CN103630103B - 一种导向叶片缘板间隙的测量装置 - Google Patents

Abstract

一种导向叶片缘板间隙的测量装置，属于航空发动机技术领域。本发明具有传动机构、施力机构与定位机构，实现了导向叶片在施加外力的条件下获得稳定、准确的导向叶片缘板间隙测量数据；该装置利用多个均布顶针与支撑垫圈实现同级导向叶片同时受到大小均匀的外力，采用堆加调节垫块的设计理念，实现了同一装置适用同一机匣内多级导向叶片的外力施加功能。本发明包括底盘，在底盘上设置有升降支撑机构、施力机构与定位机构；升降支撑机构由螺纹杆、螺套、导向销、测力计座、测力计的感应器、压柱、角架、导板、顶针及支撑垫圈组成，施力机构由第一、第二锥齿轮、转轴及支架组成，定位机构由具有通孔的底座、定位环及钩形压板组成。

Description

一种导向叶片缘板间隙的测量装置

技术领域

本发明属于航空发动机技术领域，特别是涉及一种导向叶片缘板间隙的测量装置。

背景技术

在对导向叶片施加一定外力的条件下测量导向叶片缘板间隙的技术，一直是生产难以攻克的技术瓶颈，此项内容超出传统测量装置仅定位、压紧的功能，传统测量装置的结构不足以满足需求。现场长期采用人工手动传统方式进行施力并测量，需要至少三位以上工人同时配合操作完成，且采用对称点逐一测量方式，不仅效率低，工人劳动强度大，且稳定性差，测量误差大，严重制约生产。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种导向叶片缘板间隙的测量装置，该装置具有传动机构、施力机构与定位机构，实现了导向叶片在施加外力的条件下获得稳定、准确的导向叶片缘板间隙测量数据；该装置利用多个均布顶针与支撑垫圈实现同级导向叶片同时受到大小均匀的外力，采用堆加调节垫块的设计理念，实现了同一装置适用同一机匣内多级导向叶片的外力施加功能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种导向叶片缘板间隙的测量装置，包括底盘，在底盘上设置有传动机构、施力机构与定位机构；传动机构由螺纹杆、螺套、导向销、测力计座、测力计的感应器、压柱、角架、导板、顶针及支撑垫圈组成，在底盘中部设置有通孔，螺纹杆的底部与底盘之间通过设置在底盘通孔内的轴承相连接，螺纹杆的顶部设置在底盘的上方，与螺套以螺纹连接，在螺套的外侧壁上设置有顶板，在顶板上设置有导向孔；导向销的底部固定在底盘的顶面上，导向销的顶部设置在顶板的导向孔内；在螺套的顶部设置有测力计座，在测力计座的顶部设置有测力计的感应器，在测力计的感应器顶部设置有压柱，压柱顶部为半球形，在压柱的上方设置有角架，在角架底部中心设置有半球形凹槽，所述压柱顶部设置在半球形凹槽内；在角架的边缘设置有若干个沿圆周均匀分布的导板，在导板的外端设置有通槽，在通槽内设置有螺塞，在螺塞的上方设置有顶针，在导板的通槽内、螺塞与顶针之间设置有弹簧；顶针的顶部为半球形，设置在导板的上方，在顶针上方设置有支撑垫圈，在支撑垫圈底面设置有凹槽，顶针的顶部设置在支撑垫圈的凹槽内；所述施力机构由第一、第二锥齿轮、转轴及支架组成，转轴通过支架设置在底盘上，转轴内端与第二锥齿轮固定连接，第二锥齿轮与第一锥齿轮相啮合，第一锥齿轮设置在螺纹杆上；在底盘的顶面上设置有环形凹槽，在环形凹槽内设置具有滚动体的保持架，第一锥齿轮的底部设置在滚动体上；所述定位机构由具有通孔的底座、定位环及钩形压板组成，在底盘顶面固定有若干个支撑柱，底座通过支撑柱平行设置在底盘上方，在底座顶面上固定有环形的定位环，在定位环顶面上设置有定位凹槽；在定位环的外部、底座上设置有若干个钩形压板，钩形压板沿着定位环圆周均匀分布。

