CN111721252A - 一种可调静子叶片系统的叶片角度校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调静子叶片系统的叶片角度校准装置及其使用方法，属于航空发动机可调静子叶片的角度测量和校准领域，包括数显角度尺、第一校准系统、第二校准系统、第三校准系统；所述数显角度尺包括固定底板、转动板、锁紧装置、角度显示屏；三个校准系统分别与机匣上静子叶片外衬套螺帽，相邻静子叶片外衬套螺帽和联动环销轴一一对应，通过三点确定支臂与相邻静子叶片连线之间的角度，求得叶片对应角度。三个校准系统的固定套，第一指针以及第二指针可作模块化更换，长度可调，根据不同尺寸形状的可调静子叶片系统调整；角度测量值通过角度显示屏显示数值。本发明操作简单，适应不同形式的可调静子叶片系统，可以完成静子叶片角度测量校准。

Description

一种可调静子叶片系统的叶片角度校准装置

技术领域

本发明属于航空发动机可调静子叶片的角度测量和校准领域，具体涉及一种可调静子叶片系统的叶片角度校准装置；尤其涉及一种高压压气机的静子叶片的角度测量和校准装置。

背景技术

航空发动机飞机的核心部件，主要包括压气机、燃烧室和涡轮三大部件。其中压气机是发动机的重要组成部件之一，通过给气体做功，提升气体的压力，以便气体经过随后的加温过程后能对外做功，在低流阻损失情况下对所流过的气流加功以提高其压强，完成机械能到气流势能的转换。

喘振是困扰高压压气机研究的一大难题，喘振除了改变推力大小以外，影响压气机的工作效能，而且长期处于喘振状态会加速压气机内部零件的疲劳并快速扩大已有的裂纹，严重的情况下甚至可导致引擎不可修复的损毁甚至爆炸。旋转静子叶片是一种主流的防止压气机喘振的方法。可调节静子叶片系统(Variable State Vane,VSV)的叶片角度非固定，调节旋转静子叶片出气角可以使这些静子叶片后面的动叶处于满意的攻角下工作，从而避免喘振，并使压气机在偏离设计工况下仍能保证动叶在基本满意的攻角下工作，提高压气机非设计点下的效率。压气机在静子叶片固定的状态下，其稳定范围被限制在设计转速附近的狭窄区域，采用角度可调的静子叶片系统可使压气机保持稳态工作状态，获得良好的工作特性。

安装时产生的叶片角度微小差异会对压气机整体的工作特性造成较大影响，目前压气机静子叶片的角度测量主要通过装配工人丰富的经验进行判断，凭借感官和经验完成。人工判断无法避免偏差，需要不断进行调整，耗费大量时间且不能保证精度。

部分情况下会使用角度校准仪器辅助标定，公告号为109356671A的中国发明专利提供了一种可调静子叶片角度调节机构。用于快速实现可调静子叶片角度调；但仪器只能检测角度是否达到设定值，进行定性判断，无法读取叶片角度的具体数值，且不具有普适性，针对不同形式的可调静子叶片系统需重新设计。因此，需要设计一种可以测量校准静子叶片角度的装置，提高装配工人的工作效率，该装置应该采用模块化设计，具有普适性，可以应用于不同的叶片角度测量场景。

发明内容

为解决现有技术中的缺陷，本发明提供了一种能够代替人工测量校准静子叶片角度的可调静子叶片系统的叶片角度校准装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种可调静子叶片系统的叶片角度校准装置，包括数显角度尺、第一校准系统、第二校准系统、第三校准系统；

所述第一校准系统包括第一指针，所述第一指针与相邻静子叶片的外衬套螺帽中心对准；所述第二校准系统包括第二指针，所述第二指针与静子叶片的联动环旋转中心对准；所述第三校准系统包括固定套，固定套的轴心与静子叶片的外衬套螺帽中心对准；

所述数显角度尺包括固定底板、转动板、锁紧装置、角度显示屏；所述转动板与固定底板转动连接，所述锁紧装置用于控制固定底板与转动板之间的相对位置不变。

优选地，所述第一校准系统还包括第一连接套、锁紧螺钉、第一参考销、滑块；第一指针通过锁紧螺钉与第一连接套相连接，第一连接套通过第一参考销和滑块与转动板滑移连接。

优选地，所述第一连接套远离第一指针的一端与第一参考销相连接，滑块位于第一参考销与转动板之间，沿转动板侧面轨道滑移活动，当第一参考销与滑块锁紧，安装至转动板上，第一参考销带动第一校准系统沿转动板滑移。

