CN110308065A - 转子发动机磨损检测装置和检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种转子发动机磨损检测装置和检测方法，检测装置包括驱动装置和磁塞，驱动装置用于驱动所述转子发动机转动，磁塞设于转子发动机的气缸内，用于吸附转子发动机转动过程中气缸内磨损的碎屑，进而可以根据收集到的碎屑分析磨损情况。该检测装置能够模拟出转子发动机实际运行工况，方便准确的收集磨损碎屑，也有利于进一步的细致分析。整个检测过程简便快捷，结构简单，易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术领域，具体而言，涉及一种转子发动机磨损检测装置和检测方法。
背景技术
转子发动机具有结构简单、尺寸紧凑、高输出等特点，被广泛应用于航空飞行器的动力设备。
转子发动内部三角转子不断运动的同时，三角转子上的径向密封片也随着三角转子在气缸型面上运动，并与之形成线接触。这种线接触密封形式在高转速、高压力、高温等运行工况下无法长期保持良好的润滑条件，易导致径向密封片与气缸型面之间过早的发生干摩擦，转子发动机径向密封片过早产生磨损，从而导致转子发动机的密封形式过早失效，严重影响了转子发动机的可靠性、经济性和使用寿命。
掌握转子发动机磨损情况对于获知径向密封片的寿命和了解发动机密封情况有重要作用。而目前对于转子发动机磨损的研究基本停留在数值仿真阶段，缺少对于实际工况的分析，无法直观准确的了解磨损情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转子发动机磨损检测装置和检测方法，以直观准确的了解发动机磨损情况。
根据本发明的一个方面，提供一种转子发动机磨损检测装置，包括：
驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述转子发动机转动；
磁塞，设于所述转子发动机的气缸内，用于吸附所述转子发动机转动过程中气缸内磨损的碎屑。
在本发明的一种示例性实施例中，所述磁塞设于所述转子发动机的气缸排气口。
在本发明的一种示例性实施例中，还包括：加热装置，用于向所述转子发动机提供高温环境。
在本发明的一种示例性实施例中，所述加热装置为高温炉，所述高温炉具有加热腔，所述加热腔用于容纳所述转子发动机。
在本发明的一种示例性实施例中，还包括：加压装置，用于向所述转子发动机的气缸提供高压环境。
在本发明的一种示例性实施例中，所述加压装置为气泵，所述气泵用于与所述转子发动机的气缸连通。
在本发明的一种示例性实施例中，还包括：支撑架，用于支撑所述转子发动机。
根据本发明的另一个方面，提供一种转子发动机磨损检测方法，包括：
在所述转子发动机气缸内安装磁塞；
开启驱动装置驱动所述转子发动机转动；
利用所述磁塞吸附磨损产生的碎屑；
收集所述碎屑，并对所述碎屑进行检测。
在本发明的一种示例性实施例中，对所述碎屑进行检测包括：称量所述碎屑质量；称量所述转子发动机的径向密封片的质量变化；根据所述碎屑质量和径向密封片的质量变化计算所述转子发动机的气缸型面的磨损质量。
在本发明的一种示例性实施例中，还包括：利用铁谱分析或光谱分析检测所述碎屑成分。
本发明的转子发动机磨损检测装置，利用驱动装置驱动转子发动机转动，利用设于转子发动机的气缸内的磁塞吸附转子转动过程中气缸内磨损产生的碎屑，进而可以根据收集到的碎屑分析磨损情况。该检测装置能够模拟出转子发动机实际运行工况，方便准确的收集磨损碎屑，也有利于进一步的细致分析。整个检测过程简便快捷，结构简单，易于实现。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
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，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为转子发动机结构示意图；
图2为本发明实施例转子发动机磨损检测装置的结构示意图；
图3为转子发动机与支撑架和磁塞的结构示意图；
图4为支撑架的结构示意图；
图5为本发明实施例转子发动机磨损检测方法的流程图。