在所述底座上固定有测量环，测量环设置在定位环内部、叶片缘板下方，测量环的上表面与水平面相平行。

所述转轴的外端与手柄相连接，在第二锥齿轮内侧、转轴的内端外侧壁上设置有弹性挡圈。

在所述测力计座与角架之间设置有若干个均匀分布的支柱，支柱底部为内螺纹杆，内螺纹杆与螺母相连接，螺母固定在测力计座的顶面上，支柱顶部为半球面，能够与角架底部接触。

所述角架采用八爪式结构，角架的每个爪部沿角架圆周均匀分布；所述导板设置在角架的每个爪部的顶面上。

在所述导板上设置有导向槽，角架与导板之间通过定位螺栓相连接，定位螺栓通过导板的导向槽，导板能够沿导向槽方向移动。

在所述螺套顶面上设置有凸起，在所述测力计座底面上设置有凹槽，螺套的凸起设置在测力计座的凹槽内。

在所述螺套与测力计座之间设置有调节垫块。

在所述顶针的底部、螺塞的顶部分别设置有凹槽，所述弹簧的顶端固定在顶针的凹槽的底部，弹簧的底端固定在螺塞的凹槽的底部。

在所述导板的通槽内、顶针的外侧壁上设置有凸起；在所述顶针的凸起上方、导板的通槽内侧壁上设置有凸起。

本发明的有益效果：

本发明装置采用支撑垫圈和多个均匀分布的顶针实现了整级叶片缘板同时受到大小均匀的外力的效果，采用添加调节垫块的设计理念，实现同一装置适用于机匣内多级整体叶片缘板的外力施加功能。

本发明装置实现了导向叶片在施加一定外力的条件下获得稳定、准确的导向叶片缘板间隙测量数据；该装置既具有定位功能，又具有外力施加、传递、测量、读取的功能，减少了操作工人的数量及降低了工人劳动强度，且应用于机匣内的多级叶片缘板间隙的测量，减少工装设计及制造成本，提高了生产效率，达到了精益生产、降本增效的目的。

附图说明

图1为本发明的导向叶片缘板间隙的测量装置的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图2的B部放大图；

