CN110836748B - 一种发动机叶片静力矩仪校准系统及校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种发动机叶片静力矩仪校准系统，包括：转接块、第一检具和第二检具；第一检具包括：连接盘、连接臂、力矩加载端、托盘和多个砝码；连接盘与转接块连接，连接臂一端与连接盘连接，另一端与力矩加载端连接，力矩加载端固定有丝线，丝线从力矩加载端顶部垂下搭在力矩加载端的侧面，丝线末端连接托盘，力矩加载端的侧面呈弧形，弧形半径为刀口到施力支点的距离，弧形的中心在刀口支点位置；第二检具的结构在第一检具的结构基础上增设滑动砝码，第二检具的连接臂长度小于第一检具的连接臂长度。该系统可实现静力矩仪全范围内静力矩的校准，通过校准发现误差超过允许范围，则可及时将静力矩仪进行返厂维修，确保发动机静力矩测量的准确性。

Description

一种发动机叶片静力矩仪校准系统及校准方法

技术领域

本发明涉及计量检测技术领域，涉及一种发动机叶片静力矩仪校准系统及校准方法。

背景技术

静力矩仪又称为力矩秤，被广泛应用于飞机、汽车、船舶等装配制造行业。其利用杠杆原理测量静力矩，由杠杆、力传感器、显示仪表和平衡调整机构组成，模拟叶片在发动机转子上的水平安装状态，通过杠杆测力端测量出该端的力值，用该力值乘以该端点到支点的力臂值即可得到叶片的静力矩。从静力矩仪测量原理出发，静力矩仪的溯源有两种方式，分别为直接测量法和比较测量法。直接测量法即静力矩仪上的测力传感器和测力支点到刀口的力臂进行校准；比较测量法即提供模拟静力矩的测量过程，将一个标准的力矩值加载到静力矩仪上，与静力矩仪示值进行比较。由于测力传感器拆卸和重新安装会影响力臂的大小，因此测力传感器无法直接溯源，设备搬运后需要重新对设备进行调试，力臂长度在现场无法直接测得，因此直接测量法无法满足实际校准要求。目前国内没有静力矩仪生成厂家，也没有国家检定或校准技术文件，部分单位自行编制的比较测量法，包括参考叶片法或参考标准法等校准方法，存在不合理性，校准误差较大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种发动机叶片静力矩仪校准系统及校准方法，可实现静力矩仪全范围内静力矩的校准，确保发动机静力矩测量的准确性。

本发明的一种发动机叶片静力矩仪校准系统，包括：转接块、第一检具和第二检具；第一检具和第二检具分别通过所述转接块安装在静力矩仪上进行校准；所述转接块为立方体结构，在转接块的四个侧面上都设有连接孔；

所述第一检具包括：连接盘、连接臂、力矩加载端、托盘和多个砝码；所述连接盘用于与所述转接块连接，连接臂一端与连接盘连接，另一端与力矩加载端连接，力矩加载端的顶部固定有丝线，丝线从力矩加载端顶部垂下搭在力矩加载端的侧面上，丝线末端连接托盘，所述力矩加载端的侧面为弧形面，弧形的半径为刀口到施力支点的距离，弧形的中心在刀口支点位置；