优选地，所述第二校准系统还包括第二连接套、锁紧螺钉、第二参考销、销轴套、参考杆、止位钉；所述第二校准系统远离第二指针的一端设置有滚花高螺母，第二指针通过锁紧螺钉与第二连接套相连接，第二校准系统通过滚花高螺母、第二参考销和销轴套安装在参考杆上。

优选地，所述参考杆远离第二指针的一端上方设置有盖板，用于压住参考杆，使参考杆在伸缩过程中保持水平，所述参考杆远离第二指针的一端设置有止位钉，所述参考杆沿着固定底板长度方向开设的滑轨滑移，所述转动板远离第二指针的一端设置有凹槽，当参考杆卡入转动板末端的凹槽，实现角度的零点标定。

优选地，所述第三校准系统包括第三连接套、固定套、锁紧螺钉、固定螺母、中间销、固定套；中间销的上端通过固定螺母安装在转动板下方，其下端与第三连接套锁紧，第三连接套的下端通过锁紧螺钉与固定套相连。

优选地，所述第三校准系统通过上端的固定螺母和中间销安装在转动板上，作为待测量角的顶点。

优选地，所述数显角度尺通过电池供电，所述角度显示屏用于显示参考杆和转动板之间角度值数值。

优选地，所述第一校准系统、第二校准系统、第三校准系统的第一指针，第二指针和固定套通过锁紧螺钉可拆卸设置。通过松开锁紧螺钉，进行上下长度调整，也可以根据不同的可调静子叶片系统设计对应的模块化接口，直接拆卸更换以适应不同的可调静子叶片系统的测量要求。

一种可调静子叶片系统的叶片角度校准装置，包括数显角度尺、第一校准系统、第二校准系统、第三校准系统；

所述第一校准系统包括第一指针，所述第一指针与相邻静子叶片的外衬套螺帽中心对准；所述第二校准系统包括第二指针，所述第二指针与静子叶片的联动环旋转中心对准；所述第三校准系统包括固定套，固定套的轴心与静子叶片的外衬套螺帽中心对准；

所述数显角度尺包括固定底板、转动板、锁紧装置、角度显示屏；所述转动板与固定底板转动连接，所述锁紧装置用于控制固定底板与转动板之间的相对位置不变；

所述第一校准系统还包括第一连接套、锁紧螺钉、第一参考销、滑块；第一指针通过锁紧螺钉与第一连接套相连接，第一连接套通过第一参考销和滑块与转动板滑移连接；所述第一连接套远离第一指针的一端与第一参考销相连接，滑块位于第一参考销与转动板之间，沿转动板侧面轨道滑移活动，当第一参考销与滑块锁紧，安装至转动板上，第一参考销带动第一校准系统沿转动板滑移；

所述第二校准系统还包括第二连接套、锁紧螺钉、第二参考销、销轴套、参考杆、止位钉；所述第二校准系统远离第二指针的一端设置有滚花高螺母，第二指针通过锁紧螺钉与第二连接套相连接，第二校准系统通过滚花高螺母、第二参考销和销轴套安装在参考杆上；所述参考杆远离第二指针的一端上方设置有盖板，用于压住参考杆，使参考杆在伸缩过程中保持水平，所述参考杆远离第二指针的一端设置有止位钉，所述参考杆沿着固定底板长度方向开设的滑轨滑移，所述转动板远离第二指针的一端设置有凹槽，当参考杆卡入转动板末端的凹槽，实现角度的零点标定；

所述第三校准系统包括第三连接套、固定套、锁紧螺钉、固定螺母、中间销、固定套；中间销的上端通过固定螺母安装在转动板下方，其下端与第三连接套锁紧，第三连接套的下端通过锁紧螺钉与固定套相连；所述第三校准系统通过上端的固定螺母和中间销安装在转动板上，作为待测量角的顶点；