图4为图2的C部放大图；

图5为螺套、调节垫块及测力计座安装后的结构示意图；

图6为本发明的导向叶片缘板间隙的测量装置在使用状态下的结构示意图；

图中，1—底盘，2--底座，3--支撑柱，4—阶梯孔，41—第一通孔，42—第二通孔，5—螺纹杆，6—轴承，7—环形凹槽，8--滚动体，9--保持架，10--第一锥齿轮，11—转轴，12--支架，13--手柄，14--第二锥齿轮，15--螺套，16--顶板，17--导向销，18--测力计座，19--测力计的感应器，20--压柱，21--定位环，22--调节垫块，23--角架，24—半球形凹槽，25--导板，26--导向槽，27--定位螺栓，28--通槽，29--螺塞，30--顶针，31--弹簧，32—挡板，33--弹性挡圈，34--钩形压板，35—支撑垫圈，36—支柱，37—垫圈，38--叶片，39--叶片缘板，40—机匣，41—测量环。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～图6所示，一种导向叶片缘板间隙的测量装置，包括底盘1，在底盘1上设置有传动机构、施力机构与定位机构；传动机构由螺纹杆5、螺套15、导向销17、测力计座18、测力计的感应器19、压柱20、角架23、导板25、顶针30及支撑垫圈35组成，在底盘1的中心设置有通孔，在通孔内设置有螺纹杆5的底部，螺纹杆5的底部与底盘1之间通过设置在底盘1通孔内的轴承6相连接，轴承6的外圈与底盘1的通孔内壁之间配合公差为H7/n6，轴承6的内圈与螺纹杆5的外壁之间配合公差为H7/n6，螺纹杆5的顶部设置在底盘1的上方；在螺纹杆5的顶部设置有螺套15，螺纹杆5与螺套15以螺纹连接；在螺套15的顶部的外侧壁上设置有顶板16，在顶板16上设置有导向孔，在底盘1的顶面上固定有导向销17，导向销17的顶部设置在螺套15的顶板16的导向孔内，防止螺套15转动；在螺套15的顶部设置有测力计座18，在测力计座18的顶部设置有测力计的感应器19，测力计座18的顶部通过螺栓与测力计的感应器19底部的螺纹孔相连接，在测力计的感应器19顶部设置有压柱20，压柱20顶部为半球形，压柱20底部为螺纹柱，压柱20的螺纹柱与测力计的感应器19的顶部的螺纹孔相连接；在压柱20的上方设置有角架23，在角架23底部中心设置有半球形凹槽24，所述压柱20顶部设置在角架23的半球形凹槽24内；在角架23的边缘设置有八个沿圆周均匀分布的导板25，在导板25上设置有导向槽26，角架23与导板25之间通过定位螺栓27相连接，定位螺栓27通过导板25的导向槽26，导板25能够沿导向槽26方向移动；在导板25的外端设置有通槽28，在通槽28内设置有螺塞29，通槽28底部与螺塞29通过螺纹连接；在螺塞29的上方设置有顶针30，在导板25的通槽28内、螺塞29与顶针30之间设置有弹簧31，工作状态下的弹簧31的压缩量为30%；顶针30的底部设置在导板25的通槽28内，顶针30的顶部通过通槽28设置在导板25的上方，顶针30的顶部为半球形，在顶针30上方设置有支撑垫圈35，在支撑垫圈35底部设置有凹槽，顶针30的顶部设置在支撑垫圈35的凹槽内；所述施力机构由第一、第二锥齿轮、转轴11及支架12组成，在底盘1顶面上固定具有通孔的两个支架12，转轴11依次通过两个支架12的通孔设置在两个支架12上，转轴11外端与手柄13相连接，为了便于操作，手柄13设置在底盘1和底座2的外边缘外侧，转轴11内端通过第二锥齿轮14的内孔与第二锥齿轮14固定连接，使转轴11与第二锥齿轮14同步转动，第二锥齿轮14与第一锥齿轮10相啮合；第一锥齿轮10通过其内孔与螺纹杆5固定连接，使第一锥齿轮10与螺纹杆5同步转动，第一锥齿轮10的轮齿朝上设置；在底盘1的顶面上设置有环形凹槽7，环形凹槽7与螺纹杆5同轴设置，在环形凹槽7内设置具有二十个滚动体8的保持架9，滚动体8的顶、底端分别伸出保持架9的顶、底部，且滚动体8的顶端高于底盘1的顶面；第一锥齿轮10设置在底盘1的上方，第一锥齿轮10的底部设置在滚动体8上；所述定位机构由具有通孔的底座2、定位环21及钩形压板34组成，底座2平行设置在底盘1上方；在底盘1顶面上固定有四个支撑柱3，底座2的底面固定在支撑柱3的顶面上，在底座2顶面上固定有环形的定位环21，在定位环21顶面上设置有定位凹槽，作为定位止口；定位环21的定位凹槽、支撑垫圈35和压柱20为同轴设置；在定位环21的外部、底座2上设置有若干个钩形压板34，钩形压板34沿着定位环21圆周均匀分布，钩形压板34的压钩与定位环21的顶面边缘相对应，用于固定机匣40的凸台，定位环21的高度低于角架23的高度。

所述滚动体8为钢球。

在所述螺纹杆5底部固定有挡板32，挡板32设置在轴承6下方，防止轴承6从底盘1底部脱落。

为了防止环形凹槽7的底面磨损，在所述滚动体8与环形凹槽7的底面之间设置有垫圈37，所述垫圈37材质为T8A,并在淬火热处理后硬度达到HRC48～52。

所述第一锥齿轮10与螺纹杆5之间通过平键相连接，限制第一锥齿轮10与螺纹杆5之间相对转动。

所述转轴11的外侧壁与支架12的通孔内侧壁之间设置有轴瓦，以便减少转轴11在转动过程中对支架12的磨损，其中转轴11的外侧壁与轴瓦的内侧壁之间配合公差为H7/g6，轴瓦的外侧壁与支架12的通孔内侧壁之间配合公差为H7/n6。

在所述底座2上固定有测量环41，测量环41设置在定位环21内部、叶片缘板39下方，测量环41的上表面与定位环21的定位上表面在同一平面内，测量环41的上表面粗糙度值为0.8。

在所述第二锥齿轮14与转轴11之间通过平键相连接，限制第二锥齿轮14与转轴11之间相对转动。

在所述第二锥齿轮14内侧、转轴11的内端外侧壁上设置有弹性挡圈33，防止第二锥齿轮14脱离转轴11。

所述底盘1的通孔为阶梯孔4，阶梯孔4由第一通孔41和设置在第一通孔41下方的第二通孔42组成，且第一通孔41的内径小于第二通孔42的内径，所述螺纹杆5的外壁与第一通孔41的内壁之间留有间隙，所述轴承6设置在第二通孔42内。

