航空高速轴承径向环下润滑收油特性实验台及测试方法

1.本技术涉及滚动轴承环下供油润滑技术领域，具体地，涉及一种航空高速轴承径向环下润滑收油特性实验台及测试方法。


背景技术：

2.航空燃气涡轮发动机是高速旋转的热力机械，其主轴高速滚动轴承在高转速、高负荷条件下工作的同时需要面对高温的工作环境。为保证轴承在近乎苛刻的工作环境下稳定运行，要求滑油系统提供适量清洁滑油对其进行良好的润滑并及时带走轴承内部摩擦产生的热量。
3.对于dn值较小的主轴轴承，多采用结构较为简单且易于调节的直接喷射供油润滑方式，但是当主轴轴承在高速状态下运行时，滑油射流雾化导致滑油难以进入轴承内部，进而造成接触区的润滑冷却效果欠佳。然而一味盲目增加滑油供油量一方面将使轴承内部的搅油生热量迅速增加，可能会适得其反；另一方面导致滑油系统循环量随之增加，各部件的重量增大，这也阻碍了滑油系统向高效、紧凑方向的发展。而环下供油润滑是解决高性能航空发动机高速滚动轴承高效润滑和冷却极具潜力的一种方式，其工作过程包括喷油、收油、输油和甩油四个阶段，受结构设计及空间位置的限制，环下润滑结构中收油环也难以将供油喷嘴喷出的滑油全部收入轴承内部，但是在输油通道流通能力足够的前提下，进入收油环的滑油可以全部被甩入轴承内部。采用环下供油润滑方式的高速滚动轴承没有明显的转速限制，可以有效解决高性能航空发动机高速滚动轴承润滑冷却不足的问题。然而，环下润滑系统结构复杂，尤其是径向环下润滑结构，其收油特性受多个参数的影响，因此需要对其进行精细化设计以保证尽可能高的收油效率。
4.环下润滑收油实验是准确、高效获得径向收油环收油性能变化规律的重要方法，开展收油实验不仅可以定量获得收油环的收油量和收油效率，同时还可通过可视化技术定性认识径向收油环与滑油射流相互作用的复杂流动现象。然而，由于环下润滑系统存在结构复杂、参数难以准确调控等问题，目前，针对航空发动机高速滚动轴承径向环下润滑结构难以开展准确的收油实验。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术中的至少一个不足，本技术提供一种航空高速轴承径向环下润滑收油特性实验台及测试方法。
6.第一方面，提供一种航空高速轴承径向环下润滑收油特性实验台，包括供油系统、实验系统、回油系统、测试系统和拍摄系统；
7.供油系统用于将滑油输送至实验系统；
8.实验系统用于进行滑油收油实验，实验系统包括径向收油环；
9.测试系统用于获取回油质量和供油质量流量，回油质量和供油质量流量用于确定径向收油环的收油效率；
10.拍摄系统用于获取实验系统内滑油射流的破碎飞溅图像；
11.回油系统用于在滑油收油实验结束后，将实验系统中的滑油输送回供油系统。
12.在一个实施例中，供油系统包括滑油箱和与滑油箱密封连通的供油管路，供油管路上设置有供油泵、滑油滤、溢流阀、气动阀和供油喷嘴，供油喷嘴深入实验系统，将滑油喷射进实验系统内。
13.在一个实施例中，实验系统包括：实验腔、高速电机，实验腔内设置有径向收油环和轴承内环，高速电机、径向收油环和轴承内环同轴布设，高速电机通过联轴器与主轴连接，高速电机能够通过主轴带动所述径向收油环和轴承内环同步高速旋转；所述实验腔的底部设置有回油口，用于所述实验腔内的回油流出。
14.在一个实施例中，实验系统还包括v型块和调节杆，供油系统的供油喷嘴通过顶丝顶紧在v型块内，供油喷嘴能够沿自身轴线方向移动以调节供油喷嘴与径向收油环的距离；v型块和调节杆固定连接，当调节调节杆时，能够通过v型块调节供油喷嘴的喷射角度。
15.在一个实施例中，径向收油环外圆设置有挡油凸台，实验腔的外罩内壁上设置有挡油隔板，挡油凸台和挡油隔板靠近但不接触，二者之间形成径向微小间隙；挡油凸台和挡油隔板将实验腔分为前腔和后腔，径向收油环收集的滑油通过输油管道进入后腔，未被径向收油环收集的滑油进入前腔。
16.在一个实施例中，回油口包括前侧回油口和后侧回油口，二者分别设置在前腔底部和后腔底部。
