CN112097605B - 一种用于航空发动机轴承游隙的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于航空发动机轴承游隙的测量装置，包括定位机构、分别设置在定位机构两侧且相对应的第一测量机构和第二测量机构以及设置在定位机构上的校准机构；第一测量机构的端部和第二测量机构分别通过定位机构安装在转子轴上，且第一测量机构的端部和第二测量机构的端部顶接在轴承的外钢套外壁上；其结构可靠，操作简便，测量准确，通过该装置可以装配状态测量发动机转子轴承游隙，有效的避免了测量转子轴外径和轴承内钢套内外测量带来的误差，也避免了估算方法缺陷带来的误差，提高了轴承游隙测量的准确性和可信度。

Description

一种用于航空发动机轴承游隙的测量装置

技术领域

本发明涉及航空发动机装配技术领域，具体涉及一种用于航空发动机轴承游隙的测量装置。

背景技术

轴承是航空发动机上的重要零件，轴承的寿命和工作可靠性决定发动机的寿命和工作可靠性。而这一决定因素取决于轴承的制造精度和装配精度。轴承游隙就是轴承精度的一项重要指标之一。

游隙是指轴承外钢套相对于内钢套径向方向的活动量。游隙过大或过小会导致发动振动过大、工作可靠性和使用寿命降低。现代航空发动机转子轴承在装配过程中基本上均需要检测轴承游隙，以保证轴承在装配状态满足设计要求的游隙要求。

轴承游隙一般有自由状态的游隙要求和装配状态的游隙要求，两者要求大小一般是不相同的。检测要求一般需要施加某一确定的外力，在这个力的作用下检测轴承的游隙。自由状态检测轴承游隙，可以使用游隙检测仪，市场上已有成熟产品。而在装配状态下检测轴承游隙，需要将检测设备安装至发动机转子轴上，由于每个转子结构和尺寸的差异，市面上未发现有此类设备用于检测发动机轴承游隙。

一般的轴承从结构上一般由内钢套、滚珠或滚棒、保持架和外钢套构成。内钢套与发动机转子轴的配合大多数采用过盈配合或过度配合。内钢套安装到转子轴上后，转子和钢套均会发生弹性形变，当轴承安装到发动机转子轴上后，轴承的游隙一般会比自由状态下轴承游隙小，在以往的装配过程中，是按以下方法计算装配状态轴承的游隙：

a设自由状态下轴承游隙U0；

b设装配状态下轴承游隙U1；

c计算轴承内钢套和发动机转子轴配合的过盈量△；

d 按公式计算装配状态轴承的油隙。

但是这种方法的前提是人为假设轴承内钢套与发动机转子轴应过盈量导致的变化趋势是一致的，且未引入施加力的要求。由于轴承和转子轴的材料和结构差异，实际情况可能与此相差较大，因此这种计算方法带来的误差较大，结果的可信度较低，已不能满足现代航空发动机的装配要求了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于航空发动机轴承游隙的测量装置，以解决现有航空发动机轴承游隙测量准确度低、误差大的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于航空发动机轴承游隙的测量装置，包括定位机构、分别设置在定位机构两侧且相对应的第一测量机构和第二测量机构以及设置在定位机构上的校准机构；第一测量机构的端部和第二测量机构分别通过定位机构安装在转子轴上，且第一测量机构的端部和第二测量机构的端部顶接在轴承的外钢套外壁上。

进一步，第一测量机构包括弹性环、设置在弹性环端部的支柱组件、配合连接在所述支柱组件上且用于驱动弹性环产生形变的调节件以及设置在弹性环上且用于检测形变量的第一检测表，弹性环远离支柱组件的端部顶接在轴承的外钢套外壁上。

