第五球阀设置在所述润滑油泵的主油路上，所述润滑油泵通过主油路为传动盒抽油泵与电机之间的齿轮传动提供润滑油，所述润滑油泵的主油路还与真空高位油箱连接，且两者连接的管路上设置第六球阀。

进一步地，还包括用于在试验过程中收集余油的接油盒，所述润滑油箱与所述接油盒连接。

进一步地，所述第三油路系统包括低位油箱和循环泵，所述循环泵的入口与低位油箱连接，两者连接的管路上依次设置有第五过滤器、第七球阀，所述低位油箱内设置有第二电加热器，所述循环泵与测扭泵连接的主供油路上依次设置有第六过滤器、第八球阀、第七电动调节阀、第四压力传感器，主供油路还通过两条旁通油路连接至低位油箱，第一条旁通油路上设置有第一溢流阀，第二条旁通油路上设置有第五压力传感器、第八电动调节阀和第七过滤器，测扭泵的主回油路上依次设置有第六压力传感器、第四涡轮流量计，主回油路在第四涡轮流量计之后分成三条支路，其中两条支路汇流后连接至低位油箱，另一条支路与减压活门连接，汇流的两条支路上分别设置有第九电动调节阀和第十电动调节阀，汇流后的两条支路与低位油箱之间还设置有第八过滤器，主回油路还通过旁通油路连接至低位油箱，旁通油路上设置有第二溢流阀，与减压活门连接的支路上依次设置有第十一电动调节阀、第七压力传感，减压活门的输出油路上设置有第八压力传感器。

进一步地，所述循环泵的主供油路还与真空高位油箱的补油口连接，两者连接的管路依次设置有第九过滤器和第九球阀，所述真空高位油箱的出油口还与低位油箱连接，两者连接的管路上设置有第十球阀，从而实现两个油箱之间油液互补。

进一步地，所述第三油路系统还包括用于对油液进行冷却的冷却器，所述冷却器的进油管路和出油管路均与主供油路连接，其进油管路上设置有第十一球阀，出油管路上设置有第十二球阀，所述冷却器的进水管路上设置有第十三球阀。

本发明具有以下效果：

本发明的涡桨型航空发动机的油泵试验设备，在进行油泵试验时，中后轴承抽油泵、传动盒抽油泵和测扭泵共用一套液压系统，通过电气系统设置不同油泵的试验参数，然后分别进行数据采集、设备动作控制和安全联锁保护，可以满足三种油泵的磨合试验、不同转速和压力下的流量试验和密封性试验以及中后轴承抽油泵高空性能试验的需求，实现了一机三试，大大提高了油泵试验设备的通用性，并且可以同时进行至少两个油泵试验，提高了测试效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