17.在一个实施例中，挡油隔板为楔形结构，挡油隔板的内宽度w1不大于挡油凸台的宽度w2，挡油隔板楔边的外宽度w3不小于挡油凸台的宽度，楔边的内楔角α为30
°
～35
°
，楔边的外楔角β为135
°
～155
°
。
18.在一个实施例中，实验腔的外罩上开设有条形槽，供油系统的供油喷嘴通过条形槽深入实验腔。
19.在一个实施例中，测试系统包括：电子秤和质量流量计，电子秤设置在实验系统的实验腔的下方，用于获取回油质量，质量流量计设置在供油系统的供油管路上，用于获取供油质量流量。
20.在一个实施例中，测试系统还包括：第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一压力传感器和第二压力传感器，第一温度传感器设置在供油系统的滑油箱内，第二温度传感器设置在供油系统的溢流阀前，第三温度传感器设置在供油系统的供油喷嘴前，第一压力传感器设置在供油系统的溢流阀前，第二压力传感器设置在供油系统的供油喷嘴前。
21.在一个实施例中，回油系统包括：收油量杯、回油泵、滑油滤、油气分离器和散热器，收油量杯设置在实验系统的实验腔的下方，滑油在重力作用下由实验腔的回油口流至收油量杯；回油泵通过伸入收油量杯内的管道抽取滑油并依次经过滑油滤、油气分离器和散热器将滑油泵送至供油系统的滑油箱。
22.第二方面，提供一种航空高速轴承径向环下润滑收油特征测试方法，基于上述的实验台，包括：
23.设置实验中所需的滑油温度，供油压力和供油温度，关闭供油系统的气动阀，启动供油泵使滑油均匀加热到设置温度；将供油喷嘴调调整至实验工况所需角度；采用纳米胶
带密封实验腔的条型槽的开口部分；根据所需实验转速设置变频器频率后启动高速电机，使高速电机加速到设置转速后稳定运行；
24.开启供油系统的气动阀，使滑油经供油喷嘴进入实验腔；
25.待实验系统的实验腔流入收油量杯的滑油流量稳定后，连续采集记录不小于30s时间内的供油质量流量和回油质量，同时按照实验需求拍摄滑油射流的破碎飞溅图像并保存；
26.停止高速电机，关闭供油系统的气动阀，使供油系统开始内循环；开启回油泵，管道伸入收油量杯将滑油抽回至滑油箱，抽完后关闭回油泵，并将电子秤清零；
27.改变所需实验转速、供油压力和供油温度，重复以上步骤，完成其他实验工况的参数测量；
28.对不同实验工况下采集到的回油质量进行时间平均，计算得到回油质量的时间平均值；对回油质量的时间平均值应用最小二乘法计算回油质量流量，并将回油质量流量与供油质量流量进行比较，若两者差异大于0.5％，则检查实验系统是否存在漏油或测试仪器是否存在故障，若两者差异小于0.5％，计算第二电子秤的回油质量流量与供油质量流量之比，即为径向收油环的收油效率。
29.相对于现有技术而言，本技术具有以下有益效果：
30.(1)本技术针对航空发动机轴承腔内部结构复杂，测点难于布置，无法准确测量收油量和收油效率的难题。通过在实验腔中加装楔形非接触式挡油隔板，将进入轴承的滑油与径向收油环未收集的滑油完全隔开，有效解决了由于窜油而导致收油量和收油效率测量不准的问题，能够为航空发动机高速滚动轴承径向环下润滑收油性能分析和结构优化设计提供数据支撑。
31.(2)本技术供油系统能为实验段提供温度、压力和流量可调的滑油，开启供油系统内循环可以使滑油均匀加热至设定温度，滑油经过溢流阀和气动阀后通过供油喷嘴进入实验段。本技术中，供油喷嘴、盖板、外罩、径向收油环、轴承内环和轴套组件拆装方便，易于更换和组装，可以实现不同部件的组合配置。
32.(3)本技术对滑油的回油质量采用最小二乘法计算滑油质量流量，可以在较短的采样时间内获得高精度的滑油质量流量，同时将总回油质量流量与供油系统流量计的测试值进行比较判断，以确保径向环下润滑收油实验的测试精度及可靠性。
附图说明
33.本技术可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分。在附图中：
