CN113702049A - 一种航空发动机起动扭矩测量装置 - Google Patents

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CN113702049A CN202110887630.5A CN202110887630A CN113702049A CN 113702049 A CN113702049 A CN 113702049A CN 202110887630 A CN202110887630 A CN 202110887630A CN 113702049 A CN113702049 A CN 113702049A
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马立强
姜柳
薛丁赫
贺晓鹏
郭仁飞
邓勇
詹月心
张岩
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Abstract

本申请属于航空发动机起动扭矩测量技术领域，具体涉及一种航空发动机起动扭矩测量装置，包括：传扭轴，连接在起动机、发动机之间；惠斯通桥，粘接在传扭轴上，以能够检测传扭轴上的扭矩信号；扭矩信号遥测组件，与惠斯通桥连接，用以对扭矩信号进行放大、变频，以及调制发射扭矩信号；扭矩信号接收解调组件，用以接收号扭矩信号，对扭矩信号进行解调；数据处理器，与扭矩信号接收解调组件连接，用以对扭矩信号进行处理，得到传扭轴上的扭矩。

Description

一种航空发动机起动扭矩测量装置
技术领域
本申请属于航空发动机起动扭矩测量技术领域，具体涉及一种航空发动机起动扭矩测量装置。
背景技术
对发动机起动扭矩进行测量，是发动机设计定型的必要项目，可为发动机传动系统强度校核、起动机控制参数设置、发动机起动功率需求分析等方面提供依据。
起动机、发动机结构紧凑，可供测量设备安装的空间有限，不便于直接以扭矩仪等设备直接进行对发动机起动扭矩进行测量，当前，对发动机起动扭矩进行测量多是设计专用的扭矩测量装置，当前的航空发动机起动扭矩测量装置存在以下缺陷：
1)主要包括安装座、扭转盘、联接轴、壳体等部件，以间接测量的方式实现对发动机起动扭矩的测量，不能够真实反映起动机、发动间传扭轴的扭矩状态，且会严重影响发动机的正常工况，不能够获得准确的测量结果；
2)不能够同时对扭转轴的转速进行测量，不能够准确评估发动机起动功率需求；
3)与起动机、发动机间的供回油管路存在干涉情形，难以安装适用。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种航空发动机起动扭矩测量装置，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是：
一种航空发动机起动扭矩测量装置，包括：
传扭轴；
惠斯通桥，粘接在传扭轴上，以能够检测传扭轴上的扭矩信号；
扭矩信号遥测组件，与惠斯通桥连接，用以对扭矩信号进行放大、变频，以及调制发射扭矩信号；
扭矩信号接收解调组件，用以接收号扭矩信号，对扭矩信号进行解调；
数据处理器，与扭矩信号接收解调组件连接，用以对扭矩信号进行处理，得到传扭轴上的扭矩。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，还包括：
显示器，与数据处理器，显示传扭轴上的扭矩。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，还包括：
电源模块，与惠斯通桥、扭矩信号遥测组件连接，为惠斯通桥、扭矩信号遥测组件供电；
直流电源；
振荡电路，输入端与直流电源连接，输出端输出交变电压，以非接触感应供电的方式为电源模块充电。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，还包括：
连接环，套接在传扭轴上，与扭矩信号遥测组件连接。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，还包括：
两个轴承，套接在传扭轴上；
两个支撑环，每个支撑环对应套接在一个轴承上；
外筒，套接在两个支撑环上。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，扭矩信号遥测组件、扭矩信号接收解调组件位于外筒内侧；
扭矩信号接收解调组件、数据处理器间通过信号线连接；外筒上具有引线孔，以供信号线穿出；