所述第二检具的结构在第一检具的结构基础上增设有滑动砝码，所述滑动砝码通过滑竿安装于连接臂上，所述第二检具的连接臂长度小于第一检具的连接臂长度。

在本发明的发动机叶片静力矩仪校准系统中，所述转接块的边长与第一检具的长度之和是所述转接块的边长与第二检具的长度之和的2倍。

本发明的一种发动机叶片静力矩仪校准方法，包括如下步骤：

步骤1：将转接块固定到静力矩仪的连接法兰上，将第一检具的连接盘安装到转接块上，使静力矩仪和第一检具同轴设置，调整静力矩仪使其示值为零；

步骤2：在第一检具的托盘内添加质量为m₁的砝码，记录静力矩仪的第一次示值M₁；

步骤3：拆除第一检具并将第二检具的连接盘安装到转接块上，使静力矩仪和第二检具同轴设置，通过调整滑动砝码使静力矩仪的示值为零；

步骤4：在第二检具的托盘内添加质量为m₂的砝码，使静力矩仪的第二次示值为M₁；

步骤5：根据第一检具托盘内的砝码重量和第二检具托盘内的砝码重量以及第一次示值和第二次示值，计算静力矩仪的刀口到其连接法兰的距离；

步骤6：拆除第二检具并将第一检具的连接盘安装到转接块上，使静力矩仪和第一检具同轴设置，在第一检具的托盘内添质量为m₁的加砝码，此时静力矩仪的第三次示值为M₁；

步骤7：根据步骤5计算的刀口到其连接法兰的距离和步骤6中添加的砝码的重量计算加载的实际横向力矩，并与步骤6中测量的第三次示值进行对比，如果误差超过允许范围，则进行横向力矩校准；

步骤8：将第一检具的连接盘固定到转接块的侧端，使静力矩仪的轴线和第一检具的轴线相垂直，在第一检具的托盘内添加砝码，记录静力矩仪的纵向力矩示值；

步骤9：根据步骤8中的砝码重量、连接臂长度和转接块边长，计算加载的实际纵向力矩，并与静力矩仪的纵向力矩示值进行对比，若误差超过允许范围，则进行纵向力矩校准。

在本发明的发动机叶片静力矩仪校准方法中，所述步骤5具体为：

步骤5.1：在第一检具的托盘上加载质量为m₁的砝码，静力矩仪示值为M₁，则有：

M₁＝m₁g(a+f+L₁₎ (1)

步骤5.2：在第二检具的托盘上加载质量为m₂的砝码，静力矩仪示值为M₁，则有：

M₁＝m₂g(a+f+L₂₎ (2)

步骤5.3：对式(1)(2)进行联立计算，则有：

其中，a为连接法兰到静力矩仪刀口的距离，f为转接块的边长，L₁为第一检具的连接臂的长度，L₂为第二检具的连接臂的长度。

在本发明的发动机叶片静力矩仪校准方法中，所述步骤7中计算加载的实际横向力矩具体为：

其中，M_L为加载的实际横向力矩。

在本发明的发动机叶片静力矩仪校准方法中，所述步骤9中计算加载的实际纵向力矩具体为：

其中，M_R为加载的实际纵向力矩，m₃为第一检具的托盘内添加砝码的质量，L₁为第一检具的连接臂的长度。

本发明通过设计的发动机叶片静力矩仪校准系统，实现静力矩仪刀口到连接法兰距离的测量，并在此基础上得到刀口到施力支点的距离(力臂)。校准系统中的第一检具和第二检具上力矩加载方式采用力臂杠杆法，力矩加载端处设计为弧形，弧形的半径为力臂长度，弧形中心点在刀口支点位置，这样设计的优点是当施加力矩时，检具的弹性形变不会因而载荷的变化发生变化。载荷通过满足校准要求的砝码实现。对于双轴静力矩仪，专用检具可加载到静力矩仪的横轴上，也可加载到纵轴上，实现静力矩仪的横轴校准和纵轴校准以及横纵轴相互影响的测试。通过采用校准系统中的第一检具和第二检具，安装到静力矩仪的法兰盘上，实现一种静力矩校准的方法。

附图说明

图1是本发明的一种发动机叶片静力矩仪校准系统的第一检具的主视图；

图2是本发明的一种发动机叶片静力矩仪校准系统的第二检具的主视图；

图3是本发明的横向力矩校准示意图一；

图4是本发明的横向力矩校准示意图二；

图5是本发明的纵向力矩校准示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明一种发动机叶片静力矩仪校准系统，包括：转接块10、第一检具和第二检具。第一检具和第二检具分别通过所述转接块10安装在静力矩仪上进行校准，所述转接块10为立方体结构，在转接块10的四个侧面上都设有连接孔，以便与静力矩仪的连接法兰20、第一检具和第二检具连接。