34.图1示出了根据本技术实施例的航空高速轴承径向环下润滑收油特性实验台的整体结构示意图；
35.图2示出了根据本技术实施例的实验系统的剖面图；
36.图3示出了根据本技术实施例的实验系统的立体图；
37.图4示出了图2中a部分的放大示意图；
38.图5示出了滑油的回油质量随时间的变化图；
39.图6示出了不同采样间隔下计算得到的回油质量流量；
40.图7示出了不同转速下供油和回油质量流量的对比图。
41.附图标记：
42.1-供油系统，2-实验系统，3-回油系统，4-测试系统，5-拍摄系统；
43.11-滑油箱，12-供油管路，13-供油泵，14-滑油滤，15-溢流阀，16-气动阀，17-供油喷嘴；
44.21-径向收油环，22-实验腔，22-1-外罩，22-2-前盖板，22-3-后盖板，22-4-前腔，22-5-后腔，23-高速电机，24-轴承内环，25-主轴，26-回油口，26-1-前侧回油口，26-2-后侧回油口，27-长螺栓，28-轴套，29-锁紧螺母；210-v型块，211-调节杆，212-挡油凸台，213-挡油隔板；214-长拉杆螺栓，215-支撑板，216-底座，217-条形槽，218-纳米胶带，219-观察窗；
45.31-收油量杯，31-1-第一收油量杯，31-2-第二收油量杯，32-回油泵，33-滑油滤，34-油气分离器，35-散热器，36-管道；
46.41-电子秤，41-1-第一电子秤，41-2-第二电子秤，42-质量流量计，43-第一温度传感器，44-第二温度传感器，45-第三温度传感器，46-第一压力传感器，47-第二压力传感器；
47.51-高速摄像机，52-图像采集计算机，53-摄影灯。
具体实施方式
48.在下文中将结合附图对本技术的示例性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施例的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中可以做出很多特定于实施例的决定，以便实现开发人员的具体目标，并且这些决定可能会随着实施例的不同而有所改变。
49.在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本技术，在附图中仅仅示出了与根据本技术的方案密切相关的装置结构，而省略了与本技术关系不大的其他细节。
50.应理解的是，本技术并不会由于如下参照附图的描述而只限于所描述的实施形式。在本文中，在可行的情况下，实施例可以相互组合、不同实施例之间的特征替换或借用、在一个实施例中省略一个或多个特征。
51.本技术实施例提供一种航空高速轴承径向环下润滑收油特性实验台，图1示出了根据本技术实施例的航空高速轴承径向环下润滑收油特性实验台的整体结构示意图，参见图1，实验台包括供油系统1、实验系统2、回油系统3、测试系统4和拍摄系统5；供油系统1用于将滑油输送至实验系统2；实验系统2用于进行滑油收油实验，实验系统2包括径向收油环21；测试系统4用于获取回油质量和供油质量流量，回油质量和供油质量流量用于确定径向收油环21的收油效率；拍摄系统5用于获取实验系统内滑油射流的破碎飞溅图像；回油系统3用于在滑油收油实验结束后，将实验系统2中的滑油输送回供油系统3。以下详细介绍各个系统的具体结构设计。
52.该实施例中，拍摄系统5包括高速摄像机51、图像采集计算机52和摄影灯53，在摄影灯53的照明下，高速摄像机51能够获取实验系统2内滑油射流的破碎飞溅图像，即捕捉实验系统2中滑油射流与径向收油环21相互作用形成的油矢和油滴。
53.在一个实施例中，参见图1，供油系统1包括滑油箱11和与滑油箱11密封连通的供油管路12，供油管路12上设置有供油泵13、滑油滤14、溢流阀15、气动阀16和供油喷嘴17，供
油喷嘴17深入实验系统2，将滑油喷射进实验系统2内。
