CN113984259A - 一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置，包括用于应力信号传递的引电器组件、用于测量应力的应变片和连接应变片和引电器组件的测量引线，以及中空的前置引线管和中空的后置引线管；前置引线管用于安装在压气机的后轴颈内且与后轴颈同轴心设置；后置引线管用于安装在涡轮轴内且与涡轮轴同轴心设置；测量引线穿过前置引线管和后置引线管后与引电器组件连接。在进行压气机叶片动应力测量的时候，将装置安装在压气机内，整个装置与压气机的转轴同轴心设置，随着压气机一起转动且在转动的时候保持与压气机转轴共线，使得整个装置不会发生偏移，不会影响压气机的动力学特征，从而实现叶片动应力的准确测量。

Description

一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置

技术领域

本发明涉及发动机结构检测技术领域，更具体地，涉及一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置。

背景技术

压气机叶片是航空发动机的重要零件，同时也是易出故障的零件。为保证发动机工作安全，通常在发动机设计阶段对叶片进行动应力测量分析试验，用以评估确定所有工作状态下叶片允许的应力水平和耐久性能。

目前大多数压气机叶片在进行动应力测量分析试验时都采用前引线方式，如公开号为“CN205015110U”，公开日为2016年2月3日的航空发动机的压气机叶片动应力测量安装装置，这种方式的优势是信号传输距离近，但是也会面临空间有限，测试通道不宜过多的问题，存在同步测试信号少带来的测试失败风险及危机发动机安全等高风险因素。而后引线方式同步测试信号能力强，且对发动机无威胁。为了确保发动机安全和测试成功，本来后引线方式为更优选择，但是由于后引线方式会使传输距离增大，测试引线系统结构复杂，引线或者其他部件在压气机旋转的过程容易产生偏移导致对压气机整体动力学特性产生重大影响，导致测试结果准确性下降，导致后引线方式得不到应用。

发明内容

本发明为克服现有技术中通过后引线方式进行动应力测量的准确率低问题，提供一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置，能够从压气机叶片的后端引出引线而不影响压气机叶片本身的动力学特性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置，包括用于应力信号传递的引电器组件、用于测量应力的应变片和连接所述应变片和所述引电器组件的测量引线，以及中空的前置引线管和中空的后置引线管；所述前置引线管用于安装在压气机的后轴颈内且与后轴颈同轴心设置；所述后置引线管用于安装在涡轮轴内且与涡轮轴同轴心设置；所述测量引线穿过所述前置引线管和后置引线管后与所述引电器组件连接。

在上述的技术方案中，中空的前置引线管和中空的后置引线管的内腔位于轴心上，应变片固定粘贴在压气机旋转叶片上，与应变片连接的测量引线沿着叶片的鼓筒内壁延伸至压气机的后轴颈处，然后进入至中空的前置引线管内，然后从前置引线管的另一端穿出后进入至后置引线管的内腔，最后从后置引线管穿出与引电器组件连接，从而将应变片的信号传出至引电器组件，再通过引电器组件传递。由于前置引线管和后置引线管分别与后轴颈和涡轮轴同轴心设置，也就是与压气机的转轴同轴心，而穿过前置引线管和后置引线管的测量引线均位于两者的轴心处，也就是与压气机的转轴同轴心，使得前置引线管、后置引线管和测量引线在跟随压气机转动的时候，三者的转动轴心与压气机的转轴共线，避免三者发生任何方向的偏移，从而确保了响压气机叶片本身的动力学特性不会受到影响。同时，前置引线管和后置引线管分段固定在压气机内，便于装置的装入。

优选的，还包括套装于所述前置引线管外表面的定位套和设置于前置引线管外表面的支撑环，所述定位套的外壁用于与后轴颈的内壁过盈配合；所述定位套上设置容纳腔和设置于所述容纳腔内的弹性件；所述前置引线管的表面设置有凸起部，所述弹性件的一端与所述容纳腔的底部抵接，另一端与所述凸起部抵接；所述支撑环的外表面设置有用于与后轴颈内壁抵接的弹性密封圈。定位套固定在后轴颈内，通过弹性件的弹力作用，前置引线管被推向叶片的方向，使得前置引线管的一端能够与后轴颈的末端保持抵接，令前置引线管在后轴颈内更加稳定。支撑环通过弹性密封圈与后轴颈的内壁抵接，在安装的时候就令前置引线管固定在后轴颈的轴线上，支撑环可以设置有多个且间隔设置，达到既可以固定前置引线管又可以减少整个装置的重量，从而减少前置引线管对后轴颈转动时的影响。通过支撑环固定前置引线管，为前置引线管提供支撑力，还可以增加前置引线管的刚度。而弹性密封圈的作用实现前置引线管与后轴颈的柔性连接，使压气机整体结构、动力学特性不发生大的改变，同时安装也更加方便。

优选的，所述前置引线管的外表面设置有卡块，所述定位套设置有与所述卡块卡接的卡槽。前置引线管被弹性件推动后，前置引线管还通过卡块与定位套的卡槽卡接，使得前置引线管与定位套完全固定连接，而定位套与后轴颈过盈配合，相当于定位套与后轴颈固定连接，从而变相令前置引线管与后轴颈固定连接，让前置引线管与后轴颈宛如一体，进一步减少前置引线管对压气机转动的影响。