如图1所述第一检具包括：连接盘11、连接臂12、力矩加载端13、托盘14和多个砝码。所述连接盘11用于与所述转接块10连接，连接臂12一端与连接盘11连接，另一端与力矩加载13端连接，力矩加载端13的顶部固定有丝线15，丝线15从力矩加载端13的顶部垂下搭在力矩加载端13的侧面上，丝线15末端连接托盘14，所述力矩加载端13的侧面为弧形面，弧形的半径为刀口支点30到施力点的距离，弧形的中心在刀口支点30位置。

如图2所示，所述第二检具的结构与第一检具的结构近似，包括：连接盘11、连接臂12、力矩加载端13、托盘14和多个砝码。第二检具在第一检具的结构基础上增设有滑动砝码17，所述滑动砝码17通过滑竿16安装于连接臂12上，所述第二检具的连接臂长度小于第一检具的连接臂长度。

具体实施时，所述转接块的边长与第一检具的长度之和是所述转接块的边长与第二检具的长度之和的2倍。这样更方便测量计算。

本发明的一种发动机叶片静力矩仪校准方法，包括如下步骤：

步骤1：将转接块固定到静力矩仪的连接法兰上，将第一检具的连接盘安装到转接块上，使静力矩仪和第一检具同轴设置，调整静力矩仪使其示值为零，如图3所示；

步骤2：在第一检具的托盘内添加质量为m₁的砝码，记录静力矩仪的第一次示值M₁；

步骤3：拆除第一检具并将第二检具的连接盘安装到转接块上，使静力矩仪和第二检具同轴设置，通过调整滑动砝码使静力矩仪的示值为零，如图4所示；

步骤4：在第二检具的托盘内添加质量为m₂的砝码，使静力矩仪的第二次示值为M₁；

步骤5：根据第一检具托盘内的砝码重量和第二检具托盘内的砝码重量以及第一次示值和第二次示值，计算静力矩仪的刀口到其连接法兰的距离，所述步骤5具体为：

步骤5.1：在第一检具的托盘上加载质量为m₁的砝码，静力矩仪示值为M₁，则有：

M₁＝m₁g(a+f+L₁₎ (1)

步骤5.2：在第二检具的托盘上加载质量为m₂的砝码，静力矩仪示值为M₁，则有：

M₁＝m₂g(a+f+L₂₎ (2)

步骤5.3：对式(1)(2)进行联立计算，则有：

其中，a为连接法兰到静力矩仪刀口的距离，f为转接块的边长，L₁为第一检具的连接臂的长度，L₂为第二检具的连接臂的长度。

步骤6：拆除第二检具并将第一检具的连接盘安装到转接块上，使静力矩仪和第一检具同轴设置，在第一检具的托盘内添质量为m₁的加砝码，此时静力矩仪的第三次示值为M₁，连接方法如图3所示；

步骤7：根据步骤5计算的刀口到其连接法兰的距离和步骤6中添加的砝码的重量计算加载的实际横向力矩，并与步骤6中测量的第三次示值进行对比，如果误差超过允许范围，则进行横向力矩校准；

具体实施时，计算加载的实际横向力矩具体为：

其中，M_L为加载的实际横向力矩，将步骤5中计算的静力矩仪的刀口到其连接法兰的距离的校准值带入公式(4)计算得到加载的实际横向力矩M_L。

步骤8：将第一检具的连接盘固定到转接块的侧端，使静力矩仪的轴线和第一检具的轴线相垂直，在第一检具的托盘内添加砝码，记录静力矩仪的纵向力矩示值，如图5所示；

步骤9：根据步骤8中的砝码重量、连接臂长度和转接块边长，计算加载的实际纵向力矩，并与静力矩仪的纵向力矩示值进行对比，若误差超过允许范围，则进行纵向力矩校准。

具体实施时，计算加载的实际纵向力矩具体为：

其中，M_R为加载的实际纵向力矩，m₃为第一检具的托盘内添加砝码的质量，L₁为第一检具的连接臂的长度。

利用本发明的校准系统及校准方法可实现静力矩仪的校准，可以节省避免拆卸测力传感器对静力矩仪计量性能造成不良影响，避免参考叶片法校准和参考标准法校准不能对静力矩仪计量性能有效溯源的缺点，实现静力矩仪全范围内静力矩的校准，通过校准发现误差超过允许范围，则可及时将静力矩仪进行返厂维修，确保发动机叶片静力矩测量的准确性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种发动机叶片静力矩仪校准系统，其特征在于，包括：转接块、第一检具和第二检具；第一检具和第二检具分别通过所述转接块安装在静力矩仪上进行校准；所述转接块为立方体结构，在转接块的四个侧面上都设有连接孔；