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

图1是本发明优选实施例的涡桨型航空发动机的油泵试验设备的外形主视结构示意图。

图2是本发明优选实施例的涡桨型航空发动机的油泵试验设备的外形俯视结构示意图。

图3是本发明优选实施例的液压系统的液压原理示意图。

图4是本发明优选实施例的电气系统的一部分电气控制原理示意图。

图5是本发明优选实施例的电气系统的另一部分电气控制原理示意图。

附图标记说明

1、操作柜；2、油箱安装架；3、油泵安装架；4、接油盒；100、真空高位油箱；101、第一电加热器；102、第一过滤器；103、第一电动调节阀；104、第一涡轮流量计；105、第一压力传感器；106、第二压力传感器；107、第二过滤器；108、第二电动调节阀；109、第三电动调节阀；110、第二涡轮流量计；111、第二球阀；112、压缩空气过滤减压阀；113、第一球阀；114、第三球阀；115、油气分离器；116、第四电动调节阀；117、真空泵；201、第三过滤器；202、第五电动调节阀；203、第三压力传感器；204、第四过滤器；205、第六电动调节阀；206、第三涡轮流量计；401、润滑油箱；402、润滑油泵；403、第四球阀；404、第五球阀；405、第六球阀；301、低位油箱；302、第五过滤器；303、第二电加热器；304、第七球阀；305、循环泵；306、第六过滤器；307、第一溢流阀；308、第五压力传感器；309、第八电动调节阀；310、第七过滤器；311、第八球阀；312、第七电动调节阀；313、第四压力传感器；314、第六压力传感器；315、第四涡轮流量计；316、第九电动调节阀；317、第十电动调节阀；318、第八过滤器；319、第二溢流阀；320、第十一电动调节阀；321、第七压力传感器；322、第八压力传感器；323、第九过滤器；324、第九球阀；325、第十球阀；326、冷却器；327、第十一球阀；328、第十二球阀；329、第十三球阀。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1和图2所示，本发明的优选实施例提供一种涡桨型航空发动机的油泵试验设备，包括操作柜1、液压系统、油箱安装架2、油泵安装架3，所述操作柜1内设置有电气系统，用于在试验中设置不同油泵的试验参数、采集数据、设备动作控制和安全连锁保护，所述油箱安装架2用于安装液压系统的油箱，所述油泵安装架3用于安装中后轴承抽油泵、传动盒抽油泵和测扭泵及各个油泵的驱动电机和传动机构，在进行油泵试验时，中后轴承抽油泵、传动盒抽油泵和测扭泵共用一套液压系统。其中，所述操作柜1设置在操作室内，液压系统、油箱安装架2、油泵安装架3设置在试验间内，实现机电分离，消除安全隐患，便于维修保养。

可以理解，本实施例的涡桨型航空发动机的油泵试验设备，在进行油泵试验时，中后轴承抽油泵、传动盒抽油泵和测扭泵共用一套液压系统，通过电气系统设置不同油泵的试验参数，然后分别进行数据采集、设备动作控制和安全联锁保护，可以满足三种油泵的磨合试验、不同转速和压力下的流量试验和密封性试验以及中后轴承抽油泵高空性能试验的需求，实现了一机三试，大大提高了油泵试验设备的通用性，并且可以同时进行至少两个油泵试验，提高了测试效率。

可以理解，所述液压系统包括第一油路系统、第二油路系统、第三油路系统和第四油路系统，所述第一油路系统用于为中后轴承抽油泵供油，所述第二油路系统用于为传动盒抽油泵供油，所述第三油路系统用于为测扭泵供油，每个油泵通过联轴器连接一台变频高速电机，其中，中后轴承抽油泵和测扭泵通过一端带平键孔、另一端带内花键孔的联轴器与电机连接，传动盒抽油泵通过一端带平键孔、另一端带外啮合齿的联轴器与电机连接，所述第四油路系统用于为传动盒抽油泵与电机之间的齿轮传动提供润滑油，所述第一油路系统和第二油路系统共用一个油箱，所述第三油路系统和第四油路系统各单独设置一个油箱。其中，变频高速电机通过变频器调节转速，可以满足试验转速要求，且控制精度较高，并且自带编码器，便于进行转速测量。

具体地，如图3所示，所述第一油路系统包括真空高位油箱100和抽真空系统，所述真空高位油箱100内设置有第一电加热器101，可以根据需要控制油液的温度。另外，所述真空高位油箱100内还设置有温度计和压力计，便于测试油液的温度和油箱内压力。所述抽真空系统与所述真空高位油箱100连接，用于对所述真空高位油箱100进行抽真空，在进行中后轴承抽油泵的高空性能试验时满足油箱真空度控制需求。中后轴承抽油泵的两个进油口各自通过一条进油管路与所述真空高位油箱100连接，其出油口通过两条回油管路与所述真空高位油箱100连接，每条进油管路上沿进油方向依次设置有第一过滤器102、第一电动调节阀103、第一涡轮流量计104和第一压力传感器105，可以检测每条进油管路的进油流量和进油压力，其中，第一过滤器102为粗过滤器，其过滤精度为80μm。中后轴承抽油泵的出油口处设置有第二压力传感器106和第二过滤器107，第一条回油管路上设置有第二电动调节阀108，第二条回油管路上依次设置有第三电动调节阀109和第二涡轮流量计110。所述真空高位油箱100还与外部压缩空气源连接，两者连接的管路上沿进气方向依次设置有第一球阀113、压缩空气过滤减压阀112和第二球阀111。