54.该实施例中，供油泵13从滑油箱11抽取滑油并使其依次经过滑油滤14和溢流阀15，溢流阀15出口有两个支路，第一支路后依次连接气动阀16和供油喷嘴17，滑油经过这一支路进入实验系统2，第二支路连接滑油箱11，关闭气动阀16后滑油全部经过第二支路进入滑油箱11，可以实现滑油的快速预热。这里，气动阀16布设在溢流阀15后，打开气动阀16后按照实验工况通过调整溢流阀15开度能够实现供油喷嘴17的恒压供油。
55.在一个实施例中，图2示出了根据本技术实施例的实验系统的剖面图，参见图2，实验系统2包括：实验腔22、高速电机23，实验腔22内设置有径向收油环21和轴承内环24，高速电机23、径向收油环21和轴承内环24同轴布设，高速电机23通过联轴器与主轴25连接，高速电机23能够通过主轴25带动径向收油环21和轴承内环24同步高速旋转；实验腔22的底部设置有回油口26，用于实验腔22内的回油流出。
56.该实施例中，高速电机23通过变频器控制转速，主轴25通过长螺栓27连接轴套28，径向收油环21和轴承内环24通过锁紧螺母29压紧在轴套28上，进而实现径向收油环21、轴承内环24、轴套28与主轴25的同步高速旋转；这里，实验系统2中主轴25和轴套28通过锥面定位，中心通过长螺栓27连接并拉紧以传递扭矩，径向收油环21和轴承内环24套装在轴套28上，并通过锁紧螺母29压紧。
57.具体地，图3示出了根据本技术实施例的实验系统的立体图，参见图3，实验腔22由外罩22-1、前盖板22-2和后盖板22-3围成，回油口26设置在实验腔22的底部，这里，实验腔22外罩22-1通过长拉杆螺栓214压紧在前盖板22-2和后盖板22-3之间，实验腔22的后盖板22-3通过螺栓固定在支撑板215上，支撑板215安装在底座216上，可以实现实验腔22的快速拆装。
58.进一步地，参见图3，实验系统2还包括v型块210和调节杆211，供油系统1的供油喷嘴17通过顶丝顶紧在v型块210内，供油喷嘴17能够沿自身轴线方向移动以调节供油喷嘴17与径向收油环21的距离；v型块210和调节杆211固定连接，当调节调节杆211时，能够通过v型块210调节供油喷嘴17的喷射角度，以适应不同实验工况。
59.在一个实施例中，图4示出了图2中a部分的放大示意图，参见图4，径向收油环21外圆设置有挡油凸台212，所示实验腔22的外罩22-1内壁上设置有挡油隔板213，挡油凸台212和挡油隔板213靠近但不接触，二者之间形成径向微小间隙；挡油凸台212和挡油隔板213将实验腔22分为前腔22-4和后腔22-5，径向收油环21收集的滑油通过输油管道进入后腔22-5，未被径向收油环21收集的滑油进入前腔22-4。
60.进一步地，回油口26包括前侧回油口26-1和后侧回油口26-2，二者分别设置在前腔22-4底部和后腔22-5底部。该实施例中，前腔22-4中的滑油通过前侧回油口26-1流回至第一收油量杯31-1，并在第一电子秤41-1上称重，后腔22-5中的滑油通过后侧回油口26-2流回至第二收油量杯31-2，并在第二电子秤41-2上称重。
61.该实施例中，挡油凸台212和挡油隔板213的设置可以将径向收油环21收集的滑油与未收集的滑油完全隔开，不会出现由于窜油而导致收油量和收油效率测量不准的问题。
62.进一步地，参见图4，挡油隔板213为楔形结构，挡油隔板213的内宽度w1不大于挡油凸台212的宽度w2，挡油隔板213楔边的外宽度w3不小于挡油凸台212的宽度，楔边的内楔角α为30
°
～35
°
，楔边的外楔角β为135
°
～155
°
。
63.进一步地，实验腔22的外罩22-1上开设有条形槽217，供油系统1的供油喷嘴17通过条形槽217深入实验腔22。
64.该实施例中，对供油喷嘴17与条型槽217之间的间隙采用纳米胶带218进行密封，以防止滑油泄露。实验腔22外罩22-1的材质为有机玻璃，而且前盖板22-2设有观察窗219，透过外罩22-1或观察窗219可以采用高速摄像机51拍摄滑油射流的流动形态，包括滑油射流的破碎以及油矢和油滴的形成。
