鼠笼式弹性支承
技术领域
本发明涉及发动机领域，特别涉及一种鼠笼式弹性支承。
背景技术
采用鼠笼式弹性支承来支撑转子系统被广泛应用于航空发动机，在现代航空发动机中，需要时时监测转子系统的轴向力情况，以保证轴承在正常轴向力范围内工作。
现有的轴向力测试主要有两种实现路径，一种是间接测量，即通过气动载荷计算，得到转子系统受到的轴向力，这需要在发动机中布置较多的气动参数测点，并且存在一定的误差；另一种是直接测量，目前使用最多的是采用应力环测量，这种方法精度高，但在弹性支承与轴承一体化的轴承中，这种测试方法失效，目前国内还没有公开有效的轴向力直接测试方法。
需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可用于弹支一体化轴承轴向力测试的鼠笼式弹性支承。
为实现上述目的，本发明所采用的方案为：
一种鼠笼式弹性支承，包括：
筒状轴承安装环，所述筒状轴承安装环的筒壁上开设有多个通槽，并对应形成均布的多个笼条；
轴向力测试部，所述轴向力测试部与所述筒状轴承安装环固定连接；以及
固定环，所述固定环与所述轴向力测试部固定连接并具有多个定位孔。
在一些实施例中，所述轴向力测试部包括水平连接部和与所述水平连接部固定连接的倾斜连接部。
在一些实施例中，所述水平连接部与所述筒状轴承安装环固定连接。
在一些实施例中，所述倾斜连接部与所述固定环固定连接。
在一些实施例中，所述水平连接部的外侧具有径向凸出部。
在一些实施例中，所述倾斜连接部的内侧为一斜面。
在一些实施例中，所述斜面上粘贴有应变测试装置。
在一些实施例中，所述斜面的高度为5～20mm，厚度为1～5mm，所述斜面与垂直方向的夹角为30～60度。
在一些实施例中，所述轴向力测试部为U型结构，所述U型结构的底部粘贴有应变测试装置。
在一些实施例中，所述筒状轴承安装环、所述轴向力测试部以及所述固定环为一体成型结构。
本发明的鼠笼式弹性支承结构紧凑，可以在弹性支承上直接测量转子系统轴向力，省略了测力环，降低了系统风险，解决了弹性支承与轴承一体化的轴承中轴向力难以直接测试的问题。
附图说明
图1为本发明一个实施方式的鼠笼式弹性支承的剖面图；
图2和图3为本发明的鼠笼式弹性支承的立体结构示意图；
图4为图1所示的鼠笼式弹性支承的轴向力测试部的局部示意图；
图5为本发明另一个实施方式的鼠笼式弹性支承的剖面图；
图6为图5所示的鼠笼式弹性支承的轴向力测试部的局部示意图。
其中，附图标记说明如下：
1：筒状轴承安装环
11：轴承安装区
12：刚度调节区
2：轴向力测试部
21：水平连接部
22：倾斜连接部
23：径向凸出部
24：斜面
3：固定环
t：厚度
L：高度
α：夹角
s：长度
b：高度
具体实施方式
下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。
本发明所公开的所有特征可以任意组合，这些组合应被理解为本发明所公开或记载的内容，除非本领域技术人员认为该组合明显不合理。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
图1为本发明一个实施方式的鼠笼式弹性支承的剖面图，图2和图3为本发明的鼠笼式弹性支承的立体结构示意图，如图1-图3所示，鼠笼式弹性支承包括筒状轴承安装环1、轴向力测试部2和固定环3。
筒状轴承安装环1为空心圆筒状结构，包括轴承安装区11和刚度调节区12，其中轴承安装区11位于最外侧，用于连接轴承外环或与轴承外环集为一体，刚度调节区12则为镂空结构，其筒壁上开设有多个通槽，并对应形成均布的多个笼条，可以有效地调节转子临界转速并实现减震，同时可通过笼条的几何参数及数量调整弹性支承的刚度。
轴向力测试部2为环形结构，其与筒状轴承安装环1的刚度调节区12固定连接并贴有应变测试装置例如应变片或光栅应变传感器等，以用于测量发动机转子系统的轴向力。
固定环3作为弹性支承与机匣的连接部分，其与轴向力测试部2固定连接并具有多个定位孔，固定环3采用止口定型，通过多个定位孔来实现螺栓连接。
