CN110207612A - 一种发动机静子轮廓参数测量装置 - Google Patents

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韩海涛
吕玉红
毕超
张冰
王磊
庞长涛
李迪
房建国
刘勇
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Abstract

本发明是一种发动机静子轮廓参数测量装置，结构包括芯轴，角度监测装置，测头升降机构，测头组件，标定环，转向舵，滑环；系统采用模拟转子的结构，双测头相对测量的方法，在线标定在线测量的方式，在发动机装配或分解过程中的对静子机匣轮廓参数进行原位测量，解决了静子机匣轮廓参数难以精确获取的技术难题，并通过结构设计实现多周连续测量，提高了测量结果的准确性。

Description

一种发动机静子轮廓参数测量装置
技术领域
本发明是一种发动机静子轮廓参数测量装置，属于精密测量领域。
背景技术
叶尖间隙对航空发动机整机性能，耗油率以及安全性具有重要的影响，尤其高涡叶尖间隙，对发动机振动特性及燃油效率具有直接影响。叶尖间隙过大会造成发动机的耗油率增大，污染加重；而间隙过小则可能会造成转静子的碰磨，进而造成发动机损坏，影响飞行安全。因此，在发动机整机装配过程中，叶尖间隙是发动机重点保证和关注的参数之一。此外，随着发动机整机性能提升的要求，以及转子叶尖高速磨床、静子机匣专用车床等先进设备的应用，发动机转子以及静子外环的设计将会提出更高的形位精度。开展装配检测工艺及装备的设计研究，是解决发动机复杂结构装配、满足设计技术要求和提高生产效率的重要保证，也是发动机装配生产线自动化、数字化的工艺基础。
发动机装配过程中，静子机匣轮廓参数的测量值可用于转子静子间隙的计算；发动机分解维修时，精确测量静子机匣的轮廓参数，对指导发动机静子机匣修复具有重要意义。
目前，对于静子机匣工艺参数的测量主要通过三坐标测量机的方式进行。该种测量方式主要作为零件加工过程中的检验或者零件尺寸的终检。但在发动机装配或分解时，由于发动机结构尺寸较大，且需要关注转静子配合间隙等参数，因而，采用传统的测量方法无法正确反映配合零部件的配合参数的真实状态，测量结果不准确。
专利申请—航空发动机转子和静子同心度及叶尖间隙测量方法及系统(申请号：201410306534.7)，提出了一种发动机转静子间隙测量方法及水平测量转子下沉量修正模块，该技术方案是基于静子轮廓为理想轮廓的假设基础上开展的，同时该技术方案将测头安装在转子上，由于转静子间隙空间狭小，测试系统无法实现多周连续测量。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的问题而设计提供了一种发动机静子轮廓参数测量装置，其目的是实现发动机装配及分解过程中静子机匣轮廓参数的精密测量。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种发动机静子轮廓参数测量装置，其特征在于：该装置包括一根中空的芯轴1，芯轴1的两端通过轴承与发动机静子机匣8的支点联接，保证芯轴1的回转轴线与静子机匣的轴线重合；在芯轴1上安装一个角度检测装置2对芯轴1的回转角度进行监测，在芯轴1上安装由两个测头4组成的测头组件，两个测头4沿芯轴1的回转轴线方向并列设置，该测头组件能够随芯轴1转动并通过测头升降机构3沿芯轴1回转轴线移动，在静子机匣8内固定设置一个环绕芯轴1的标准环5，测头组件中一个测头4用于测量标准环5的标准环表面10，另一个测头4用于测量静子机匣8的静子轮廓表面9。
进一步，在芯轴1的一端安装一个转向舵6以带动芯轴1的转动。
进一步，在芯轴1的一端安装滑环7以避免测头组件的数据线周向缠绕，实现圆周方向多周连续测量。
进一步，测头4为非接触式的激光传感器。
进一步，角度检测装置2为角度编码器或圆光栅。
进一步，测头升降机构3安装在芯轴1的内腔中，为丝杆螺母副结构，通过转接板穿过芯轴1侧壁的窗口与测头组件联接。所述窗口为沿芯轴1回转轴线方向的长槽。
本发明技术方案采用的测量原理如图2所示，测量时，一个测头对标准环5的标准环表面10进行测量，其测量结果为Δ1(θ)，另一个测头对静子机匣8的静子轮廓表面9进行测量，其测量结果为Δ2(θ)，θ为角度检测装置2给出的角度测量值，而两个测头在静子机匣半径方向上的间距ΔL通过同时测量标准环5计算得出。因此，根据已知标准环5的半径R0(θ)，可计算出待测静子机匣轮廓的半径为R(θ)为：
R(θ)＝R0(θ)-△1(θ)+△2(θ)
本发明装置根据上述测量原理采用模拟转子回转轴线的芯轴结构、并列双测头的设计及标准环在线安装，实现测头组件的在线标定及静子机匣轮廓参数的在线测量。解决了静子机匣轮廓参数难以精确获取的技术难题，并通过滑环结构设计实现多周连续测量，提高了装置测量结果的准确性。
附图说明
图1为本发明装置的结构图。
图2为本发明装置采用的测量原理图。
图中：1为芯轴，2为角度检测装置，3为测头升降机构，4为测头组件，5为标准环，6为转向舵，7为滑环；8为静子机匣；9为静子轮廓表面，10为标准环表面。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
参见附图1所示，通过专用吊具将芯轴1吊装进发动机静子机匣8中，通过两端支点的轴承将芯轴1与静子机匣8相联接，构建该测量装置的回转轴线；之后将角度监测装置2安装到芯轴1上，通过角度编码器或者圆光栅来反馈芯轴1的回转角度；调整测头升降机构3，丝杠螺母副通过转接板穿过芯轴1侧壁开设的长槽形窗口带动测头组件4移动，使两个测头同时测量标准环5，通过测量结果的计算得出两个测头在静子机匣半径方向上的间距ΔL；标定结束后，调整测头升降机构3，使得测头组件4中的一个测头测量标准环5，另一个测头测量静子机匣的内轮廓，之后，通过转向舵6带动芯轴1转动，测头组件4跟随芯轴1一起周向旋转完成当前截面处静子机匣内轮廓的扫描测量。测量结果通过滑环7将数据引出，通过计算可得当前截面处静子机匣内轮廓半径及轮廓参数。测量下一截面时，通过调整测头升降机构3，使得测量静子机匣内轮廓的测头位置调整到相应截面处，然后进行测量。