65.在一个实施例中，测试系统4包括：电子秤41和质量流量计42，电子秤41设置在实验系统2的实验腔22的下方，用于获取回油质量，质量流量计42设置在供油系统1的供油管路12上，用于获取供油质量流量。这里，电子秤41可以设置有2个，分别为第一电子秤41-1和第二电子秤41-2。
66.进一步地，测试系统4还包括：第一温度传感器43、第二温度传感器44、第三温度传感器45、第一压力传感器46和第二压力传感器47，第一温度传感器43设置在供油系统1的滑油箱11内，第二温度传感器44设置在供油系统1的溢流阀15前，第三温度传感器45设置在供油系统1的供油喷嘴17前，第一压力传感器46设置在供油系统1的溢流阀15前，第二压力传感器47设置在供油系统1的供油喷嘴17前。
67.上述实施例中，电子秤41、质量流量计42、第一温度传感器43、第二温度传感器44、第三温度传感器45、第一压力传感器46和第二压力传感器47均通过接线端子连接动态数据采集仪，动态数据采集仪和变频器通过以太网连接工控机。这里，第一温度传感器43用于采集滑油箱11的温度。第二温度传感器44和第三温度传感器45用于采集不同供油管路12位置的供油压温度，第一压力传感器46和第二压力传感器47用于采集不同供油管路12位置的供油压力。
68.在一个实施例中，回油系统3包括：收油量杯31、回油泵32、滑油滤33、油气分离器34和散热器35，收油量杯31设置在实验系统2的实验腔22的下方，滑油在重力作用下由实验腔22的回油口26流至收油量杯31；回油泵32通过伸入收油量杯31内的管道36抽取滑油并依次经过滑油滤33、油气分离器34和散热器35将滑油泵送至供油系统1的滑油箱11。
69.该实施例中，收油量杯31设置有2个，包括第一收油量杯31-1和第二收油量杯31-2。
70.本技术实施例还提供一种航空高速轴承径向环下润滑收油特征测试方法，包括：
71.设置实验中所需的滑油温度，供油压力和供油温度，关闭供油系统的气动阀，启动供油泵使滑油均匀加热到设置温度；将供油喷嘴调调整至实验工况所需角度；采用纳米胶带密封实验腔的条型槽的开口部分；根据所需实验转速设置变频器频率后启动高速电机，使高速电机加速到设置转速后稳定运行；
72.开启供油系统的气动阀，使滑油经供油喷嘴进入实验腔；
73.待实验系统的实验腔流入收油量杯的滑油流量稳定后，连续采集记录不小于30s时间内的供油质量流量和回油质量，同时按照实验需求拍摄滑油射流的破碎飞溅图像并保存；
74.停止高速电机，关闭供油系统的气动阀，使供油系统开始内循环；开启回油泵，管道伸入收油量杯将滑油抽回至滑油箱，抽完后关闭回油泵，并将电子秤清零；
75.改变所需实验转速、供油压力和供油温度，重复以上步骤，完成其他实验工况的参
数测量；
76.对不同实验工况下采集到的回油质量进行时间平均，计算得到回油质量的时间平均值；对回油质量的时间平均值应用最小二乘法计算回油质量流量，并将回油质量流量与供油质量流量进行比较，若两者差异大于0.5％，则检查实验系统是否存在漏油或测试仪器是否存在故障，若两者差异小于0.5％，计算第二电子秤的回油质量流量与供油质量流量之比，即为径向收油环的收油效率。
77.图5示出了滑油的回油质量随时间的变化图，图6示出了不同采样间隔下计算得到的回油质量流量，图7示出了不同转速下供油和回油质量流量的对比图。如图5至图7所示，在实验系统和供油系统稳定运行的情况下，根据电子秤采集到的滑油收油质量来看，收油质量流量仍存在微小的波动，为消除滑油收油质量的波动对收油量和收油性能的影响，对连续采集到的滑油质量数据应用最小二乘法计算其斜率即滑油质量流量。对采集不同时间间隔内滑油的质量应用最小二乘法计算滑油质量流量，对比来看，采样时间间隔较短的情况下滑油质量流量波动很大，随着采样时间的增加，滑油质量流量的波动逐渐减小，当采样时间间隔达到30s时，滑油质量流量的波动变得很小，进一步增加采样时间，滑油质量流量的波动幅值几乎不再减小，表明增加采样时长对于收油量和收油效率的计算精度几乎不产生影响。因此，在保证实验测量精度的前提下，为提高径向环下润滑收油实验效率，实验中要求滑油质量的采样时间不小于30s。进一步的，对收油量杯中滑油的总回油质量流量与供油系统质量流量计的测量值进行比较，在实验段不漏油且测试仪器无故障的情况下，回油总质量流量与供油系统中质量流量计测量值的差异小于0.5％，当两者之间的差异超过0.5％后，则应检查实验段是否存在漏油或测试仪器是否存在故障。