图中：1、电机；2、转子发动机；3、磁塞；4、高温炉；5、气泵；6、支撑架；7、基台；21、气缸；22、转子；23、径向密封片；24、主轴；211、排气口；212、进气口；61、第一支撑杆；62、第二支撑杆。
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。
转子发动机的结构如图1所示，三角转子22的顶点与气缸21型面接触，从而在气缸21内形成三个独立的气室。转子22不停地围绕燃烧室运动，三种体积的气体交替膨胀和收缩。正是这种膨胀和收缩将空气和燃料由进气口212吸入发动机，然后对此混合气体进行压缩，并在气体膨胀时生成有用的动力，最后由排气口211排出废气。转子22与气缸21之间沿径向方向安装有径向密封片，用于隔绝三个独立的气室。随着转子的长期转动，易导致径向密封片与气缸型面之间过早的发生干摩擦，转子发动机径向密封片过早产生磨损，从而导致转子发动机的密封形式过早失效。
本发明实施方式中提供了一种转子发动机磨损检测装置，用于检测转子径向密封片与气缸型面之间的磨损情况。
为本实施方式的一种转子发动机磨损检测装置，包括：驱动装置和磁塞，驱动装置用于驱动转子发动机转动；磁塞设于转子发动机的气缸内，用于吸附转子转动过程中气缸内磨损产生的碎屑。
检测时，关闭转子发动机的进气口和出气口，利用驱动装置带动发动机转动，直至达到转子发动机的实际运行工况下的转速。安装在转子发动机气缸内的磁塞通过自身的磁力将转子磨损产生的碎屑吸附在磁塞表面，转动一定时间后，取下磁塞对所吸附的金属碎屑进行分析检测，即可得知磨损情况，例如，通过称重可以得知磨损量，通过化学成分分析可以得知磨损对象等。
该检测装置能够模拟出转子发动机实际运行工况，方便准确的收集磨损碎屑，也有利于进一步的细致分析。整个检测过程简便快捷，结构简单，易于实现。
下面对本发明实施方式的转子发动机磨损检测装置进行详细说明：
参考图1，在本实施例中，驱动装置为电机1，将电机1的输出轴与转子发动机2的主轴连接，利用电机驱动转子发动机转动。电机输出轴与转子发动机主轴可以通过联轴器和连接轴相连。这样就可以通过控制电动机的转速和电机运行时间来控制转子发动机2的转速和运行时间，从而一定时间内控制转子发动机内径向密封片在气缸型面上的滑移距离，来达到对转子发动机磨损的控制。
参考图2，由于转子22在气缸21内转动时会产生一定的气流，该气流会带动磨损碎屑朝向排气口方向运动，因此气缸排气口是能够获取最大碎屑捕获量的位置，为了使后期可以更准确的得知磨损情况，本实施例将磁塞3设于转子发动机的气缸21的排气口211，同时确保磁塞上用于吸附磨损碎屑的端面面向气缸内部。磁塞3的柱形主体部分塞在排气口211上并堵塞排气口211，防止碎屑从排气口飞出。
由于转子发动机实际运行时内部温度较高，本实施例的检测装置还包括加热装置，用于向转子发动机提供高温环境，以准确模拟发动机工作环境。加热装置可以采用高温炉4，高温炉4具有加热腔，转子发动机2可放置于加热腔，通过对高温炉温度的控制来控制转子发动机中气缸型面内的温度达到转子发动机正常运行的平均温度。调节高温炉的温度设置，可以模拟出发动机实际运行时的温度变化，以检测不同温度时段发动机的磨损情况，掌握温度对磨损的影响。
由于转子发动机依靠空燃混合气燃烧产生的膨胀压力以获得转动力，因此实际运行时内部存在较大压力，本实施例的检测装置还包括加压装置，用于向转子发动机提供压力环境，以准确模拟发动机工作环境。加压装置可以为气泵5，气泵5与转子发动机的气缸21进气管可以通过高压管连通。调节气泵的流量设置，可以模拟出发动机实际运行时的压力变化，以检测不同压力时段发动机的磨损情况，掌握压力对磨损的影响。
参考图3，本实施例的检测装置还包括支撑架6，用于支撑转子发动机2，还可以保证转子发动机2前后端盖和缸体之间的同心度，避免转子发动机运行过程中的不必要的蹿动，从而减少转子发动机径向密封片因刚体蹿动导致的磨损。如图4所示，支撑架6包括用于固定转子发动机2前后端盖的第一支撑杆61和用于固定转子发动机缸体的第二支撑杆62，第一支撑杆61包括两组，左右对称分布，第一支撑杆61上设置有安装孔，用于安装在转子发动机前后端盖的左右两侧；第二支撑杆62包括一凹槽，用于支撑转子发动机缸体底部。两组第一支撑杆和第二支撑杆共同起到支撑和保证发动机稳定性的作用。