进一步，支柱组件包括支柱、开设在支柱上且与弹性环配合的腔体以及开设在支柱上且与调节件配合的调节腔，弹性环的端部贯穿腔体并与调节件配合连接。

进一步，第二测量机构包括深度测杆、配合连接在深度测杆外围的衬套以及设置在所述深度测杆端部的第二检测表，深度测杆远离第二检测表的端部顶接在轴承的外钢套外壁上，深度测杆与弹性环位于同一直线上。

进一步，定位机构包括外壳、设置在外壳上的卡弹环以及设置在外壳上的定位件，第一测量机构的弹性环与第二测量机构的深度测杆分别配合在外壳的两侧，外壳的中部具有供转子轴安装的安装孔，卡弹环贴合在转子轴的外壁上。

进一步，校准机构包括分别设置在外壳且相对应上的第一夹板和第二夹板、设置在第一夹板和第二夹板之间的支撑板以及分别设置在第一夹板和第二夹板上的固定螺钉，第一夹板上设置有棉线，所述棉线的端部连接测锤，所述第二夹板上设置有导锥，测锤的端部与所述导锥的端部相对应。

进一步，调节件与弹性环之间通过螺纹配合连接，调节件采用螺母。

进一步，第一检测表为百分表，第二检测表为千分表。

本发明还提供了一种采用航空发动机轴承游隙的测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1：将发动机轴承安装至转子轴上，并保证转子轴线呈水平状态；

S2：将第一测量机构和第二测量机构通过定位机构安装至转子轴，并用螺钉拧紧；

S3：校准测锤和导锥的对正情况，并调节第一检测表和第二检测表归零；

S4：按顺时针方向拧第一测量机构的调节件，使得弹性环发生形变，通过第一检测表读数保证形变量达到指定的要求值，从而使得轴承外钢套在弹性环的作用下产生径向方向的游隙；

S5：读取第二测量机构的深度测杆上第二检测表上的变化量，即为轴承的游隙。

本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种用于航空发动机轴承游隙的测量装置，其结构可靠，操作简便，测量准确，通过该装置可以装配状态测量发动机转子轴承游隙，相对于现有测量+计算方法，有效的避免了测量转子轴外径和轴承内钢套内外测量带来的误差，也避免了估算方法缺陷带来的误差，提高了轴承游隙测量的准确性和可信度；同时利用本测量装置测量时，只需将测量机构安装到转子轴上并校准后，就可直接进行测量，操作过程简单，相比现有的操作方法，操作过程简单直接；并且本装置利用弹性环变形量与所施加的力成正比以及力的等量传递原理，减少了中间误差，有效的满足测量转子轴承游隙测量的精度要求。

附图说明

图1为本发明主视图；

图2为本发明俯视图；

图3为图2中A-A示意图；

图4为本发明中支柱组件示意图；

图1至图4中所示附图标记分别表示为：1-定位机构，2-第一测量机构，3-第二测量机构，4-校准机构，5-转子轴，6-轴承，20-弹性环，21-支柱组件，22-调节件，23-第一检测表，210-支柱，211-腔体，212-调节腔，30-深度测杆，31-衬套，32-第二检测表，10-外壳，11-卡弹环，12-安装孔，40-第一夹板，41-第二夹板，42-支撑板，43-固定螺钉，44-棉线，45-测锤，46-导锥。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图3所示，一种用于航空发动机轴承游隙的测量装置，包括定位机构1、分别设置在定位机构1两侧且相对应的第一测量机构2和第二测量机构3以及设置在定位机构1上的校准机构4；第一测量机构2的端部和第二测量机构3分别通过定位机构1安装在转子轴5上，且第一测量机构2的端部和第二测量机构3的端部顶接在轴承6的外钢套外壁上。