Claims (8)

1.一种发动机静子轮廓参数测量装置，其特征在于：该装置包括一根中空的芯轴(1)，芯轴(1)的两端通过轴承与发动机静子机匣(8)的支点联接，保证芯轴(1)的回转轴线与静子机匣的轴线重合；在芯轴(1)上安装一个角度检测装置(2)对芯轴(1)的回转角度进行监测，在芯轴(1)上安装由两个测头(4)组成的测头组件，两个测头(4)沿芯轴(1)的回转轴线方向并列设置，该测头组件能够随芯轴(1)转动并通过测头升降机构(3)沿芯轴(1)回转轴线移动，在静子机匣(8)内固定设置一个环绕芯轴(1)的标准环(5)，测头组件中一个测头(4)用于测量标准环(5)的标准环表面(10)，另一个测头(4)用于测量静子机匣(8)的静子轮廓表面(9)。
2.根据权利要求1所述的发动机静子轮廓参数测量装置，其特征在于：在芯轴(1)的一端安装一个转向舵(6)以带动芯轴(1)的转动。
3.根据权利要求1所述的发动机静子轮廓参数测量装置，其特征在于：在芯轴(1)的一端安装滑环(7)以避免测头组件的数据线周向缠绕，实现圆周方向多周连续测量。
4.根据权利要求1所述的发动机静子轮廓参数测量装置，其特征在于：测头(4)为非接触式的激光传感器。
5.根据权利要求1所述的发动机静子轮廓参数测量装置，其特征在于：角度检测装置(2)为角度编码器或圆光栅。
6.根据权利要求1所述的发动机静子轮廓参数测量装置，其特征在于：测头升降机构(3)安装在芯轴(1)的内腔中，为丝杆螺母副结构，通过转接板穿过芯轴(1)侧壁的窗口与测头组件联接。
7.根据权利要求6所述的发动机静子轮廓参数测量装置，其特征在于：所述窗口为沿芯轴(1)回转轴线方向的长槽。
8.根据权利要求5所述的发动机静子轮廓参数测量装置，其特征在于：标准环(5)固定在静子机匣(8)上。
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