78.以上所述，仅为本技术的各种实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种航空高速轴承径向环下润滑收油特性实验台，其特征在于，包括供油系统(1)、实验系统(2)、回油系统(3)、测试系统(4)和拍摄系统(5)；所述供油系统(1)用于将滑油输送至所述实验系统(2)；所述实验系统(2)用于进行滑油收油实验，所述实验系统(2)包括径向收油环(21)；所述测试系统(4)用于获取回油质量和供油质量流量，所述回油质量和所述供油质量流量用于确定所述径向收油环(21)的收油效率；所述拍摄系统(5)用于获取所述实验系统(2)内滑油射流的破碎飞溅图像；所述回油系统(3)用于在滑油收油实验结束后，将所述实验系统(2)中的滑油输送回所述供油系统(1)。2.如权利要求1所述的实验台，其特征在于，所述供油系统(1)包括滑油箱(11)和与所述滑油箱(11)密封连通的供油管路(12)，所述供油管路(12)上设置有供油泵(13)、滑油滤(14)、溢流阀(15)、气动阀(16)和供油喷嘴(17)，所述供油喷嘴(17)深入所述实验系统(2)，将滑油喷射进所述实验系统(2)内。3.如权利要求1所述的实验台，其特征在于，所述实验系统(2)包括：实验腔(22)、高速电机(23)，所述实验腔(22)内设置有径向收油环(21)和轴承内环(24)，所述高速电机(23)、径向收油环(21)和轴承内环(24)同轴布设，所述高速电机(23)通过联轴器与主轴(25)连接，所述高速电机(23)能够通过主轴(25)带动所述径向收油环(21)和轴承内环(24)同步高速旋转；所述实验腔(22)的底部设置有回油口(26)，用于所述实验腔(22)内的回油流出。4.如权利要求3所述的实验台，其特征在于，所述实验系统(2)还包括v型块(210)和调节杆(211)，所述供油系统(1)的供油喷嘴(17)通过顶丝顶紧在所述v型块(210)内，所述供油喷嘴(17)能够沿自身轴线方向移动以调节所述供油喷嘴(17)与所述径向收油环(21)的距离；所述v型块(210)和所述调节杆(211)固定连接，当调节所述调节杆(211)时，能够通过所述v型块(210)调节所述供油喷嘴(17)的喷射角度。5.如权利要求3所述的实验台，其特征在于，所述径向收油环(21)外圆设置有挡油凸台(212)，所述实验腔(22)的外罩(22-1)内壁上设置有挡油隔板(213)，所述挡油凸台(212)和所述挡油隔板(213)靠近但不接触，二者之间形成径向微小间隙；所述挡油凸台(212)和所述挡油隔板(213)将所述实验腔(22)分为前腔(22-4)和后腔(22-5)，所述径向收油环(21)收集的滑油通过输油管道进入后腔(22-5)，未被所述径向收油环(21)收集的滑油进入前腔(22-4)。6.如权利要求5所述的实验台，其特征在于，所述回油口(26)包括前侧回油口(26-1)和后侧回油口(26-2)，二者分别设置在所述前腔(22-4)底部和所述后腔(22-5)底部。7.如权利要求5所述的实验台，其特征在于，所述挡油隔板(213)为楔形结构，所述挡油隔板(213)的内宽度w1不大于所述挡油凸台(212)的宽度w2，所述挡油隔板(213)楔边的外宽度w3不小于挡油凸台(212)的宽度，所述楔边的内楔角α为30
°
～35
°
，所述楔边的外楔角β为135
°
～155
°