该装置结构可靠，操作简便，测量准确，通过该装置可以装配状态测量发动机转子轴5承游隙，相对于现有测量+计算方法，有效的避免了测量转子轴5外径和轴承6内钢套内外测量带来的误差，也避免了估算方法缺陷带来的误差，提高了轴承6游隙测量的准确性和可信度；同时利用本测量装置测量时，只需将测量机构安装到转子轴5上并校准后，就可直接进行测量，操作过程简单，相比现有的操作方法，操作过程简单直接；并且本装置利用弹性环20变形量与所施加的力成正比以及力的等量传递原理，减少了中间误差，有效的满足测量转子轴5承游隙测量的精度要求。

使用时，将发动机全套轴承6安装至转子轴5上，保证转子轴5线成水平状态；将本装置通过外壳10和卡弹环11安装至转子轴5上，用螺钉拧紧固定，使夹板上的衬套31顶住轴承6外钢套，使弹性环20在正上方，通过螺母调节件22以消除衬套31和轴承6外钢套在正上方的间隙，消除测量带来的误差；再将插销插入夹板的销孔内，使弹性环20和夹板位置固定，同时便于对弹性环20施加外力使其变形；在弹性环20和深度测杆30上分别装上百分表和千分表，并将百分表和千分表对零；校准测锤45与导锥46的对正情况，确保已对准；按顺时针方向拧螺母，使弹性环20发生形变，通过弹性环20上百分表读数保证形变量达到给定的要求值。弹性环20的变形量的大小由施加的力的大小所确定。弹性环20的变形量与所施加的力的对应关系由专业力计量检测中心定期检定并出具检定证书，如：当百分表读数为0.5mm时，则表示施加到弹性环20上的力为100N；弹性环20在受压状态发生弹性形变，便会将力施加给轴承6外钢套，外钢套受到的力等效为弹性环20受到的力，即要求的力的大小，该力的大小可以通过控制弹性环20的变形量来保证；外钢套在弹性环20的作用下会产生径向方向的游隙；读取深度测杆30上千分表的变化量则为轴承6的游隙。

第一测量机构2包括弹性环20、设置在弹性环20端部的支柱组件21、配合连接在支柱组件21上且用于驱动弹性环20产生形变的调节件22以及设置在弹性环20上且用于检测形变量的第一检测表23，弹性环20远离支柱组件21的端部顶接在轴承6的外钢套外壁上。第一检测表23采用百分表，调节件22与弹性环20之间通过螺纹配合连接，调节件22采用螺母。

如图4所示，支柱组件21包括支柱210、开设在支柱210上且与弹性环20配合的腔体211以及开设在支柱210上且与调节件22配合的调节腔212，弹性环20的端部贯穿腔体211并与调节件22配合连接。通过支柱210作为支撑部件，为调节件22提供支撑载体，使用时，随着调节件22的旋转带动弹性环20的变形，进而实现对轴承6外钢套的作用产生径向方向的游戏，再通过深度测杆30上的千分表进行变化量的读取，即为游隙。

第二测量机构3包括深度测杆30、配合连接在深度测杆30外围的衬套31以及设置在深度测杆30端部的第二检测表32，深度测杆30远离第二检测表32的端部顶接在轴承6的外钢套外壁上，深度测杆30与弹性环20位于同一直线上。第二检测表32采用千分表。

定位机构1包括外壳10、设置在外壳10上的卡弹环11以及设置在外壳10上的定位件13，第一测量机构2的弹性环20与第二测量机构3的深度测杆30分别配合在外壳10的两侧，外壳10的中部具有供转子轴5安装的安装孔12，卡弹环11贴合在转子轴5的外壁上。

校准机构4包括分别设置在外壳10且相对应上的第一夹板40和第二夹板41、设置在第一夹板40和第二夹板41之间的支撑板42以及分别设置在第一夹板40和第二夹板41上的固定螺钉43，第一夹板40上设置有棉线44，棉线44的端部连接测锤45，第二夹板41上设置有导锥46，测锤45的端部与导锥46的端部相对应。

本发明还提供了一种采用航空发动机轴承6游隙的测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1：将发动机轴承6安装至转子轴5上，并保证转子轴5线呈水平状态；