所述数显角度尺通过电池供电，所述角度显示屏用于显示参考杆和转动板之间角度值数值；所述第一校准系统、第二校准系统、第三校准系统的第一指针，第二指针和固定套通过锁紧螺钉可拆卸设置。通过松开锁紧螺钉，进行上下长度调整，也可以根据不同的可调静子叶片系统设计对应的模块化接口，直接拆卸更换以适应不同的可调静子叶片系统的测量要求。

被测量的可调静子叶片系统的静子叶片通过同轴的外衬套螺帽安装在机匣上，静子叶片与支臂固连，角度同时变化。固定套与静子叶片外衬套螺帽轴心对齐，第一指针与相邻静子叶片外衬套螺帽轴心对齐，第二指针与联动环销轴轴心对齐，参考杆与支臂平行，通过测量支臂与相邻静子叶片连线的角度，进而测得静子叶片角度，完成测量和校准。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明设备精细，角度校准精度高，可代替人工经验校准，提高工作效率；

(2)本发明校准系统长度可调，固定套和指针采用模块化设计，可根据不同测量情况进行调整，适用大多数角度校准场景；

(3)本发明可实现叶片角度的定量读取，直接显示角度的数值，操作简单。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为实施例1一种可调静子叶片系统的叶片角度校准装置的结构示意前视局部剖面图；

图2为实施例1一种可调静子叶片系统的叶片角度校准装置的零刻度时的结构示意侧视剖面图；

图3为实施例1一种可调静子叶片系统的叶片角度校准装置的零刻度时的结构示意俯视图；

图4为实施例1一种可调静子叶片系统的叶片角度校准装置的非零刻度时的结构示意等轴测图；

图5为实施例1一种可调静子叶片系统的叶片角度校准装置的非零刻度时的结构示意仰视图；

图6为实施例1一种可调静子叶片系统的叶片角度校准装置的结构示意后视剖面图；

图7为可调静子叶片系统的结构示意图；

图8为可调静子叶片系统的部分结构示意图；

附图标记：

1、数显角度尺；2、固定底板；3、转动板；4、盖板；5、参考杆；6、止位钉；7、第二参考销；8、销轴套；9、中间销；10、第一参考销；11、滑块；12、第一连接套；13、第二连接套；14、第三连接套；15、固定套；16、第一指针；17、第二指针；18、滚花高螺母；19、固定螺母；20、锁紧螺钉；21、锁紧装置；22、角度显示屏；23、滑轨；24、机匣；25、静子叶片；26、联动环；27、联动环销轴；28、静子叶片外衬套螺帽；29、相邻静子叶片外衬套螺帽；30、支臂；31、第一校准系统；32、第二校准系统；33、第三校准系统。

具体实施方式

以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明：

实施例1

如图1至图8所示，一种可调静子叶片系统的叶片角度校准装置，由数显角度尺1，和安装在数显角度尺1上的第一校准系统31，第二校准系统32，第三校准系统33构成。角度校准工作状态下，所述第一校准系统31上的第一指针16同相邻静子叶片外衬套螺帽29轴心对齐；第二校准系统32上的第二指针17同联动环销轴27轴心对齐；第三校准系统33上的固定套15同静子叶片外衬套螺帽28轴心对齐。

所述数显角度尺1上安装有锁紧装置21，锁定数显角度尺1当前位姿，维持固定底板2和转动板3不发生相对转动，角度显示屏22显示固定底板2和转动板3之间夹角的数值。

所述第一校准系统31，第一指针16通过锁紧螺钉20锁紧在第一连接套12上，第一连接套12与第一参考销10固接，第一参考销10与转动板3之间两边安装滑块，使第一校准系统可沿转动板3平移。

所述第二校准系统32，第二指针17通过锁紧螺钉20锁紧在第二连接套13上，第二连接套13上端安装第二参考销7，销轴套8和滚花高螺母18，旋紧滚花高螺母18，锁定参考杆5和第二连接套13的位置，参考杆5上安装止位钉6，可沿固定底板2上滑轨23运动。