所述第一检具包括：连接盘、连接臂、力矩加载端、托盘和多个砝码；所述连接盘用于与所述转接块连接，连接臂一端与连接盘连接，另一端与力矩加载端连接，力矩加载端的顶部固定有丝线，丝线从力矩加载端顶部垂下搭在力矩加载端的侧面上，丝线末端连接托盘，所述力矩加载端的侧面为弧形面，弧形的半径为刀口到施力支点的距离，弧形的中心在刀口支点位置；

所述第二检具的结构在第一检具的结构基础上增设有滑动砝码，所述滑动砝码通过滑竿安装于连接臂上，所述第二检具的连接臂长度小于第一检具的连接臂长度。

2.如权利要求1所述的发动机叶片静力矩仪校准系统，其特征在于，所述转接块的边长与第一检具的长度之和是所述转接块的边长与第二检具的长度之和的2倍。

3.一种发动机叶片静力矩仪校准方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将转接块固定到静力矩仪的连接法兰上，将第一检具的连接盘安装到转接块上，使静力矩仪和第一检具同轴设置，调整静力矩仪使其示值为零；

步骤2：在第一检具的托盘内添加质量为m₁的砝码，记录静力矩仪的第一次示值M₁；

步骤3：拆除第一检具并将第二检具的连接盘安装到转接块上，使静力矩仪和第二检具同轴设置，通过调整滑动砝码使静力矩仪的示值为零；

步骤4：在第二检具的托盘内添加质量为m₂的砝码，使静力矩仪的第二次示值为M₁；

步骤5：根据第一检具托盘内的砝码重量和第二检具托盘内的砝码重量以及第一次示值和第二次示值，计算静力矩仪的刀口到其连接法兰的距离；

步骤6：拆除第二检具并将第一检具的连接盘安装到转接块上，使静力矩仪和第一检具同轴设置，在第一检具的托盘内添质量为m₁的加砝码，此时静力矩仪的第三次示值为M₁；

步骤7：根据步骤5计算的刀口到其连接法兰的距离和步骤6中添加的砝码的重量计算加载的实际横向力矩，并与步骤6中测量的第三次示值进行对比，如果误差超过允许范围，则进行横向力矩校准；

步骤8：将第一检具的连接盘固定到转接块的侧端，使静力矩仪的轴线和第一检具的轴线相垂直，在第一检具的托盘内添加砝码，记录静力矩仪的纵向力矩示值；

步骤9：根据步骤8中的砝码重量、连接臂长度和转接块边长，计算加载的实际纵向力矩，并与静力矩仪的纵向力矩示值进行对比，若误差超过允许范围，则进行纵向力矩校准。

4.如权利要求3所述的发动机叶片静力矩仪校准方法，其特征在于，所述步骤5具体为：

步骤5.1：在第一检具的托盘上加载质量为m₁的砝码，静力矩仪示值为M₁，则有：

M₁＝m₁g(a+f+L₁) (1)

步骤5.2：在第二检具的托盘上加载质量为m₂的砝码，静力矩仪示值为M₁，则有：

M₁＝m₂g(a+f+L₂) (2)

步骤5.3：对式(1)(2)进行联立计算，则有：

其中，a为连接法兰到静力矩仪刀口的距离，f为转接块的边长，L₁为第一检具的连接臂的长度，L₂为第二检具的连接臂的长度。

5.如权利要求3所述的发动机叶片静力矩仪校准方法，其特征在于，所述步骤7中计算加载的实际横向力矩具体为：

其中，M_L为加载的实际横向力矩。

6.如权利要求3所述的发动机叶片静力矩仪校准方法，其特征在于，所述步骤9中计算加载的实际纵向力矩具体为：

其中，M_R为加载的实际纵向力矩，m₃为第一检具的托盘内添加砝码的质量，L₁为第一检具的连接臂的长度。

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