。8.如权利要求3所述的实验台，其特征在于，所述实验腔(22)的外罩(22-1)上开设有条形槽(217)，所述供油系统(1)的供油喷嘴(17)通过所述条形槽(217)深入所述实验腔(22)。9.如权利要求1所述的实验台，其特征在于，所述测试系统(4)包括：电子秤(41)和质量流量计(42)，所述电子秤(41)设置在所述实验系统(2)的实验腔(22)的下方，用于获取回油
质量，所述质量流量计(42)设置在供油系统(1)的供油管路(12)上，用于获取供油质量流量。10.如权利要求1所述的实验台，其特征在于，所述测试系统(4)还包括：第一温度传感器(43)、第二温度传感器(44)、第三温度传感器(45)、第一压力传感器(46)和第二压力传感器(47)，所述第一温度传感器(43)设置在所述供油系统(1)的滑油箱(11)内，所述第二温度传感器(44)设置在所述供油系统(1)的溢流阀(15)前，所述第三温度传感器(45)设置在所述供油系统(1)的供油喷嘴(17)前，所述第一压力传感器(46)设置在所述供油系统(1)的溢流阀(15)前，所述第二压力传感器(47)设置在所述供油系统(1)的供油喷嘴(17)前。11.如权利要求1所述的实验台，其特征在于，所述回油系统(3)包括：收油量杯(31)、回油泵(32)、滑油滤(33)、油气分离器(34)和散热器(35)，所述收油量杯(31)设置在所述实验系统(2)的实验腔(22)的下方，滑油在重力作用下由所述实验腔(22)的回油口(26)流至所述收油量杯(31)；所述回油泵(32)通过伸入收油量杯(31)内的管道(36)抽取滑油并依次经过滑油滤(33)、油气分离器(34)和散热器(35)将滑油泵送至所述供油系统(1)的滑油箱(11)。12.一种航空高速轴承径向环下润滑收油特征测试方法，基于权利要求1-11中任一权利要求所述的实验台，其特征在于，包括：设置实验中所需的滑油温度，供油压力和供油温度，关闭供油系统的气动阀，启动供油泵使滑油均匀加热到设置温度；将供油喷嘴调调整至实验工况所需角度；采用纳米胶带密封实验腔的条型槽的开口部分；根据所需实验转速设置变频器频率后启动高速电机，使高速电机加速到设置转速后稳定运行；开启所述供油系统的气动阀，使滑油经所述供油喷嘴进入实验腔；待所述实验系统的实验腔流入收油量杯的滑油流量稳定后，连续采集记录不小于30s时间内的供油质量流量和回油质量，同时按照实验需求拍摄滑油射流的破碎飞溅图像并保存；停止所述高速电机，关闭所述供油系统的气动阀，使所述供油系统开始内循环；开启回油泵，管道伸入收油量杯将滑油抽回至滑油箱，抽完后关闭回油泵，并将电子秤清零；改变所需实验转速、供油压力和供油温度，重复以上步骤，完成其他实验工况的参数测量；对不同实验工况下采集到的回油质量进行时间平均，计算得到回油质量的时间平均值；对回油质量的时间平均值应用最小二乘法计算回油质量流量，并将回油质量流量与供油质量流量进行比较，若两者差异大于0.5％，则检查实验系统是否存在漏油或测试仪器是否存在故障，若两者差异小于0.5％，计算第二电子秤的回油质量流量与供油质量流量之比，即为径向收油环的收油效率。

技术总结
本申请涉及一种航空高速轴承径向环下润滑收油特性实验台及测试方法，实验台包括供油系统、实验系统、回油系统、测试系统和拍摄系统；本申请针对航空发动机轴承腔内部结构复杂，测点难于布置，无法准确测量收油量和收油效率的难题。通过在实验腔中加装楔形非接触式挡油隔板，将进入轴承的滑油与径向收油环未收集的滑油完全隔开，有效解决了由于窜油而导致收油量和收油效率测量不准的问题，能够为航空发动机高速滚动轴承径向环下润滑收油性能分析和结构优化设计提供数据支撑。析和结构优化设计提供数据支撑。析和结构优化设计提供数据支撑。


技术研发人员：吕亚国 姜乐 曹逸韬 刘振侠 胡剑平 朱鹏飞 刘振刚 高文君 张丽芬
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/8/5