于曉麗 王小會(huì) 朱兆春

（中國(guó)航發(fā)貴州黎陽(yáng)航空動(dòng)力有限公司，貴陽(yáng) 550014）

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承軸向間隙試驗(yàn)過(guò)程中，由于各種不確定因素時(shí)常會(huì)發(fā)生軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)壓力過(guò)載造成傳感器損壞的故障。為了避免壓力過(guò)載損壞傳感器，設(shè)計(jì)了一種軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)壓力過(guò)載保護(hù)裝置。它安裝在軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)的壓力傳感器與被測(cè)軸承之間。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)被測(cè)壓力低于壓力過(guò)載保護(hù)裝置設(shè)定值時(shí)，軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)處于正常工作狀態(tài)。如果當(dāng)被測(cè)介質(zhì)壓力高于壓力過(guò)載保護(hù)裝置的設(shè)定壓力值時(shí)，壓力過(guò)載保護(hù)裝置能及時(shí)切斷軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)實(shí)施壓力的工作電源，實(shí)現(xiàn)保護(hù)軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)的傳感器和設(shè)備不致因超壓而損壞的目的[1]。它不僅解決了軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)工作中因壓力過(guò)載損壞傳感器和設(shè)備難題，還保證了工作質(zhì)量，且很好地滿足了使用要求。

1 工作原理分析

如圖1所示，軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)壓力過(guò)載保護(hù)裝置工作過(guò)程中，當(dāng)壓力過(guò)載保護(hù)裝置承受載荷（沿試驗(yàn)器垂直向下的壓力）達(dá)到并超過(guò)裝置中重載矩形壓簧預(yù)設(shè)定彈簧剛度（使壓簧變形的壓力值）時(shí)，重載矩形壓簧產(chǎn)生壓縮變形（彈簧剛度即使重載矩形壓縮變形壓力，是根據(jù)試驗(yàn)機(jī)工作需要確定的）。這樣上連接體部件隨重載矩形壓簧一起發(fā)生向下位移，使上連接體部件與微動(dòng)開(kāi)關(guān)柱塞的接觸面向下偏離。同時(shí)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)柱塞也由被壓縮到復(fù)位的位置移動(dòng)，帶動(dòng)執(zhí)行元件。當(dāng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)執(zhí)行元件的接觸點(diǎn)從工作位置到非工作位置時(shí)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)工作切斷試驗(yàn)機(jī)實(shí)施載荷（壓力）的工作電源，使軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)停止實(shí)施載荷（壓力），實(shí)現(xiàn)了軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)壓力過(guò)載保護(hù)的目的。

圖1 軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)壓力過(guò)載保護(hù)裝置工作示意圖

2 壓力過(guò)載保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

通過(guò)分析工作原理，設(shè)計(jì)了一種軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)壓力過(guò)載保護(hù)裝置，如圖2所示。軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)壓力過(guò)載保護(hù)裝置包括下連接體、下端蓋、筒體、重載矩形壓簧、三芯航空插頭、微動(dòng)開(kāi)關(guān)、內(nèi)六角平頭螺釘、微動(dòng)開(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)固定板、上連接體以及上端蓋。根據(jù)重載矩形壓簧工作特性[2]，即重載矩形壓簧達(dá)到一定的壓力時(shí)（彈簧剛度，使壓簧變形的壓力值[3]）彈簧壓縮變形產(chǎn)生位移，這個(gè)位移可應(yīng)用微動(dòng)開(kāi)關(guān)[4]切斷電源。通過(guò)把它安裝在軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)壓力傳感器與被測(cè)軸承之間，用于當(dāng)被測(cè)介質(zhì)壓力高于壓力過(guò)載保護(hù)裝置的設(shè)定壓力值時(shí)能及時(shí)切斷軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)進(jìn)給電源，從而保護(hù)軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)的傳感器不致因超壓而損壞。當(dāng)被測(cè)壓力低于設(shè)定值時(shí)，它又能接通使軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)處于正常顯示被測(cè)介質(zhì)壓力的工作狀態(tài)，工作穩(wěn)定可靠，很好地滿足了使用要求。

圖2 壓力過(guò)載保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，為了保證壓力過(guò)載保護(hù)裝置具有很好的同軸度，減少測(cè)量誤差，上連接體與下連接體采用Φ20 mm軸孔的杠桿和缸筒的精密滑動(dòng)間隙配合[1]。上連接體與上端蓋Φ25 mm軸和孔也同樣采用精密滑動(dòng)間隙配合。為了便于調(diào)節(jié)彈簧的壓縮量及精確控制微動(dòng)開(kāi)關(guān)行程位置，上下端蓋均采用螺紋連接形式[5]方便彈簧安裝和調(diào)節(jié)。

2.1 下連接體

壓力過(guò)載保護(hù)裝置下連接體長(zhǎng)度為80 mm空心臺(tái)階圓柱體型（如圖3所示），其中左端是直徑Φ37.8×15 mm圓柱臺(tái)階及Φ64×9 mm圓柱臺(tái)，用于與重載矩形壓簧內(nèi)孔定位及端面支撐固定；Φ64×9 mm圓柱右端為M42×2 mm、長(zhǎng)29 mm螺紋，方便調(diào)整重載矩形壓簧安裝尺寸；右端為Φ36 mm圓柱體；左邊Φ20H8×25 mm孔為缸筒與上連接體Φ20f（f為軸配合公差）杠桿形成精密滑動(dòng)配合，滿足上下連接體同軸度要求；右端Φ20H8×30 mm孔用于與軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)部件Φ20f[5]圓柱面形成精密滑動(dòng)配合，同樣滿足部件間同軸度要求。

