CN112985816A - 一种变尺寸通用微型涡轮发动机试车台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变尺寸通用微型涡轮发动机试车台，包括：夹持装置、推力测试系统；所示夹持装置包括爪、后盖、前盖、螺纹盘；所示推力测试系统包括底盘、悬臂、支架、台座、测力计支架；将夹持装置安装在测试系统的台座上，利用夹持装置夹持不同规格发动机，并固定于推力测试系统上，将推力传导至推力测试系统，利用测力计支架进行测力。本发明中夹持装置固定于推力测试系统上，利用简化后的卡盘，完成对不同规格微型涡轮发动机的夹持；推力测试系统固定于试车台架上，采用悬挂结构提高测量精度，完成对推力的测量；保护装置安装于试车台架上，部分对微型涡轮发动机进行包容，部分用于防止推力测试系统滑脱，防止意外对人员、机械造成损伤。

Description

一种变尺寸通用微型涡轮发动机试车台

技术领域

本发明属于航空发动机技术领域，具体涉及一种可用于多种规格微发试车、实现较高精度测量的变尺寸通用微型涡轮发动机试车台。

背景技术

目前，飞行器的小型化正随着无人机研究的日益兴起而越来越被重视。涡轮喷气发动机微型飞行器作为小型飞行器的一个分支，也同样受到了各方的重视。现在国际上比较优秀的微型涡轮喷气发动机，比如美国精密自动化公司的AT1700，其推重比已经可以超过10。而中国在这微型涡轮喷气发动机方面仍有待提高的。

人们普遍将推力1千牛以下的涡轮喷气发动机称为微型涡轮喷气发动机，显然，动辄十几千牛的大型涡轮喷气发动机试车台不适合用来测试这样的微型涡轮喷气发动机。而目前市场上少有为微型涡轮喷气发动机设计的试车台，少数的几个试车台也存在有更换发动机后需要设计新的夹具，测力精度不够高等问题。如胡宇等人研制的微型涡轮发动机试车台采用钢缆两侧悬挂发动机平台，以降低测量误差，但夹具依旧需要为各式发动机专门重新制作；陈玉春等人制作的试车台在夹持上做出了创新，使用四个支架和两根铁条上下夹持发动机，以求可变直径夹持，同时四个支架立于一个布满T槽的平台上，以求变长度夹持，但其夹持力度仅由铁条长度控制，对不同的发动机依旧需要重新制作铁条，且采用的是下方滑轨支撑的测量方式，精度上存在误差；除此之外还有其他的比如林生志等人的设计都存在相似的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明在发动机的夹持上设计了一种新型夹具，提供一种变尺寸通用涡轮喷气发动机试车台，用于实现对多种不同规格微型涡轮喷气发动机的试车，可夹持不同规格的发动机，在推力测量方面，也较现有的产品做出了创新和改进，使其在保有较高稳定性的同时，改善了其测量精度。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种变尺寸通用微型涡轮发动机试车台，包括：

试车台架、推力测试系统、保护装置、夹持装置；

试车台架为一配合推力测试系统、保护装置、夹持装置设计的钢制台架，上有为固定相关装置设置的通孔；

保护装置分为两部分，分别是涡轮喷气发动机的包容部分，和推力测试系统的保护部分；

涡轮喷气发动机的包容部分为固定在推力测试系统支架上的三段钢板，钢板间用合页相连。其中一面钢板上开观察孔并安装钢化玻璃，方便观察。

推力测试系统的保护部分为固定于推力测试系统后的吊钩，用于防止万一推力测试系统滑脱后，对整个试车台造成破坏。

夹持装置有4个部分：螺纹盘、前盖、后盖、爪；

螺纹盘为一同心圆柱片，一面为依照特定阿基米德螺旋线车出的凹槽，一面打数个沉孔；

前盖为一同心圆柱薄片，上有数个通孔；

后盖为一阶梯同心圆柱，圆柱面上有数个工字型槽道，底面上有数个通孔，同时有一螺纹孔；底面通孔和前盖上的通孔位置配合；

爪的横截面造型为工字型，一侧面有依照阿基米德螺纹线车出的凹槽，一底面有凸台；该螺纹线齿需同螺纹盘上的凹槽互补，同时齿宽较窄于螺纹盘上的凹槽宽度，以便于咬合和滑动；该爪的宽度应设计的较小，以便于螺纹线凹槽的配合；该爪的工字型截面造型应与后盖侧面的槽道相同，且略小于槽道；

