CN109916293A - 应变计的安装工艺 - Google Patents

Abstract

本公开涉及应变测量技术领域，尤其涉及一种应变计的安装工艺，用于将应变计安装在涡轮叶片上。该应变计包括贴片和引线，引线的一端与贴片固定连接；该涡轮叶片包括缘板及设于缘板的外侧的叶片本体。该安装工艺包括：对缘板进行开孔处理，以形成贯穿缘板的贯通孔，该贯通孔在缘板的内侧至外侧的方向上延伸；将贴片固定在叶片本体上，并使引线的另一端从缘板的外侧穿过贯通孔后到达缘板的内侧；将引线与缘板固定连接。该安装工艺能较好地固定应变计的引线，也能使涡轮叶片的应力测量值比较贴近实际的工况。

Description

应变计的安装工艺

技术领域

本公开涉及应变测量技术领域，尤其涉及一种应变计的安装工艺。

背景技术

在航空发动机的研制中，对涡轮叶片的应力测量主要依赖于高温应变计。其中，由于涡轮叶片的转速较高且要经受气流的吹刷，所以高温应变计的安装及引线的固定是决定试验成败的关键。

现有技术中，高温应变计的安装工艺是在涡轮叶片的缘板上加工出线槽，然后将应变计的引线通过火焰喷涂层固定在线槽中，并使引线跨越缘板的边缘到达涡轮叶片的榫头附近。此工艺存在以下问题：

一、线槽的宽度和深度都有特殊要求，较深的线槽虽然利于引线通过，但容易造成冷气流的损失，而较浅和较窄的线槽则会增加引线的难度，较宽的线槽又影响火焰喷涂层的贴合，导致引线容易脱落，所以，线槽的加工难度大。

二、在涡轮叶片的缘板上加工线槽容易导致涡轮叶片的质量分布不均匀，会加剧涡轮叶片的振动，进而导致应力的测量值与实际工况有较大的出入。

三、涡轮叶片的缘板是冷气流和热气流的分界处，缘板上各处的热膨胀差异较大，导致线槽中的火焰喷涂层容易脱落，且冷气流和热气流也会在缘板的外侧汇聚形成涡流，进而降低了引线固定的可靠性。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，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

本公开的目的在于提供一种应变计的安装工艺，能较好地固定应变计的引线，进而能使涡轮叶片的应力测量值比较贴近实际的工况。

为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的一个方面，提供一种应变计的安装工艺，用于将所述应变计安装在涡轮叶片上，所述应变计包括贴片和引线，所述引线的一端与所述贴片固定连接，所述涡轮叶片包括缘板及设于所述缘板的外侧的叶片本体，该安装工艺包括：

对所述缘板进行开孔处理，以形成贯穿所述缘板的贯通孔，所述贯通孔在所述缘板的内侧至外侧的方向上延伸；

将所述贴片固定在所述叶片本体上，并使所述引线的另一端从所述外侧穿过所述贯通孔后到达所述内侧；

将所述引线与所述缘板固定连接。

在本公开的一种示例性实施例中，在对所述缘板进行开孔处理，以形成贯穿所述缘板的贯通孔之后，所述安装工艺还包括：

将套管嵌入所述贯通孔，所述套管具有与所述贯通孔的延伸方向相同的过孔，所述过孔能够供所述引线穿过。

在本公开的一种示例性实施例中，所述套管为绝缘套管。

在本公开的一种示例性实施例中，所述贯通孔为台阶孔，所述台阶孔包括第一孔段及与所述第一孔段相连通的第二孔段，所述第一孔段的孔径大于所述第二孔段的孔径；

所述第一孔段内设有所述套管；所述第二孔段的孔壁具有绝缘涂层。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二孔段位于所述缘板上靠近所述外侧的一侧。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二孔段的深度为0.25mm～0.65mm。

在本公开的一种示例性实施例中，将所述引线与所述缘板固定连接，包括：

对所述贯通孔的两端进行封堵，以将所述引线与所述套管及所述第二孔段固定连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述引线包括位于所述内侧的第一部及位于所述外侧的第二部；

将所述引线与所述缘板固定连接，包括：

将所述第一部与所述内侧固定连接；

将所述第二部与所述外侧固定连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述将所述第一部与所述内侧固定连接，包括：