由于角架23与压柱20之间为球面接触，且角架23仅在重力作用下压在压柱20的顶面上，二者并无固定连接，为防止角架23失衡，在所述测力计座18与角架23之间设置有若干个均匀分布的支柱36，支柱36底部为内螺纹杆，内螺纹杆与螺母相连接，螺母固定在测力计座18的顶面上，支柱36顶部为半球面，能够与角架23底部接触，当角架23失衡时，通过调节支柱36高度，保持角架23的平衡。

所述角架23采用八爪式结构，角架23的每个爪部沿角架23圆周均匀分布；所述导板25设置在角架23的每个爪部的顶面上。

在所述螺套15顶面上设置有凸起，在所述测力计座18底面上设置有凹槽，螺套15的凸起设置在测力计座18的凹槽内，且二者配合公差为H7。

为了适用于不同级的叶片高度，在所述螺套15与测力计座18之间设置有调节垫块22；在所述调节垫块22的顶面上设置有凸起，调节垫块22的凸起设置在测力计座18的凹槽内，且二者配合公差为H7；在调节垫块22的底面上设置有凹槽，所述螺套15的凸起设置在调节垫块22的凹槽内，且二者配合公差为H7。

在所述顶针30的底部、螺塞29的顶部分别设置有凹槽，所述弹簧31的顶端固定在顶针30的凹槽的底部，弹簧31的底端固定在螺塞29的凹槽的底部。

在所述导板25的通槽28内、顶针30的外侧壁上设置有凸起；在所述顶针30的凸起上方、导板25的通槽28内侧壁上设置有凸起，防止顶针30从导板25的通槽28内脱离。

所述底盘1、底座2、定位环21、顶针30、压柱20、螺套15、螺纹杆5、转轴11、支架12、保持架9及第一、第二锥齿轮的材质均为45号钢，并在淬火热处理后硬度达到HRC35～40。

为了减轻重量，所述角架23、调节垫块22和测力计座18的材质均为2A80。

所述支撑垫圈35由两个半环结构的垫圈组成，目的是节省毛料、易装卸。

所述测力计的感应器19的型号为SH-1K-20K。

下面结合附图说明本发明的使用过程：

如图1～图6所示，将装配好的叶片38、叶片缘板39及机匣40与本发明装置进行安装，将机匣40的凸台放置在定位环21的定位止口中，并通过钩形压板34的压钩压紧、固定，将本发明装置的支撑垫圈35与同一级叶片缘板39底部的凹槽相对应；顺时针方向旋转手柄13，从而带动转轴11、第二锥齿轮14同步旋转，由于第一、第二锥齿轮相啮合，第二锥齿轮14带动第一锥齿轮10转动，第一锥齿轮10带动螺纹杆5旋转，由于导向销17对螺套15的转动具有约束力，螺套15在螺纹杆5带动下向上移动，使测力计座18、测力计的感应器19、压柱20及角架23一同向上移动，直至顶针30带动支撑垫圈35与叶片缘板39底部的凹槽底面相接触，此时与测力计的感应器19相连接的测力计的数显屏显示出测力计的感应器19受到的力，即叶片缘板39受到的轴向力；继续顺时针方向旋转手柄13，直至测力计的数显屏上显示出此级叶片缘板39受到技术要求的轴向力为止，（此技术要求的轴向力根据模拟叶片缘板39在发动机内真实状态下受到的轴向力而定，例如20公斤力，）在同一级的叶片缘板39顶部的凹槽上放置相同的千分垫，将叶片缘板39顶部的凹槽填平，便于测量，通过深度尺测量同一级的所有叶片缘板39上的千分垫的上表面与测量环41的上表面之间的距离，若所有的数值相同，则同一级的叶片缘板39在同一水平面上；若数值不同，则每两个数据的差值，就是与这两个数据对应的叶片缘板39的间隙，然后需要对叶片缘板39进行调节，最终使所有叶片缘板39之间没有间隙，在同一水平面上。重复上述步骤依次为其他级的叶片缘板39施加轴向力，并测量其他级叶片缘板39的间隙，并对叶片缘板39进行调节，最终使所有叶片缘板39之间没有间隙，在同一水平面上。

当为其他级的叶片缘板39施加轴向力时，为了适用于其他级的叶片缘板39的高度，可在螺套15与测力计座18之间加入调节垫块22，支撑垫圈35的尺寸可根据不同级叶片缘板39的凹槽的进行调整，并调节导板25的位置，使支撑垫圈35与其他级的叶片缘板39的底部的凹槽相对应。