参考图5，本发明实施方式还提供一种转子发动机磨损检测方法，包括：
步骤S100，在转子发动机气缸内安装磁塞；
步骤S200，开启驱动装置驱动转子发动机转动；
步骤S300，利用磁塞吸附磨损产生的碎屑；
步骤S400，收集碎屑，并对碎屑进行检测。
本实施例步骤S400中，对运行一段时间后收集到的碎屑进行检测，可以得知磨损情况。对碎屑进行检测可以包括检测径向密封片和气缸的磨损情况，具体包括：
取下转子发动机的径向密封片，对径向密封片的剩余质量进行测量得到剩余质量mt，从而得到径向密封片磨损质量Δm1为初始质量m0减去剩余质量，即Δm1＝m0-Δmt。称量收集到的吸附于磁塞上的碎屑质量Δmc，转子发动机的气缸型面的磨损质量Δm2＝为碎屑质量Δmc减去径向密封片的磨损质量Δm1，即Δm2＝Δmc-Δm1。除此之外，还可以计算得到密封件的冷摩擦磨损率z1＝Δm1/t和气缸磨损量z2＝Δm2/t。
在本实施例中，对碎屑进行检测还可以包括检测碎屑的成分，例如，可以将收集到的碎屑利用铁谱分析或光谱分析检测碎屑成分。
铁谱分析可以直接观察、研究碎屑颗粒的形态、大小和其它特征，掌握磨擦表面磨损状态，从而确定磨损类型。由于不同的磨损颗粒代表不同的磨损类型，因此很容易从磨损颗粒的特征看出设备的主要磨损类型。另外，结合磨损颗粒的尺寸和数量，还可以正确地判断设备的磨损状态。光谱分析可以分析出金属的种类和含量，检出线低，灵敏度高，分析速度快，其适用于粒径较小的碎屑检测，所以尤其适用于磨损的早期检测。
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”和“至少一个”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。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、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发明的一般性原理并包括本发明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，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
Claims (10)
1.一种转子发动机磨损检测装置，其特征在于，包括：
驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述转子发动机转动；
磁塞，设于所述转子发动机的气缸内，用于吸附所述转子发动机转动过程中气缸内磨损的碎屑。
2.根据权利要求1所述的转子发动机磨损检测装置，其特征在于，所述磁塞设于所述转子发动机的气缸排气口。
3.根据权利要求1所述的转子发动机磨损检测装置，其特征在于，还包括：
加热装置，用于向所述转子发动机提供高温环境。
4.根据权利要求3所述的转子发动机磨损检测装置，其特征在于，所述加热装置为高温炉，所述高温炉具有加热腔，所述加热腔用于容纳所述转子发动机。
5.根据权利要求1所述的转子发动机磨损检测装置，其特征在于，还包括：
加压装置，用于向所述转子发动机的气缸提供高压环境。
6.根据权利要求4所述的转子发动机磨损检测装置，其特征在于，所述加压装置为气泵，所述气泵用于与所述转子发动机的气缸连通。
7.根据权利要求1所述的转子发动机磨损检测装置，其特征在于，还包括：
支撑架，用于支撑所述转子发动机。
8.一种转子发动机磨损检测方法，其特征在于，包括：
在所述转子发动机气缸内安装磁塞；
开启驱动装置驱动所述转子发动机转动；
利用所述磁塞吸附磨损产生的碎屑；
收集所述碎屑，并对所述碎屑进行检测。
9.根据权利要求9所述的转子发动机磨损检测方法，其特征在于，所述转子发动机包括径向密封片；对所述碎屑进行检测包括：
称量所述碎屑质量；
称量所述转子发动机的径向密封片的质量变化；
根据所述碎屑质量和径向密封片的质量变化计算所述转子发动机的气缸型面的磨损质量。
10.根据权利要求9所述的转子发动机磨损检测方法，其特征在于，还包括：
利用铁谱分析或光谱分析检测所述碎屑成分。
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