推力测试系统有5个部分：底盘、台座、悬臂、支架、测力计支架；

底盘为一前后存在凸台，凸台前后方向各有通孔，侧面有沉孔的平台，该平台上有多个槽道，和多个通孔；平台上通孔位置为固定台座使用；槽道为活动台座使用；

台座的底面上有多个通孔，底面上方为一由T字型肋条支撑的一定角度范围内的同心圆柱壳体，壳体前后面有多个通孔，壳体前面不应遮住螺纹盘上的沉孔，壳体后面内径小于前面内径，壳体后面上有一通孔；壳体前后通孔的位置应与夹持装置上前、后盖的通孔位置统一；壳体后面的通孔应与后盖背后的螺纹孔位置统一；

悬臂为一两头有圆柱凸台的棒状物；一端凸台同底盘上侧面沉孔配合；一端凸台同滚珠轴承配合；

支架底面有通孔，另一面有一圆柱沉孔；圆柱沉孔同滚珠轴承配合；

测力计支架为一凹台，凹槽处侧面有一通孔；

进一步的，上述试车台的装配方式如下：

将爪从侧面装入后盖侧面的槽道中，螺纹盘置于后盖内，螺纹盘与爪通过阿基米德螺纹线凹槽相互啮合。前盖与后盖通过螺栓相连，并将螺纹盘压在后盖之中。

夹持装置通过前后盖上的通孔，用螺栓连在台座上，并拧紧台座后的固定螺丝。台座一前一后固定在底盘上，前台座固定，后台座可以移动。

底盘两侧共有四个沉孔，连接四个悬臂，四个悬臂套装轴承后连接在四个支架上，四个支架固定在试车台台架上。通过底盘前的通孔用一个螺栓将一个S型测力计连接在底盘前，再通过一个螺栓将测力计固定在测力计台架上。测力计台架通过螺栓固定在试车台台架上。底盘后的通孔连接一个挂钩，挂钩挂在固定在试车台台架上的保护装置上。

工作时，将一手柄插入螺纹盘前的沉孔中，转动螺纹盘带动爪，直至卡死发动机后，上紧前后盖间的螺栓，锁死夹持装置。对另一的夹持装置重复该操作后，将底盘上的螺栓拧紧，锁死后台座的位置。

有益效果：

本发明与现有的微型涡轮发动机试车台相比的优点在于：

(1)本发明的设计方案使得同一套装置对多个不同规格发动机进行夹持成为了可能，而不用对不同规格发动机设计更换不同的夹具。

(2)本发明的设计方案在微发的推力测量上采用了悬臂悬挂式推力测试系统，在保证测量机构稳定的情况下，降低了推力传递过程中的误差，提高了测试精度。

本发明解决了现有技术方案的不足，为相关领域提供了新的解决方案，可以为高校、研究所提供新的微型涡轮发动机试车台，用于相关教学研究。

附图说明

图1为本发明试车台夹持装置、推力测试系统部分主体示意图；

图2为本发明夹持装置示意图；

图3(a)为本发明夹持装置装配示意图前视图；

图3(b)为本发明价值装置装配示意图后视图；

图4为图2夹持装置中的爪零件图；

图5为图2夹持装置中的后盖零件图；

图6为图2夹持装置中的前盖零件图；

图7为图2夹持装置中的螺纹盘零件图；

图8为本发明推力测试系统示意图；

图9为图8推力测试系统中的底盘零件图；

图10为图8推力测试系统中的悬臂零件图；

图11为图8推力测试系统中的支架零件图；

图12为图8推力测试系统中的台座零件图；

图13为图8推力测试系统中的测力计支架零件图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

根据本发明的一个实施例，提供一种变尺寸通用涡轮喷气发动机试车台，包括：

试车台架、推力测试系统、保护装置、夹持装置；

图1为本发明试车台夹持装置、推力测试系统部分主体示意图；图2为本发明夹持装置示意图；图3为本发明夹持装置装配示意图；进一步的，如图1-7所示，其中，夹持装置包括四个部分，螺纹盘(4)的阿基米德螺旋线凹槽同3个爪(1)的齿必须配合一致，并且爪(1)的凹槽宽度需要略大于螺纹盘(4)的凹槽宽度，以便爪能够良好啮合且滑动。