其中，所述抽真空系统包括真空泵117、第四电动调节阀116、油气分离器115和第三球阀114，所述第三球阀114设置在所述油气分离器115与所述真空高位油箱100连接的管路上，所述真空泵117与所述油气分离器115连接，所述第四电动调节阀116设置在所述真空泵117的进气管路上。

另外，所述第二油路系统包括第三过滤器201、第五电动调节阀202、第三压力传感器203、第四过滤器204、第六电动调节阀205和第三涡轮流量计206，所述第三过滤器201、第五电动调节阀202沿进油方向依次设置在传动盒抽油泵的进油管路上，所述第三压力传感器203、第四过滤器204、第六电动调节阀205和第三涡轮流量计206沿回油方向依次设置在回油管路上。

另外，所述第四油路系统包括润滑油箱401、润滑油泵402、第四球阀403、第五球阀404，所述润滑油泵402的进口与润滑油箱401连接，所述第四球阀403设置在所述润滑油泵402的旁通油路上，所述第五球阀404设置在所述润滑油泵402的主油路上，所述润滑油泵402通过主油路为传动盒抽油泵与电机之间的齿轮传动提供润滑油，所述润滑油泵402的主油路还与真空高位油箱100连接，且两者连接的管路上设置第六球阀405。所述润滑油箱401安装在所述油泵安装架3上。

可选地，所述油泵试验设备还包括用于在试验过程中收集余油的接油盒4，所述接油盒4设置在三个油泵和减压活门的下方，所述润滑油箱401与所述接油盒4连接。

另外，所述第三油路系统包括低位油箱301和循环泵305，所述循环泵305的入口与低位油箱301连接，两者连接的管路上依次设置有第五过滤器302、第七球阀304，所述低位油箱301内设置有第二电加热器303，所述循环泵305与测扭泵连接的主供油路上依次设置有第六过滤器306、第八球阀311、第七电动调节阀312、第四压力传感器313，主供油路还通过两条旁通油路连接至低位油箱301，第一条旁通油路上设置有第一溢流阀307，第二条旁通油路上设置有第五压力传感器308、第八电动调节阀309和第七过滤器310，测扭泵的主回油路上依次设置有第六压力传感器314、第四涡轮流量计315，主回油路在第四涡轮流量计315之后分成三条支路，其中两条支路汇流后连接至低位油箱301，另一条支路与减压活门连接，汇流的两条支路上分别设置有第九电动调节阀316和第十电动调节阀317，汇流后的两条支路与低位油箱301之间还设置有第八过滤器318，主回油路还通过旁通油路连接至低位油箱301，旁通油路上设置有第二溢流阀319，与减压活门连接的支路上依次设置有第十一电动调节阀320、第七压力传感器321，减压活门的输出油路上设置有第八压力传感器322。其中，所述低位油箱301和真空高位油箱100安装在所述油箱安装架2上。

另外，所述循环泵305的主供油路还与真空高位油箱100的补油口连接，两者连接的管路依次设置有第九过滤器323和第九球阀324，所述真空高位油箱100的出油口还与低位油箱301连接，两者连接的管路上设置有第十球阀325，从而实现两个油箱之间油液互补。

另外，所述第三油路系统还包括用于对油液进行冷却的冷却器326，所述冷却器326的进油管路和出油管路均与主供油路连接，其进油管路上设置有第十一球阀327，出油管路上设置有第十二球阀328，所述冷却器326的进水管路上设置有第十三球阀329。