扭矩信号接收解调组件位于扭矩信号遥测组件、传扭轴之间；
一个支撑环上具有环形支撑边；环形支撑边环绕传扭轴，与扭矩信号接收解调组件连接。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，扭矩信号遥测组件、扭矩信号接收解调组件位于两个支撑环之间；
外筒上具有冷却进口、冷却出口；冷却进口、冷却出口连通至两个支撑环之间的空间；
航空发动机起动扭矩测量装置还包括：
两个皮碗密封圈，每个皮碗密封圈对应位于一个支撑环、传扭轴之间。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，扭矩信号遥测组件具有外壳；外壳呈环形，环绕传扭轴，外表面具有高低齿结构；
航空发动机起动扭矩测量装置还包括：
转速传感器，连接在外筒，其头部正对高低齿结构。
根据本申请的至少一个实施例，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，两个支撑环上具有供油孔、回油孔；
航空发动机起动扭矩测量装置还包括：
供油管，贯穿两个支撑环上的供油孔设置；
内筒，套设在传扭轴外周，位于外筒内侧，每端对应与一个支撑环连接；两个支撑环上的回油孔与外筒、内筒之间的空间连通。
附图说明
图1是本申请实施例提供的航空发动机起动扭矩测量装置示意图；
图2是本申请实施例提供的航空发动机起动扭矩测量装置局部示意图；
图3是本申请实施例提供的信号放大模块的示意图；
图4是本申请实施例提供的变频模块的示意图；
其中：
1-传扭轴；2-惠斯通桥；3-扭矩信号遥测组件；4-扭矩信号接收解调组件；5-数据处理器；6-显示器；7-电源模块；8-直流电源；9-振荡电路；10-连接环；11-轴承；12-支撑环；13-外筒；14-皮碗密封圈；15-转速传感器；16-内筒；17-信号放大模块；18-变频模块；19-调制发射模块；20-起动机；21-发动机；22-冷却进管；23-冷却出管；24-供油管。
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图4对本申请做进一步详细说明。
一种航空发动机起动扭矩测量装置，包括：
传扭轴1；
惠斯通桥2，粘接在传扭轴1上，以能够检测传扭轴1上的扭矩信号；
扭矩信号遥测组件3，与惠斯通桥2连接，用以对扭矩信号进行放大、变频，以及调制发射扭矩信号；
扭矩信号接收解调组件4，用以接收号扭矩信号，对扭矩信号进行解调；
数据处理器5，与扭矩信号接收解调组件4连接，用以对扭矩信号进行处理，得到传扭轴1上的扭矩。
对于上述实施例公开的航空发动机起动扭矩测量装置，领域内技术人员可以理解的是，在以其对发动机起动扭矩进行测量时，其传扭轴1可用作起动机20、发动机21间的传扭轴，设计以粘接在传扭轴1的惠斯通桥2对检测传扭轴1上的扭矩信号，通过扭矩信号遥测组件3、扭矩信号接收解调组件4、数据处理器5对扭矩信号进行放大、变频、发射、接收、解调以及处理得到传扭轴1上的扭矩，实现对发动机起动扭矩的直接测量，且不会严重影响发动机的正常工况，具有较高的准确性。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，还包括：
显示器6，与数据处理器5，显示传扭轴1上的扭矩。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，还包括：
电源模块7，与惠斯通桥2、扭矩信号遥测组件3连接，为惠斯通桥2、扭矩信号遥测组件3供电；
直流电源8；
振荡电路9，输入端与直流电源8连接，输出端输出交变电压，以非接触感应供电的方式为电源模块7充电，以避免转静部分间发生剧烈摩擦，影响测量的稳定性。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，还包括：
连接环10，套接在传扭轴1上，与扭矩信号遥测组件3连接，以使扭矩信号遥测组件3能够跟随传扭轴1同步转动，即能够与惠斯通桥2在传扭轴1的带动下保持同步转动，相对位置不发生变化。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，还包括：
两个轴承11，套接在传扭轴1上；
两个支撑环12，每个支撑环12对应套接在一个轴承11上；
外筒13，套接在两个支撑环12上。