根据本发明的一个实施例，所述爪(1)的宽度设计需同该夹持装置的大小配合，若宽度过大，由于阿基米德螺旋线不同段曲率半径不同，极易卡死。

根据本发明的一个实施例，所述爪(1)的前端有凸台，这是为了降低夹持发动机所需正压力，依靠凸台来抵抗部分发动机推力。

所述螺纹盘(4)的背面设置有4个沉孔，工作时，将大小相似棒状手柄插入沉孔，以转动螺纹盘。

工作时，将爪(1)沿后盖(2)的槽道插入，控制爪尖径向位置相同，压入螺纹盘(4)，使盘爪完成啮合，再盖上前盖(3)，上好前盖(3)、后盖(2)之间同一侧的4个螺栓，此时不需要压紧，应保证螺纹盘(4)自由转动。由于螺纹盘(4)设计厚度略厚于前盖(3)与后盖(2)中空间，因而此时前盖(3)、后盖(2)间应存在缝隙。

如图8-13所示，完成夹持装置的装配后，应先将推力测试系统安装完毕。依次将测力计支架(9)、同一侧的2个支架(7)用螺栓安装在试车台架上后，将一侧的轴承、悬臂(6)接入支架，再依次将底盘(5)以及另一侧的悬臂(6)、轴承、支架(7)安装完成。底盘(5)依靠其侧面的沉孔与悬臂(6)底端圆柱凸台配合，悬臂(6)上端同滚珠轴承配合，滚珠轴承置于支架(7)上的沉孔中，支架(7)通过螺栓安装在试车台架上。

而后，应先将实验所用测力计用螺栓连接在测力计支架(9)上，再将测力计的螺纹孔对齐推力测试系统中底盘(5)下的通孔，中间间隔一个螺母，而后，用螺栓连接上述三个零件，拧紧并保持测力计水平。

此时可将两个台座(8)前后分别固定在底盘(5)上，前面的台座(8)固定，后面的台座(8)螺栓微松，保持其可自由移动。

台座(8)固定完毕后可将夹持装置固定在前面的台座(8)上，用螺栓连接前盖(3)、后盖(2)剩余的两个通孔与台座(8)上的通孔，并在台座(8)后的通孔处用螺丝连接后盖(2)背后的螺纹孔并拧紧。对后面的台座(8)进行相同操作。

工作时，将发动机置于两夹持装置中，前夹持装置的爪(1)应尽可能夹持发动机半径突变处，使爪(1)上的凸台内侧面可以接触发动机表面，确认压紧后，拧紧前盖(3)、后盖(2)间螺栓，锁死卡盘。后夹持装置进行相似操作，对爪(1)的夹持位置无特殊要求。确认前后夹持装置压紧后，拧紧后面台座(8)下的螺栓，固定台座(8)。

此时，试车台完成夹持，可进行其他操作。

根据本发明的实施例，由于卡盘半径可以连续变化，轴向长度可以由台座(8)间距离控制，故该试车台可以很好的协调不同规格微型涡轮喷气发动机的试车工作。同时，该推力测试系统不同于现有的试车台，现有的试车台多采用下方滑轨支撑，而其夹持装置普遍较重，滑轨不可避免会有很大的摩擦力，带来误差，对于推力本就不大的微型涡轮喷气发动机的推力测量带来很大的相对误差。而本发明采用的两侧悬臂悬挂式测力系统，变滑动为转动，理论上，悬臂越长，摩擦带来的误差便越小。

总之，本发明能够在适配各种规格的微型涡轮喷气发动机的同时，较好的保证其推力测量精度。

以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种变尺寸通用微型涡轮发动机试车台，其特征在于，包括：

试车台架、夹持装置、推力测试系统、保护装置；

所示夹持装置包括爪、后盖、前盖、螺纹盘；

所示推力测试系统包括底盘、悬臂、支架、台座、测力计支架；将夹持装置安装在测试系统的台座上，利用夹持装置夹持不同规格发动机，并固定于推力测试系统上，将推力传导至推力测试系统，利用测力计支架进行测力。