在所述内侧上涂覆第一底涂层；

将所述第一部贴合在所述第一底涂层上；

在所述第一底涂层和所述第一部上涂覆第一顶涂层，以使所述第一部包裹在所述第一底涂层和所述第一顶涂层之间；

和/或

所述将所述第二部与所述外侧固定连接，包括：

在所述外侧上涂覆第二底涂层；

将所述第二部贴合在所述第二底涂层上；

在所述第二底涂层和所述第二部上涂覆第二顶涂层，以使所述第二部包裹在所述第二底涂层和所述第二顶涂层之间。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一底涂层及所述第二底涂层、所述第一顶涂层及所述第二顶涂层均为绝缘材料。

本公开提供的应变计的安装工艺，在操作时，首先在涡轮叶片的缘板上加工出贯通缘板内侧和外侧的贯通孔；其次将应变计的贴片固定到涡轮叶片待检测的叶片本体上，应变计的引线一端与该贴片固定连接，另一端从缘板的外侧穿过贯通孔后到达缘板的内侧；最后将引线与缘板固定连接。相比于现有技术中在缘板上加工出线槽的方案，一方面，贯通孔对缘板的改动较少，所以贯通孔的加工难度较低，且贯通孔对涡轮叶片重量的改变较小，能够减小因涡轮叶片的质量分布不均匀而导致的振动，进而减小应力的测量值与实际工况的出入；另一方面，应变计的引线也不再翻越缘板的边缘，而缘板是冷气流和热气流的分界处，所以也能降低涡轮叶片工作时冷气流和热气流对引线固定的影响。综上所述，该安装工艺能较好地固定应变计的引线，也能使涡轮叶片的应力测量值比较贴近实际的工况。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施方式应变计的安装工艺的流程图。

图2为本公开实施方式应变计的安装示意图。

图3为本公开实施方式套筒的安装示意图。

图4为本公开实施方式涡轮叶片的局部剖视图。

图中：1、涡轮叶片；10、缘板；100、贯通孔；1000、第一孔段；1001、第二孔段；11、叶片本体；12、榫头；2、应变计；20、贴片；21、引线；3、套管；30、过孔。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本公开提供一种应变计的安装工艺，用于将应变计2安装在涡轮叶片1上，该应变计2用于对涡轮叶片1进行应力测量。

涡轮叶片1是涡轮发动机中的重要组成部件，高速旋转的涡轮叶片1负责将气流吸入发动机的燃烧室，以维持发动机的工作。举例而言，涡轮叶片1可包括缘板10、叶片本体11和榫头12，其中：缘板10是冷气流和热气流的分界处，起到控制冷气流流量的作用；叶片本体11可设于缘板10的外侧，该缘板10的外侧为高温区，缘板10的内侧为低温区；榫头12设于缘板10，用于与涡轮发动机中其他部件的榫槽实现卡接。

应变计2可包括贴片20和引线21，其中：贴片20可含有敏感栅等用于测量应变的器件，在使用时，可将贴片20牢固地粘贴在试验件的待测点上，当该试验件发生应变时，该贴片20中的敏感栅也随之变形而导致其电阻值发生变化；引线21的一端与贴片20固定连接，另一端可与专用仪器测连接，该专用仪器可测出敏感栅的电阻值变化的大小，并转换为试验件的待测点的应变值。

需要注意的是，贴片20通常会带有固定长度的引脚，引线21的一端与贴片20固定连接，实质上是，引线21的一端与贴片20的引脚连接。引线21的具体长度以满足应力测试试验为准，此处不作特殊限定。