对于上述实施例公开的航空发动机起动扭矩测量装置，领域内技术人员可以理解的是，在以其对发动机起动扭矩进行测量时，可将外筒13的两端分别与起动机20、发动机21的外壳连接，对传扭轴1形成支撑。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，扭矩信号遥测组件3、扭矩信号接收解调组件4位于外筒13内侧；
扭矩信号接收解调组件4、数据处理器5间通过信号线连接；外筒13上具有引线孔，以供信号线穿出；
扭矩信号接收解调组件4位于扭矩信号遥测组件3、传扭轴1之间；
一个支撑环12上具有环形支撑边；环形支撑边环绕传扭轴，与扭矩信号接收解调组件4连接，以有效支撑扭矩信号接收解调组件4。
对于上述实施例公开的航空发动机起动扭矩测量装置，领域内技术人员可以理解的是，设计扭矩信号遥测组件3位于外筒13内侧，可便于对其进行固定，使其能够在传扭轴1的带动下与惠斯通桥2保持同步转动，相对位置不发生变化，此外，扭矩信号遥测组件3、扭矩信号接收解调组件4间为无线信号连接，设计扭矩信号接收解调组件4与扭矩信号遥测组件3位于外筒13内侧，可降低扭矩信号接收解调组件4、扭矩信号遥测组件3间信号传输的干扰。
对于上述实施例公开的航空发动机起动扭矩测量装置，领域内技术人员还可以理解的是，在以其对发动机起动扭矩进行测量时，扭矩信号遥测组件3会跟随传扭轴1进行转动，设计扭矩信号接收解调组件4位于扭矩信号遥测组件3、传扭轴1之间，即是位于扭矩信号遥测组件3内侧，可保证扭矩信号接收解调组件4对扭矩信号遥测组件3发射扭矩信号的高质量接收。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，扭矩信号遥测组件3、扭矩信号接收解调组件4位于两个支撑环12之间；
外筒13上具有冷却进口、冷却出口；冷却进口、冷却出口连通至两个支撑环12之间的空间；
航空发动机起动扭矩测量装置还包括：
两个皮碗密封圈14，每个皮碗密封圈14对应位于一个支撑环12、传扭轴1之间。
对于上述实施例公开的航空发动机起动扭矩测量装置，领域内技术人员可以理解的是，发动机工作时会产生较高的温度，易使扭矩信号遥测组件3、扭矩信号接收解调组件4受高温损坏，在支撑环12、传扭轴1之间设置皮碗密封圈14，可在两个支撑环12之间形成密闭的空间，通过冷却进口通入冷却气，由冷却出口排出，可有效的实现对扭矩信号遥测组件3、扭矩信号接收解调组件4的冷却，避免扭矩信号遥测组件3、扭矩信号接收解调组件4受高温损坏。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，还包括：
冷却进管22，出口端穿过冷却进口，伸入至两个支撑环12之间；
冷却出管23，进口端穿过冷却进口，伸入至两个支撑环12之间。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，扭矩信号遥测组件3具有外壳；外壳呈环形，环绕传扭轴1，外表面具有高低齿结构；
航空发动机起动扭矩测量装置还包括：
转速传感器15，连接在外筒13，其头部正对高低齿结构，以能够在实现对发动机起动扭矩测量的同时，实现对扭转轴转速的测量，从而能够准确评估发动机起动功率需求。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，两个支撑环12上具有供油孔、回油孔；
航空发动机起动扭矩测量装置还包括：
供油管24，贯穿两个支撑环12上的供油孔设置；
内筒16，套设在传扭轴1外周，位于外筒13内侧，每端对应与一个支撑环12连接；两个支撑环12上的回油孔与外筒13、内筒16之间的空间连通。
对于上述实施例公开的航空发动机起动扭矩测量装置，领域内技术人员可以理解的是，在以其对发动机起动扭矩进行测量时，可通过供油管24实现起动机20向发动机21的供油，以及通过两个支撑环12上的回油孔与外筒13、内筒16之间的空间，实现发动机21向起动机20的回油，即对起动机20、发动机21间的供回油管路进行了改装，以避免航空发动机起动扭矩测量装置与起动机20、发动机21间的供回油管路发生干涉的情形，便于航空发动机起动扭矩测量装置的安装。
对于上述实施例公开的航空发动机起动扭矩测量装置，领域内技术人员可以理解的是，为了避免对扭矩信号遥测组件3、扭矩信号接收解调组件4冷却，与发动机21向起动机20回油间发生干涉，可在内筒16上开设相应的孔洞供冷却进管、冷却出管穿过，此外，为了保证对传扭轴1转速测量的实现，可在内筒16上开设相应的孔洞供转速传感器15的头部穿过。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，扭矩信号遥测组件3包括：