通常情况下，弹性支承通过螺栓连接固定在机匣上，轴承外环将转子系统受到的轴向力及转子径向波动传递到弹性支承上。为了更精确的在弹性支承上测量轴向力，就需要对弹性支承上受到的径向力与轴向力分离，并提高轴向力引起的变形量，本发明采用了特殊的结构形式，实现了以上目的。
图4为图1所示的鼠笼式弹性支承的轴向力测试部的局部示意图，如图4所示，轴向力测试部2包括水平连接部21和与水平连接部21固定连接的倾斜连接部22，水平连接部21与筒状轴承安装环1固定连接，倾斜连接部22与固定环3固定连接，从而将筒状轴承安装环1、轴向力测试部2以及固定环3连接在一起。
水平连接部21整体上呈圆筒状，平行于弹性支承的筒壁，其外侧具有高精度的径向凸出部23，径向凸出部23与机匣采用极小的间隙配合，将径向力在此处传递给机匣，而允许轴向力继续传递。
倾斜连接部22连接水平连接部21以及固定环3，由于固定环3垂直于弹性支承的筒壁且与水平连接部21不在同一平面上，因此倾斜连接部22与固定环3具有一定的夹角，从而在倾斜连接部22的内侧壁上形成一斜面24，应变测试装置例如应变片即粘贴在斜面24上。
如图4所示，斜面24的最顶部到最底部的高度L为5～20mm，最薄之处的厚度t为1～5mm，斜面24与固定环3之间的夹角α为30～60度。
在同样的轴向力下，调整上述3个参数，贴应变片处可实现不同的应变量，可以根据发动机转子系统及轴向力测试系统的灵敏度需要，对以上3个参数进行调节，以达到最好的轴向力测试效果。举例来说，应变测试装置在斜面表面应变最大位置放置，通过调整t和L可以调整弹性支承在同样轴向力作用下贴片处的应变大小。t越小，L越大，贴片处的应变响应越大，为了提高测试精度，要求贴片处应变尽可能大，t和L的选值主要受装配空间及弹性支承强度、寿命限制。在t和L选定后，有可能最佳贴片位置太靠近斜面上端，此时可调整α，从而将贴片位置调整到斜面中间某位置，同时对应变值产生一定影响。
图5为本发明另一个实施方式的鼠笼式弹性支承的剖面图，图6为图5所示的鼠笼式弹性支承的轴向力测试部的局部示意图，如图5和图6所示，该实施方式的鼠笼式弹性支承与图1所示的结构区别之处在于轴向力测试部的形状不同，其轴向力测试部为U型结构，U型结构具有第一支臂和第二支臂，其中第一支臂的侧端与筒状轴承安装环的刚度调节区固定连接，第二支臂的顶端与固定环连接，U型结构的底部粘贴有应变片或其他应变测试装置。
U型结构的底部的长度为s，厚度为t，第一支臂的外侧具有一凹处以与刚度调节区相匹配，该凹处的高度为b，第二支臂的外侧为斜面，该斜面的长度为L，与固定环之间的夹角为α。
通常应变测试装置在U型结构底部的应变最大位置放置，通过调整t和b，可以调整弹性支承在同样轴向力作用下贴片处的应变大小。t越小，b越大，贴片处的应变响应越大，为了提高测试精度，要求贴片处应变尽可能大，t和b的选值主要受装配空间及弹性支承强度、寿命限制。在t和b选定后，有可能最佳贴片位置太靠近U型结构底部的右端，此处可调整L和α，从而将贴片位置调整到U型结构底部的中间某位置。
通常情况下，在同样的轴向力作用下，图6所示的U型结构贴片位置应变分布更加均匀，通过微调b和t，即可在贴片位置获得较大的应变增量，从而使得轴向力的测试结果更加精确。
本发明的鼠笼式弹性支承中，筒状轴承安装环、轴向力测试部以及固定环可为一体成型结构，以具有更稳定的连接关系并减少彼此之间的连接部对于轴向力测试的影响。
本发明的鼠笼式弹性支承可直接用于弹性支承与轴承一体化的轴向力测试，并极大程度地避免了转子振动对轴向力测试的影响。
本发明的鼠笼式弹性支承经模拟验证，结果表明：在满足弹性支承刚度要求的前提下，在较小的轴向力作用时，该弹性支承在贴应变片处可产生足够大的应变，满足应变片测轴向力系统的要求，即可以实现轴向力测量。
综上所述，本发明的鼠笼式弹性支承结构紧凑，可以在弹性支承上直接测量转子系统轴向力，省略了测力环，降低了系统风险，解决了弹性支承与轴承一体化的轴承中轴向力难以直接测试的问题。
本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。