如图1所示，本公开实施方式的应变计的安装工艺可包括以下步骤：

步骤S110，对缘板10进行开孔处理，以形成贯穿缘板10的贯通孔100，贯通孔100在缘板10的内侧至外侧的方向上延伸；

步骤S120，将贴片20固定在叶片本体11上，并使引线21的另一端从缘板10的外侧穿过贯通孔100后到达缘板10的内侧；

步骤S130，将引线21与缘板10固定连接。

本公开提供的应变计的安装工艺，在操作时，首先在涡轮叶片1的缘板10上加工出贯通缘板10内侧和外侧的贯通孔100；其次，如图2和图3所示，将应变计2的贴片20固定到涡轮叶片1待检测的叶片本体11上，引线21的一端与贴片20固定连接，引线21的另一端从缘板10的外侧沿X方向穿过贯通孔100后到达缘板10的内侧；最后将引线21与缘板10固定连接。相比于现有技术中在缘板10上加工出线槽的方案，一方面，贯通孔100对缘板10的改动较少，所以贯通孔100的加工较为简单，且贯通孔100对涡轮叶片1质量的改变较小，能够减小因涡轮叶片1的质量分布不均匀而导致的振动，进而减小应力的测量值与实际工况的出入；另一方面，应变计2的引线21也不再翻越缘板10的边缘，而缘板10是冷气流和热气流的分界处，所以也能降低涡轮叶片1工作时冷气流和热气流对引线21固定的影响。综上所述，该安装工艺能较好地固定应变计2的引线21，也能使涡轮叶片1的应力测量值比较贴近实际的工况。

下面结合附图对本公开实施方式提供的应变计的安装工艺进行详细说明：

在步骤S110中，可对缘板10进行开孔处理，以在缘板10上形成贯穿缘板10的贯通孔100，且贯通孔100在缘板10的内侧至外侧的方向上延伸，以使应变计2的引线21能穿过缘板10。

易于理解的是，贯通孔100的存在会对涡轮叶片1的强度造成一定程度的削弱，所以在开孔之前需要借助ANSYS(有限元分析)等辅助软件对涡轮叶片1进行计算机仿真分析，以便于确定贯通孔100的位置和尺寸。该计算机仿真分析可包括：获取涡轮叶片1的三维模型；对该三维模型进行预开孔处理；对具有孔的三维模型进行强度校核，需要确保该三维模型的强度裕度大于或等于一预定值，该预定值的大小在此不作特殊限定。如果该三维模型的强度裕度小于该预定值，需要在该三维模型上重新开孔，直至该三维模型的强度裕度大于或等于该预定值。此时，缘板10的开孔方案确定，再根据该方案在缘板10上加工出贯通孔100即可。

举例而言，贯通孔100可以为台阶孔，当然，贯通孔100也可以为直径不变的普通孔，此处作特殊限定。

如图4所示，该台阶孔可包括第一孔段1000及与第一孔段1000相连通的第二孔段1001，且第一孔段1000的孔径大于第二孔段1001的孔径。其中：

第一孔段1000可位于缘板10内侧，且需要与榫头12的顶端平齐且基本位于榫头12的中央部位，以方便引线21的布置；第二孔段1001可位于缘板10的外侧，且需要避开缘板10的根部，以减小对缘板10造成的强度损失，还能保持冷气流的流量分布相对稳定，在冷气流吹过叶片本体11时，其吹过叶片本体11的状态与原有设计一致。缘板10的外侧的根部为弧形部位，所以第二孔段1001深度不能太大，以方便第二孔段1001的加工。举例而言，第二孔段1001的深度值以0.25mm～0.65mm为宜，此处不再详细描述。

另外，如图4所示，该台阶孔的中轴线可为水平线，也就是说，该中轴线的延伸方向可为图4中所示的X方向，当然，该中轴线的延伸方向也可以与图4中所示的X方向呈倾斜角，此处不作特殊限定。

需要注意的是，涡轮叶片1通常采用合金材料制作，为了避免在应变计2的使用过程中引线21与贯通孔100的内壁直接接触发生短路情况，需要在贯通孔100的内壁涂覆绝缘涂层，即：需要在第一孔段1000和第二孔段1001的内壁涂覆绝缘涂层。

在涡轮发动机工作时，涡轮叶片1的温度很高，为了防止穿过贯通孔100的引线21被高温破坏，在步骤S110之后和步骤S120之前，本公开实施方式的安装工艺还可包括：

将套管3嵌入贯通孔100，且套管3具有与贯通孔100的延伸方向相同的过孔30，以使应变计2的引线21能穿过该过孔30，进而实现引线21穿过缘板10。

易于理解的是，套管3须为耐高温且绝缘性好的套管，举例而言，套管3可以为高温陶瓷管或刚玉管等，此处不作特殊限定。另外，套管3具有一定的重量，可以对涡轮叶片1因贯通孔100而损失的重量进行一定程度的补偿，进而减小因涡轮叶片1的质量分布不均匀而导致的振动。