所述第三校准系统33，固定套15通过锁紧螺钉20与第三连接套14连接，第三校准系统33通过中间销9及固定螺母19安装在数显角度尺上1。

本发明提供的可调静子叶片系统的叶片角度校准仪装置的使用操作过程如下：

(1)观察被测可调静子叶片系统形式，旋松锁紧螺钉20，更换匹配的固定套15，第一指针16和第二指针17，确认锁紧螺钉20是否锁紧，保证安装正确。

(2)缩短参考杆5伸出长度，第二连接套13卡入固定底板2一端凹槽内，转动板3恢复至零刻度工作状态，进行零刻度标定。

(3)固定套15与机匣24上静子叶片外衬套螺帽28对齐。调整第一参考销10的位置，移动第一校准系统31，使第一指针16位于相邻静子叶片外衬套螺帽29轴心正上方，调整锁紧螺钉20使第一指针16顶至相邻静子叶片外衬套螺帽29顶面轴心，旋紧锁紧螺钉20。调整固定底板2方向，使参考杆5指向联动环销轴27方向，与支臂30平行，调整第二指针17上下高度顶至联动环销轴27顶面轴心。

(4)旋紧数显角度尺1上的锁紧装置21，保证角度位置锁定，在角度显示屏22上读取角度测量值，并进行叶片角度校准。

(5)取下角度校准仪，将第二校准系统32和第三校准系统33恢复至零刻度时位置，完成可调静子叶片系统的叶片角度校准。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种可调静子叶片系统的叶片角度校准装置，其特征在于，包括数显角度尺(1)、第一校准系统(31)、第二校准系统(32)、第三校准系统(33)；

所述第一校准系统(31)包括第一指针(16)，所述第一指针(16)与相邻静子叶片(25)的外衬套螺帽中心对准；所述第二校准系统(32)包括第二指针(17)，所述第二指针(17)与静子叶片(25)的联动环(26)旋转中心对准；所述第三校准系统(33)包括固定套(15)，固定套(15)的轴心与静子叶片(25)的外衬套螺帽中心对准；

所述数显角度尺(1)包括固定底板(2)、转动板(3)、锁紧装置(21)、角度显示屏(22)；所述转动板(3)与固定底板(2)转动连接，所述锁紧装置(21)用于控制固定底板(2)与转动板(3)之间的相对位置不变。

2.根据权利1要求所述的可调静子叶片系统的叶片角度校准装置，其特征在于，所述第一校准系统(31)还包括第一连接套(12)、锁紧螺钉(20)、第一参考销(10)、滑块(11)；第一指针(16)通过锁紧螺钉(20)与第一连接套(12)相连接，第一连接套(12)通过第一参考销(10)和滑块(11)与转动板(3)滑移连接。

3.根据权利2要求所述的可调静子叶片系统的叶片角度校准装置，其特征在于，所述第一连接套(12)远离第一指针(16)的一端与第一参考销(10)相连接，滑块(11)位于第一参考销(10)与转动板(3)之间，沿转动板(3)侧面轨道滑移活动，当第一参考销(10)与滑块(11)锁紧，安装至转动板(3)上，第一参考销(10)带动第一校准系统(31)沿转动板(3)滑移。

4.根据权利1要求所述的可调静子叶片系统的叶片角度校准装置，其特征在于，所述第二校准系统(32)还包括第二连接套(13)、锁紧螺钉(20)、第二参考销(7)、销轴套(8)、参考杆(5)、止位钉(6)；所述第二校准系统(32)远离第二指针(17)的一端设置有滚花高螺母(18)，第二指针(17)通过锁紧螺钉(20)与第二连接套(13)相连接，第二校准系统(32)通过滚花高螺母(18)、第二参考销(7)和销轴套(8)安装在参考杆(5)上。

5.根据权利4要求所述的可调静子叶片系统的叶片角度校准装置，其特征在于，所述参考杆(5)远离第二指针(17)的一端上方设置有盖板(4)，用于压住参考杆(5)，使参考杆(5)在伸缩过程中保持水平，所述参考杆(5)远离第二指针(17)的一端设置有止位钉(6)，所述参考杆(5)沿着固定底板(2)长度方向开设的滑轨(23)滑移，所述转动板(3)远离第二指针(17)的一端设置有凹槽，当参考杆(5)卡入转动板(3)末端的凹槽，实现角度的零点标定。

6.根据权利1要求所述的可调静子叶片系统的叶片角度校准装置，其特征在于，所述第三校准系统(33)包括第三连接套(14)、固定套(15)、锁紧螺钉(20)、固定螺母(19)、中间销(9)、固定套(15)；中间销(9)的上端通过固定螺母(19)安装在转动板(3)下方，其下端与第三连接套(14)锁紧，第三连接套(14)的下端通过锁紧螺钉(20)与固定套(15)相连。