Claims (9)

1.一种导向叶片缘板间隙的测量装置，其特征在于包括底盘，在底盘上设置有传动机构、施力机构与定位机构；传动机构由螺纹杆、螺套、导向销、测力计座、测力计的感应器、压柱、角架、导板、顶针及支撑垫圈组成，在底盘中部设置有通孔，螺纹杆的底部与底盘之间通过设置在底盘通孔内的轴承相连接，螺纹杆的顶部设置在底盘的上方，与螺套以螺纹连接，在螺套的外侧壁上设置有顶板，在顶板上设置有导向孔；导向销的底部固定在底盘的顶面上，导向销的顶部设置在顶板的导向孔内；在螺套的顶部设置有测力计座，在测力计座的顶部设置有测力计的感应器，在测力计的感应器顶部设置有压柱，压柱顶部为半球形，在压柱的上方设置有角架，在角架底部中心设置有半球形凹槽，所述压柱顶部设置在半球形凹槽内；在角架的边缘设置有若干个沿圆周均匀分布的导板，在导板的外端设置有通槽，在通槽内设置有螺塞，在螺塞的上方设置有顶针，在导板的通槽内、螺塞与顶针之间设置有弹簧；顶针的顶部为半球形，设置在导板的上方，在顶针上方设置有支撑垫圈，在支撑垫圈底面设置有凹槽，顶针的顶部设置在支撑垫圈的凹槽内；所述施力机构由第一、第二锥齿轮、转轴及支架组成，转轴通过支架设置在底盘上，转轴内端与第二锥齿轮固定连接，第二锥齿轮与第一锥齿轮相啮合，第一锥齿轮设置在螺纹杆上；在底盘的顶面上设置有环形凹槽，在环形凹槽内设置具有滚动体的保持架，第一锥齿轮的底部设置在滚动体上；所述定位机构由具有通孔的底座、定位环及钩形压板组成，在底盘顶面固定有若干个支撑柱，底座通过支撑柱平行设置在底盘上方，在底座顶面上固定有环形的定位环，在定位环顶面上设置有定位凹槽；在定位环的外部、底座上设置有若干个钩形压板，钩形压板沿着定位环圆周均匀分布；在所述底座上固定有测量环，测量环设置在定位环内部、叶片缘板下方，测量环的上表面与水平面相平行。

2.根据权利要求1所述的导向叶片缘板间隙的测量装置，其特征在于所述转轴的外端与手柄相连接，第二锥齿轮内侧、转轴的内端外侧壁上设置有弹性挡圈。

3.根据权利要求1所述的导向叶片缘板间隙的测量装置，其特征在于在所述测力计座与角架之间设置有若干个均匀分布的支柱，支柱底部为内螺纹杆，内螺纹杆与螺母相连接，螺母固定在测力计座的顶面上，支柱顶部为半球面，能够与角架底部接触。

4.根据权利要求1所述的导向叶片缘板间隙的测量装置，其特征在于所述角架采用八爪式结构，角架的每个爪部沿角架圆周均匀分布；所述导板设置在角架的每个爪部的顶面上。

5.根据权利要求1所述的导向叶片缘板间隙的测量装置，其特征在于在所述导板上设置有导向槽，角架与导板之间通过定位螺栓相连接，定位螺栓通过导板的导向槽，导板能够沿导向槽方向移动。

6.根据权利要求1所述的导向叶片缘板间隙的测量装置，其特征在于在所述螺套顶面上设置有凸起，在所述测力计座底面上设置有凹槽，螺套的凸起设置在测力计座的凹槽内。

7.根据权利要求1所述的导向叶片缘板间隙的测量装置，其特征在于在所述螺套与测力计座之间设置有调节垫块。

8.根据权利要求1所述的导向叶片缘板间隙的测量装置，其特征在于在所述顶针的底部、螺塞的顶部分别设置有凹槽，所述弹簧的顶端固定在顶针的凹槽的底部，弹簧的底端固定在螺塞的凹槽的底部。

9.根据权利要求1所述的导向叶片缘板间隙的测量装置，其特征在于在所述导板的通槽内、顶针的外侧壁上设置有凸起；在所述顶针的凸起上方、导板的通槽内侧壁上设置有凸起。