如图2所示，套管3中的过孔30的数量可以为两个，两个过孔30可以供应变计2的两根引线21穿过。当然，套管3中的过孔30的数量可以为三个或四个，此处不作特殊限定。

如前所述，贯通孔100可以为包括第一孔段1000和第二孔段1001的台阶孔，可将套管3设于孔径较大的第一孔段1000之中，并使引线21穿过套管3的过孔30和孔径较小的第二孔段1001。

所以，套管3的外径可略小于第一孔段1000的孔径，套管3的长度可等于第一孔段1000的深度，且第一孔段1000的外边缘可设有倒角，以方便套管3的安装。如果该台阶孔采用前文所述的斜孔方式，则还需要将套管3的端面进行打磨，以使套管3和第一孔段1000的出口平齐。而过孔30的孔径可等于或略大小于第二孔段1001的孔径，以方便引线21依次穿过第二孔段1001和过孔30。

需要注意的是，套管3为绝缘套管，所以不需要在第一孔段1000的内壁涂覆绝缘涂层，只要在第二孔段1001的内壁涂覆绝缘涂层即可。

在步骤S120中，可将贴片20固定在叶片本体11的待测点上，并使引线21从缘板10的外侧穿过贯通孔100后到达缘板10的内侧。

在将贴片20固定在叶片本体11的待测点之前，首先需要对叶片本体11的待测点进行预处理，也就是说，对该待测点进行打磨和清洗处理，然后再用高温胶水、火焰喷涂层或等离子喷涂层将贴片20固定该待测点上。在将引线21穿过贯通孔100的时候，可使引线21绕小弯穿过套管3和第二孔段1001，避免使引线21与贯通孔100的边缘直接接触，防止发生短路。

在步骤S130中，可将引线21与缘板10固定连接。

在引线21穿过第二孔段1001和套管3之后，需要对贯通孔100的两端进行封堵，也就是说，将引线21固定在套管3中的过孔30和第二孔段1001中。举例而言，可采用高温陶瓷胶、水泥胶、火焰喷涂层等热喷涂涂层对贯通孔100进行封堵，此处不作特殊限定。

其次，需要将引线21与缘板10的内侧及外侧固定连接。引线21穿过套管3后，可将引线21分为位于内侧的第一部和位于外侧的第二部，所以，将引线21与缘板10固定连接可包括：将第一部与内侧固定连接和将第二部与外侧固定连接。其中：

将引线21的第一部与缘板10的内侧固定连接可分为以下步骤：

第一步：可对缘板10的内侧进行表面处理，该表面处理可包括清洗工艺、吹沙工艺，其中：可通过清洗工艺除去缘板10上的加工时留下的油渍，可通过吹沙工艺使缘板10的粗糙度预定要求，以方便后续的第一底涂层的附着。

第二步：可通过火焰喷涂等工艺在缘板10的内侧涂覆第一底涂层，此处不再一一列举。该第一底涂层为耐高温性和绝缘性好的陶瓷或复合材料等，此处不作特殊限定。如图3和图4所示，缘板10的内侧具有弧形部位，在涂覆第一底涂层时，需保证第一底涂层能覆盖该弧形部位的1/2以上，以使引线21绕小弯穿过套管3时，引线21不会与缘板10直接接触，避免发生短路。

第三步：可通过高温胶水、水泥胶、火焰喷涂层等热喷涂涂层将引线21的第一部贴合在第一底涂层上。

第四步：在第一底涂层和第一部上涂覆第一顶涂层，以使第一部包裹在第一底涂层和第一顶涂层之中。该第一顶涂层也为耐高温性和绝缘性好的陶瓷或复合材料等，优选地，该第一顶涂层的材质可和第一底涂层相同，以简化本申请的应变计的安装工艺。需要注意的是，第一底涂层的宽度可稍微大一些，以方便引线21的布置，而第一顶涂层的宽度可稍微小一些，能将引线21覆盖住即可。