圖3 壓力過(guò)載保護(hù)裝置下連接體示意圖

2.2 下端蓋

下端蓋尺寸為外圓Φ92×30 mm、內(nèi)孔為M78×2 mm和M42×2 mm的圓柱體型，如圖4所示。其中，上端是M78×2 mm、長(zhǎng)15 mm螺紋孔，下端是M42×2 mm、長(zhǎng)15 mm螺紋孔可連接筒體和下連接。

圖4 壓力過(guò)載保護(hù)裝置下端蓋示意圖

2.3 筒體

筒體尺寸為外圓Φ78×85 mm、內(nèi)孔Φ65 mm圓柱體型，如圖5所示。其中，上下兩端M78×2 mm、長(zhǎng)20 mm螺紋孔，用于連接上下端蓋和調(diào)整壓簧及微動(dòng)開(kāi)關(guān)。它的長(zhǎng)度85 mm是根據(jù)重載矩形壓簧的設(shè)計(jì)載荷的彈簧壓縮后尺寸確定的。

圖5 壓力過(guò)載保護(hù)裝置筒體示意圖

2.4 重載矩形壓簧

重載矩形壓簧[2]根據(jù)壓力過(guò)載保護(hù)裝置最大極限載荷1 000 N（軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)壓力傳感器最大工作載荷2 000 N）選用TJH63-76型號(hào)，彈簧參數(shù)為孔徑Φ63.0 mm，軸徑Φ38 mm，自由長(zhǎng)度76 mm；彈簧常數(shù)526.3 N·mm-1。

當(dāng)壓力過(guò)載保護(hù)裝置額定壓力設(shè)置為1 000 N時(shí)，彈簧預(yù)壓縮長(zhǎng)度為74 mm左右。微動(dòng)開(kāi)關(guān)最大工作行程1.9 mm，微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸發(fā)工作最大位移量0.6 mm。

當(dāng)載荷大于1 000 N小于1 500 N時(shí)，彈簧位移量為0～1 mm，相應(yīng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)柱塞也移動(dòng)0～1 mm，滿足觸發(fā)微動(dòng)開(kāi)關(guān)工作要求。

通過(guò)以上設(shè)計(jì)計(jì)算，重載矩形壓簧可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)器的傳感器工作載荷小于1 500 N（傳感器最大工作載荷2 000 N），滿足保護(hù)傳感器和設(shè)備要求。

2.5 三芯航空插頭

三芯航空插頭選用GX12三芯航空插頭，安裝孔徑Φ12 mm，螺紋為M12×1 mm。

2.6 上連接體

壓力過(guò)載保護(hù)裝置上連接體長(zhǎng)度為160 mm多臺(tái)階圓柱體型，如圖6所示。其中，左端是直徑Φ20f7×45 mm的圓柱臺(tái)階，作為缸桿與下連接體Φ20H8孔形成精密滑動(dòng)配合，滿足上下連接體同軸度要求；直徑Φ37.8×35 mm圓柱臺(tái)階及Φ64×9 mm圓柱臺(tái)，用于與重載矩形壓簧內(nèi)孔定位及支撐固定；Φ64×9 mm圓柱右端為Φ25f7×27 mm圓柱，與上端蓋Φ25H8孔形成精密滑動(dòng)配合，滿足部件間同軸度要求；M24×1.5 mm、長(zhǎng)13 mm螺紋用于鎖緊螺母固定上連接體與試驗(yàn)機(jī)用；右端為Φ20f7×32 mm圓柱體連接試驗(yàn)機(jī)用，Φ10H8孔為定位銷(xiāo)孔。

圖6 壓力過(guò)載保護(hù)裝置上連接體示意圖

2.7 上端蓋

上端蓋為外圓Φ92×40 mm、內(nèi)孔為M78×2 mm和Φ25H8的圓柱體型，如圖7所示。其中，上端是M78×2 mm長(zhǎng)15 mm螺紋孔，下端是Φ25H8孔與上連接體Φ25f7圓柱與形成精密滑動(dòng)配合，滿足壓力過(guò)載保護(hù)裝置同軸度要求。50 mm×31.5 mm×2 mm槽是安裝微動(dòng)開(kāi)關(guān)固定板，16 mm×31.5 mm×25 mm槽用于安裝微動(dòng)開(kāi)關(guān)。

圖7 壓力過(guò)載保護(hù)裝置上端蓋示意圖

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)際應(yīng)用軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)壓力過(guò)載保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)的傳感器和設(shè)備不致因超壓而損壞的目的。不僅解決了軸承軸向間隙試驗(yàn)機(jī)工作中因壓力過(guò)載損壞傳感器和設(shè)備難題，而且節(jié)約了成本，保證了工作質(zhì)量，且很好地滿足了使用要求，可為今后的工程設(shè)計(jì)提供借鑒。