2.根据权利要求1所述的一种变尺寸通用微型涡轮发动机试车台，其特征在于，所述夹持装置还包括：

所述爪横截面造型为工字型，一侧面有依照阿基米德螺纹线车出的凹槽，一底面有凸台；

后盖为一阶梯同心圆柱，圆柱面上有数个工字型槽道，底面上有数个通孔，同时有一螺纹孔；

前盖为一同心圆柱薄片，上有数个通孔；

螺纹盘为一同心圆柱片，一面为依照特定阿基米德螺旋线车出的凹槽，一面打数个沉孔；

爪从侧面装入后盖的工字型槽道中，螺纹盘置于后盖内，螺纹盘与爪通过阿基米德螺纹线凹槽相互啮合；前盖与后盖间通过螺栓相连，前盖将螺纹盘压紧于后盖内后，前盖应与后盖间仍存有1mm间隙。

3.根据权利要求1所述的一种变尺寸通用微型涡轮发动机试车台，其特征在于，推力测试系统包括：

底盘为一平台，其前后端面位置有凸台，凸台在前后方向上各有通孔，平台侧面有沉孔，该平台表面上有多个槽道，和多个通孔；

悬臂为一两头有圆柱凸台的方形棒状结构；

支架底面有通孔，另一面有一圆柱沉孔；

台座的底面上有多个通孔，底面上方为一由T字型肋条支撑的预定角度范围内的同心圆柱壳体，壳体前后面有多个通孔，壳体后面内径小于前面内径，壳体前面不应遮住螺纹盘上的沉孔，该壳体部分后面上有一通孔。

4.根据权利要求1所述的一种变尺寸通用微型涡轮发动机试车台，其特征在于，

所述测力计支架中间有一凹槽，凹槽处侧面有一通孔，测力计支架两端表面有多个通孔，S型测力计通过螺栓连接固定在测力计支架上的凹槽处；测力计支架通过螺栓固定在试车台台架上。

5.根据权利要求1所述的一种变尺寸通用微型涡轮发动机试车台，其特征在于，两个台座通过螺栓连接在底盘上，第一台座固定安装，第二台座的螺栓连接在底盘的槽道中，能够调整前后位置；底盘依靠侧面沉孔与悬臂底端相连，悬臂上端置于滚珠轴承中，滚珠轴承置于支架上的沉孔处，支架通过螺栓连接在试车台架上；底盘前凸台下的通孔通过螺栓连接在一S型测力计上。

6.根据权利要求1所述的一种变尺寸通用微型涡轮发动机试车台，其特征在于：通过夹持装置所述夹持装置完成径向夹持，依靠推力测试系统中的底盘、第二台座的固定位置调节轴向夹持长度。

7.根据权利要求1所述的一种变尺寸通用微型涡轮发动机试车台，其特征在于：夹持装置中螺纹盘与爪上的螺纹线凹槽为配套凹槽，多个爪的螺纹线凹槽应统一加工，确保夹持装置定心性；爪上齿宽应小于螺纹盘凹槽宽度，确保其能够啮合并顺利滑动；爪的宽度应在预定范围内推荐宽度mm，以确保齿槽彼此能够啮合。

8.根据权利要求1所述的一种变尺寸通用微型涡轮发动机试车台，其特征在于：夹持装置中的螺纹盘、前盖、后盖设计时，螺纹盘厚度应大于前盖、后盖间的间距mm，当前盖将螺纹盘压紧在后盖中时，前盖与后盖不接触，此时上紧前盖与后盖间的螺栓，二者将螺纹盘位置完全固定，从而固定爪。

9.根据权利要求1所述的一种变尺寸通用微型涡轮发动机试车台，其特征在于：推力测试系统中的测力计支架与底盘，在设计时，需要同试车台所使用S型测力计配合，保证将S型测力计置于测力计台架上时，测力计螺纹孔同底盘前螺纹孔同心，以保证测力时不产生系统误差。

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