S2：将第一测量机构2和第二测量机构3通过定位机构1安装至转子轴5，并用螺钉拧紧；

S3：校准测锤45和导锥46的对正情况，并调节第一检测表23和第二检测表32归零；

S4：按顺时针方向拧第一测量机构2的调节件22，使得弹性环20发生形变，通过第一检测表23读数保证形变量达到指定的要求值，从而使得轴承6哇外钢套在弹性环20的作用下产生径向方向的游隙；

S5：读取第二测量机构3的深度测杆30上第二检测表32上的变化量，即为轴承6的游隙。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种用于航空发动机轴承游隙的测量装置，其特征在于，包括定位机构（1）、分别设置在所述定位机构（1）两侧且相对应的第一测量机构（2）和第二测量机构（3）以及设置在所述定位机构（1）上的校准机构（4）；所述第一测量机构（2）的端部和第二测量机构（3）分别通过定位机构（1）安装在转子轴（5）上，且所述第一测量机构（2）的端部和所述第二测量机构（3）的端部顶接在轴承（6）的外钢套外壁上；

所述第一测量机构（2）包括弹性环（20）、设置在所述弹性环（20）端部的支柱组件（21）、配合连接在所述支柱组件（21）上且用于驱动弹性环（20）产生形变的调节件（22）以及设置在所述弹性环（20）上且用于检测形变量的第一检测表（23），所述弹性环（20）远离所述支柱组件（21）的端部顶接在轴承（6）的外钢套外壁上。

2.根据权利要求1所述的用于航空发动机轴承游隙的测量装置，其特征在于，所述支柱组件（21）包括支柱（210）、开设在所述支柱（210）上且与所述弹性环（20）配合的腔体（211）以及开设在所述支柱（210）上且与所述调节件（22）配合的调节腔（212），所述弹性环（20）的端部贯穿所述腔体（211）并与所述调节件（22）配合连接。

3.根据权利要求1所述的用于航空发动机轴承游隙的测量装置，其特征在于，所述第二测量机构（3）包括深度测杆（30）、配合连接在所述深度测杆（30）外围的衬套（31）以及设置在所述深度测杆（30）端部的第二检测表（32），所述深度测杆（30）远离所述第二检测表（32）的端部顶接在轴承（6）的外钢套外壁上，所述深度测杆（30）与所述弹性环（20）位于同一直线上。

4.根据权利要求1至3任一项所述的用于航空发动机轴承游隙的测量装置，其特征在于，所述定位机构（1）包括外壳（10）、设置在所述外壳（10）上的卡弹环（11）以及设置在所述外壳（10）上的定位件（13），所述第一测量机构（2）的弹性环（20）与所述第二测量机构（3）的深度测杆（30）分别配合在外壳（10）的两侧，所述外壳（10）的中部具有供转子轴（5）安装的安装孔（12），所述卡弹环（11）贴合在转子轴（5）的外壁上。

5.根据权利要求4所述的用于航空发动机轴承游隙的测量装置，其特征在于，所述校准机构（4）包括分别设置在所述外壳（10）且相对应上的第一夹板（40）和第二夹板（41）、设置在所述第一夹板（40）和第二夹板（41）之间的支撑板（42）以及分别设置在所述第一夹板（40）和第二夹板（41）上的固定螺钉（43），所述第一夹板（40）上设置有棉线（44），所述棉线（44）的端部连接测锤（45），所述第二夹板（41）上设置有导锥（46），所述测锤（45）的端部与所述导锥（46）的端部相对应。

6.根据权利要求1所述的用于航空发动机轴承游隙的测量装置，其特征在于，所述调节件（22）与弹性环（20）之间通过螺纹配合连接，所述调节件（22）采用螺母。

7.根据权利要求3所述的用于航空发动机轴承游隙的测量装置，其特征在于，所述第一检测表（23）为百分表，所述第二检测表（32）为千分表。

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