7.根据权利6要求所述的可调静子叶片系统的叶片角度校准装置，其特征在于，所述第三校准系统(33)通过上端的固定螺母(19)和中间销(9)安装在转动板(3)上。

8.根据权利1要求所述的可调静子叶片系统的叶片角度校准装置，其特征在于，所述数显角度尺(1)通过电池供电，所述角度显示屏(22)用于显示参考杆(5)和转动板(3)之间角度值数值。

9.根据权利1要求所述的可调静子叶片系统的叶片角度校准装置，其特征在于，所述第一校准系统(31)、第二校准系统(32)、第三校准系统(33)的第一指针(16)，第二指针(17)和固定套(15)通过锁紧螺钉(20)可拆卸设置。

10.一种可调静子叶片系统的叶片角度校准装置，其特征在于，包括数显角度尺(1)、第一校准系统(31)、第二校准系统(32)、第三校准系统(33)；

所述第一校准系统(31)包括第一指针(16)，所述第一指针(16)与相邻静子叶片(25)的外衬套螺帽中心对准；所述第二校准系统(32)包括第二指针(17)，所述第二指针(17)与静子叶片(25)的联动环(26)旋转中心对准；所述第三校准系统(33)包括固定套(15)，固定套(15)的轴心与静子叶片(25)的外衬套螺帽中心对准；

所述数显角度尺(1)包括固定底板(2)、转动板(3)、锁紧装置(21)、角度显示屏(22)；所述转动板(3)与固定底板(2)转动连接，所述锁紧装置(21)用于控制固定底板(2)与转动板(3)之间的相对位置不变；

所述第一校准系统(31)还包括第一连接套(12)、锁紧螺钉(20)、第一参考销(10)、滑块(11)；第一指针(16)通过锁紧螺钉(20)与第一连接套(12)相连接，第一连接套(12)通过第一参考销(10)和滑块(11)与转动板(3)滑移连接；所述第一连接套(12)远离第一指针(16)的一端与第一参考销(10)相连接，滑块(11)位于第一参考销(10)与转动板(3)之间，沿转动板(3)侧面轨道滑移活动，当第一参考销(10)与滑块(11)锁紧，安装至转动板(3)上，第一参考销(10)带动第一校准系统(31)沿转动板(3)滑移；

所述第二校准系统(32)还包括第二连接套(13)、锁紧螺钉(20)、第二参考销(7)、销轴套(8)、参考杆(5)、止位钉(6)；所述第二校准系统(32)远离第二指针(17)的一端设置有滚花高螺母(18)，第二指针(17)通过锁紧螺钉(20)与第二连接套(13)相连接，第二校准系统(32)通过滚花高螺母(18)、第二参考销(7)和销轴套(8)安装在参考杆(5)上；所述参考杆(5)远离第二指针(17)的一端上方设置有盖板(4)，用于压住参考杆(5)，使参考杆(5)在伸缩过程中保持水平，所述参考杆(5)远离第二指针(17)的一端设置有止位钉(6)，所述参考杆(5)沿着固定底板(2)长度方向开设的滑轨(23)滑移，所述转动板(3)远离第二指针(17)的一端设置有凹槽，当参考杆(5)卡入转动板(3)末端的凹槽，实现角度的零点标定；

所述第三校准系统(33)包括第三连接套(14)、固定套(15)、锁紧螺钉(20)、固定螺母(19)、中间销(9)、固定套(15)；中间销(9)的上端通过固定螺母(19)安装在转动板(3)下方，其下端与第三连接套(14)锁紧，第三连接套(14)的下端通过锁紧螺钉(20)与固定套(15)相连；所述第三校准系统(33)通过上端的固定螺母(19)和中间销(9)安装在转动板(3)上；

所述数显角度尺(1)通过电池供电，所述角度显示屏(22)用于显示参考杆(5)和转动板(3)之间角度值数值；所述第一校准系统(31)、第二校准系统(32)、第三校准系统(33)的第一指针(16)，第二指针(17)和固定套(15)通过锁紧螺钉(20)可拆卸设置。

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