将引线21的第二部与缘板10的外侧固定连接的步骤和将引线21的第一部与缘板10的内侧固定连接的步骤大致相同，此处不再赘述。其中，第二底涂层和第二顶涂层也为耐高温性和绝缘性好的陶瓷或复合材料等，优选地，第二底涂层及第二顶涂层可以和第一底涂层及第一顶涂层的材质相同，以简化本申请的应变计的安装工艺。

不同之处在于，如图3和图4所示，缘板10的外侧靠近叶片本体11的部位也具有弧形部位，在涂覆第二底涂层时，也要保证第二底涂层能覆盖该弧形部位的2/3以上，以使引线21绕小弯穿过第二孔段1001时，引线21不会与缘板10直接接触，避免发生短路。

需要注意的是，可首先将第一部与内侧固定连接，然后再将第二部与外侧固定连接；当然，将第一部与内侧固定连接和将第二部与外侧固定连接可同时进行，此处不作特殊限定。

另外，如前所述，第二孔段1001的孔壁具有绝缘涂层，可采用上述的清洗工艺、吹沙工艺和喷涂工艺对第二孔段1001进行处理。在吹沙工艺中，需要保留第一孔段1000和第二孔段1001形成的台阶的2/3以上，以确保套管3的安装。所以，可同时对第二孔段1001和缘板10的内、外侧进行处理，以简化本申请的应变计的安装工艺。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种应变计的安装工艺，用于将所述应变计安装在涡轮叶片上，所述应变计包括贴片和引线，所述引线的一端与所述贴片固定连接，所述涡轮叶片包括缘板及设于所述缘板的外侧的叶片本体，其特征在于，所述安装工艺包括：

对所述缘板进行开孔处理，以形成贯穿所述缘板的贯通孔，所述贯通孔在所述缘板的内侧至外侧的方向上延伸；

将所述贴片固定在所述叶片本体上，并使所述引线的另一端从所述外侧穿过所述贯通孔后到达所述内侧；

将所述引线与所述缘板固定连接。

2.根据权利要求1所述的安装工艺，其特征在于，在对所述缘板进行开孔处理，以形成贯穿所述缘板的贯通孔之后，所述安装工艺还包括：

将套管嵌入所述贯通孔，所述套管具有与所述贯通孔的延伸方向相同的过孔，所述过孔能够供所述引线穿过。

3.根据权利要求2所述的安装工艺，其特征在于，所述套管为绝缘套管。

4.根据权利要求3所述的安装工艺，其特征在于，所述贯通孔为台阶孔，所述台阶孔包括第一孔段及与所述第一孔段相连通的第二孔段，所述第一孔段的孔径大于所述第二孔段的孔径；

所述第一孔段内设有所述套管；所述第二孔段的孔壁具有绝缘涂层。

5.根据权利要求4所述的安装工艺，其特征在于，所述第二孔段位于所述缘板上靠近所述外侧的一侧。

6.根据权利要求4所述的安装工艺，其特征在于，所述第二孔段的深度为0.25mm～0.65mm。

7.根据权利要求4所述的安装工艺，其特征在于，将所述引线与所述缘板固定连接，包括：

对所述贯通孔的两端进行封堵，以将所述引线与所述套管及所述第二孔段固定连接。

8.根据权利要求1所述的安装工艺，其特征在于，

所述引线包括位于所述内侧的第一部及位于所述外侧的第二部；

将所述引线与所述缘板固定连接，包括：

将所述第一部与所述内侧固定连接；

将所述第二部与所述外侧固定连接。

9.根据权利要求8所述的安装工艺，其特征在于，

所述将所述第一部与所述内侧固定连接，包括：

在所述内侧上涂覆第一底涂层；

将所述第一部贴合在所述第一底涂层上；

在所述第一底涂层和所述第一部上涂覆第一顶涂层，以使所述第一部包裹在所述第一底涂层和所述第一顶涂层之间；

和/或

所述将所述第二部与所述外侧固定连接，包括：

在所述外侧上涂覆第二底涂层；

将所述第二部贴合在所述第二底涂层上；

在所述第二底涂层和所述第二部上涂覆第二顶涂层，以使所述第二部包裹在所述第二底涂层和所述第二顶涂层之间。

10.根据权利要求9所述的安装工艺，其特征在于，所述第一底涂层及所述第二底涂层、所述第一顶涂层及所述第二顶涂层均为绝缘材料。