可以理解，如图4和图5所示，所述电气系统可以控制多个电机的启停、转速等工作状态，还可以控制多个电动调节阀的开度，还可以控制电加热器的启停等，其中，多个电机、多个电动调节阀的控制线路采取并联的方式，每个电气元件与主电路连接的线路上设置有断路器、接触器等控制元件，通过控制各个控制元件的工作状态来控制对应电气元件的工作状态。另外，循环泵电机、润滑泵电机和真空泵电机的控制线路上还设置有热继电器。其中，所述电气系统包括PLC、组态王软件、传感器、工控机、显示器、打印机及其它电气控制附件组成，电气系统的主要功能有：设备动作控制、传感器参数采集、数据表格录取与打印，安全连锁保护等。设备工作电压电压:380V±10％，三相，频率：50Hz±2％。系统滑油工作介质采用电加热器进行加温，并通过固态继电器温控系统进行控制，使其满足工艺要求。三台被试油泵分别采用三台变频电机驱动，通过变频器进行调速，在设备操作软件中设定油泵的工作转速，使其满足工艺要求，出口压力、进口压力、工作转速、流量、温度等工艺参数值经过传感器采集、信号调理后输入到PLC，并在数采软件中进行显示。系统可以设定工作状态的保护值，供用户设定使用，当设备工作状态超过保护值时，设备即自动保护停车，以确保设备的使用安全。可以理解，本设备将三种被试对象集成在一个试验器上进行试验，三种被试对象操作上相互独立，互不干涉，且具有自动录取数据功能，提升了试验效率。操作者只需根据试验工艺，调整电机转速与油路压力，即可完成试验操作，设备可自动判别试验结果是否合格，并提示操作者。同时，设备具有完备的保护功能，当操作者误操作或者设备参数超出预设的安全值时，设备可实现自动停机。

可以理解，中后轴承油泵的试验内容如表1所示：

表1、中后轴承油泵的试验项目

其中，中后轴承油泵的试验过程为：

A、安装好试验油泵，连接好试验油泵的两个进油管路和一个回油管路；

B、加热高位油箱油温，满足试验温度要求；

C、按表1中序号1-7试验内容，通过调节油泵进回油电动阀开度、调节油泵驱动电机转速，满足试验压力和转速要求，进行油泵磨合和密封性试验；

D、按表1中序号8试验内容，调节油泵进回油电动阀开度，调节油泵驱动电机转速，同时打开高位油箱压缩空气进气，给油泵进油压力补压，满足试验压力和转速要求，测量油泵的两个进油流量；

E、按表1中序号9试验内容，调节油泵进回油电动阀开度，调节油泵驱动电机转速，打开流量计所在回油管路上的电动调节阀，关闭无流量计的回油管路上的电动调节阀，满足试验压力和转速要求后，测量油泵低转速下的进油小流量。

F、按表1中序号10试验内容，调节油泵进回油电动阀开度，调节油泵驱动电机转速，关闭压缩空气进气阀，打开真空泵进气阀，开启真空泵，满足试验压力和转速要求后，测量油泵的高空性能流量。

另外，传动盒抽油泵的试验内容如表2所示：

表2、传动盒抽油泵的试验项目

其中，传动盒抽油泵的试验过程为：

A、安装好试验油泵，连接好试验油泵的进回油管路；

B、加热高位油箱油温，满足试验温度要求；

C、按表2中序号1-8试验内容，调节油泵进回油电动阀开度，调节油泵驱动电机转速，满足试验压力和转速要求，开启油泵润滑油泵，进行油泵磨合、密封和流量性能试验。

另外，测扭泵的试验内容如表3所示：

表3、测扭泵的试验项目

其中，测扭泵的试验过程如下：

A、安装好试验油泵，连接好试验油泵的进回油管路；

B、加热低位油箱油温，满足试验温度要求；

C、按表3中序号1-10试验内容，调节油泵进回油电动阀开度，调节油泵驱动电机转速，满足试验压力和转速要求，进行油泵磨合、性能检查和密封性试验。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。