信号放大模块17，与惠斯通桥2连接，用以对扭矩信号进行放大；
变频模块18，与信号放大模块17，用以对扭矩信号进行变频；
调制发射模块19，与变频模块18连接，用以调制发射扭矩信号。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，信号放大模块17包括电容元件C1、C2，电阻元件R1、R2、R3，仪表放大器INA128，如图3所示，用以将惠斯通桥2输入的微弱电信号放大，并输出至变频模块18示。
在一些可选的实施例中，上述的航空发动机起动扭矩测量装置中，变频模块18包括电容元件C3、C4，电阻元件R4、R5、R6、R7，电压/频率转换器AD654，如图4所示，用以将信号放大模块17输出的电信号转化为频率信号，并输出至调制发射模块19。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种航空发动机起动扭矩测量装置，其特征在于，包括：
传扭轴(1)，连接在起动机(20)、发动机(21)之间；
惠斯通桥(2)，粘接在所述传扭轴(1)上，以能够检测所述传扭轴(1)上的扭矩信号；
扭矩信号遥测组件(3)，与所述惠斯通桥(2)连接，用以对所述扭矩信号进行放大、变频，以及调制发射所述扭矩信号；
扭矩信号接收解调组件(4)，用以接收所述号扭矩信号，对所述扭矩信号进行解调；
数据处理器(5)，与所述扭矩信号接收解调组件(4)连接，用以对所述扭矩信号进行处理，得到所述传扭轴(1)上的扭矩。
2.根据权利要求1所述的航空发动机起动扭矩测量装置，其特征在于，
还包括：
显示器(6)，与所述数据处理器(5)，显示所述传扭轴(1)上的扭矩。
3.根据权利要求1所述的航空发动机起动扭矩测量装置，其特征在于，
还包括：
电源模块(7)，与所述惠斯通桥(2)、所述扭矩信号遥测组件(3)连接，为所述惠斯通桥(2)、所述扭矩信号遥测组件(3)供电；
直流电源(8)；
振荡电路(9)，输入端与所述直流电源(8)连接，输出端输出交变电压，以非接触感应供电的方式为所述电源模块(7)充电。
4.根据权利要求1所述的航空发动机起动扭矩测量装置，其特征在于，
还包括：
连接环(10)，套接在所述传扭轴(1)上，与所述扭矩信号遥测组件(3)连接。
5.根据权利要求1所述的航空发动机起动扭矩测量装置，其特征在于，
还包括：
两个轴承(11)，套接在所述传扭轴(1)上；
两个支撑环(12)，每个所述支撑环(12)对应套接在一个所述轴承(11)上；
外筒(13)，套接在两个所述支撑环(12)上。
6.根据权利要求5所述的航空发动机起动扭矩测量装置，其特征在于，
所述扭矩信号遥测组件(3)、所述扭矩信号接收解调组件(4)位于所述外筒(13)内侧；
所述扭矩信号接收解调组件(4)、所述数据处理器(5)间通过信号线连接；所述外筒(13)上具有引线孔，以供所述信号线穿出；
所述扭矩信号接收解调组件(4)位于所述扭矩信号遥测组件(3)、所述传扭轴(1)之间；
一个所述支撑环(12)上具有环形支撑边；所述环形支撑边环绕所述传扭轴，与所述扭矩信号接收解调组件(4)连接。
7.根据权利要求5所述的航空发动机起动扭矩测量装置，其特征在于，
所述扭矩信号遥测组件(3)、所述扭矩信号接收解调组件(4)位于两个所述支撑环(12)之间；
所述外筒(13)上具有冷却进口、冷却出口；所述冷却进口、所述冷却出口连通至两个所述支撑环(12)之间的空间；
所述航空发动机起动扭矩测量装置还包括：
两个皮碗密封圈(14)，每个所述皮碗密封圈(14)对应位于一个所述支撑环(12)、所述传扭轴(1)之间。
8.根据权利要求5所述的航空发动机起动扭矩测量装置，其特征在于，
所述扭矩信号遥测组件(3)具有外壳；所述外壳呈环形，环绕所述传扭轴(1)，外表面具有高低齿结构；
所述航空发动机起动扭矩测量装置还包括：
转速传感器(15)，连接在所述外筒(13)，其头部正对所述高低齿结构。
9.根据权利要求5所述的航空发动机起动扭矩测量装置，其特征在于，
两个所述支撑环(12)上具有供油孔、回油孔；
所述航空发动机起动扭矩测量装置还包括：
供油管(24)，贯穿两个所述支撑环(12)上的供油孔设置；
内筒(16)，套设在所述传扭轴(1)外周，位于所述外筒(13)内侧，每端对应与一个所述支撑环(12)连接；两个所述支撑环(12)上的回油孔与所述外筒(13)、所述内筒(16)之间的空间连通。
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