优选的，所述后置引线管外表面套装有管套，所述管套的外表面设置有支撑部，所述支撑部用于与涡轮轴内壁抵接。后置引线管通过支撑部的限位作用固定在涡轮轴的轴线上，支撑部可以设置有多个且间隔设置，达到既可以固定后置引线管又可以减少整个装置的重量，从而减少后置引线管对涡轮轴转动时的影响。同时，通过支撑部固定后置引线管，为后置引线管提供支撑力，还可以增加后置引线管的刚度。

优选的，所述支撑部的外表面设置有弹性胶圈，所述支撑部通过所述弹性胶圈与涡轮轴内壁抵接。使用弹性橡胶圈实现后置引线管与涡轮轴的柔性连接，使压气机整体结构、动力学特性不发生大的改变，同时安装也更加方便。

优选的，所述后置引线管的一端设置有卡合腔，所述前置引线管的末端装入所述卡合腔内。前置引线管和后置引线管实现拼接，测量引线不会裸露在两者之外，确保测量引线一直处于压气机的转轴轴线上。而前置引线管和后置引线管通过卡合腔连接，避免增加连接件而导致压气机和涡轮轴的动力学特性发生变化。

优选的，所述后置引线管的靠近前置引线管一端设置有台肩，所述管套与所述台肩抵接。管套在安装的时候受到台肩的限制，使得套管能够更快的安装到位。

优选的，还包括支撑座和与所述支撑座转动连接的中空的定位轴，所述定位轴与所述后置引线管远离所述前置引线管的一端连接；所述测量引线穿过定位轴与引电器组件连接。中空的定位轴与后置引线管同轴心设置，测量引线穿过定位轴后与引电器组件连接，定位轴能够让测量引线一直保持在与压气机转动轴线共线的状态下与引电器组件连接，进一步减少测量引线对压气机转动的影响，从而让压气机的动力学特性不受影响。

优选的，所述引电器组件包括引电器和用于支撑引电器的滑环支架；所述引电器包括滑环引线和滑环，所述测量引线与所述滑环引线连接；所述滑环支架与所述支撑座固定连接。

优选的，所述定位轴设置有多边形孔，所述后置引线管的末端设置有与所述多边形孔配合的连接部。定位轴能够跟随后置引线管转动，减少了定位轴与测量引线相对运动造成的运动阻碍，从而令测量引线的转动更加顺畅。定位轴和后置引线管无需连接件连接，减少连接件对压气机转动的影响。

与现有技术相比，有益效果是：在进行压气机叶片动应力测量的时候，将装置安装在压气机内，整个装置与压气机的转轴同轴心设置，随着压气机一起转动且在转动的时候保持与压气机转轴共线，使得整个装置不会发生偏移，不会影响压气机的动力学特征，从而实现叶片动应力的准确测量。

附图说明

图1是本发明的一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置的结构示意图；

图2是图1的A位置的局部放大图；

图3是图1的B位置的局部放大图；

图4是图1的C位置的局部放大图；

图5是本发明的工作状态示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；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；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例

如图1-4所示为一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置，包括用于应力信号传递的引电器组件1、用于测量应力的应变片2和连接应变片2和引电器组件1的测量引线3，以及中空的前置引线管4和中空的后置引线管5；前置引线管4用于安装在压气机的后轴颈11内且与后轴颈11同轴心设置；后置引线管5用于安装在涡轮轴12内且与涡轮轴12同轴心设置；测量引线3穿过前置引线管4和后置引线管5后与引电器组件1连接。

其中，还包括套装于前置引线管4外表面的定位套6和设置于前置引线管4外表面的支撑环403，定位套6的外壁用于与后轴颈11的内壁过盈配合；定位套6上设置容纳腔601和设置于容纳腔601内的弹性件602；前置引线管4的表面设置有凸起部401，弹性件602的一端与容纳腔601的底部抵接，另一端与凸起部401抵接；支撑环403的外表面设置有用于与后轴颈内壁抵接的弹性密封圈4031。定位套6固定在后轴颈11内，通过弹性件602的弹力作用，前置引线管4被推向叶片的方向，使得前置引线管4的一端能够与后轴颈11的末端保持抵接，令前置引线管4在后轴颈11内更加稳定。支撑环403通过弹性密封圈4031与后轴颈的内壁抵接，在安装的时候就令前置引线管4固定在后轴颈的轴线上，支撑环403可以设置有多个且间隔设置，达到既可以固定前置引线管4又可以减少整个装置的重量，从而减少前置引线管4对后轴颈转动时的影响。通过支撑环403固定前置引线管4，为前置引线管4提供支撑力，还可以增加前置引线管4的刚度。而弹性密封圈4031的作用实现前置引线管4与后轴颈的柔性连接，使压气机整体结构、动力学特性不发生大的改变，同时安装也更加方便。

具体的，前置引线管4的外表面设置有卡块402，定位套6设置有与卡块402卡接的卡槽603。前置引线管4被弹性件602推动后，前置引线管4还通过卡块402与定位套6的卡槽603卡接，使得前置引线管4与定位套6完全固定连接，而定位套6与后轴颈11过盈配合，相当于定位套6与后轴颈11固定连接，从而变相令前置引线管4与后轴颈11固定连接，让前置引线管4与后轴颈11宛如一体，进一步减少前置引线管4对压气机转动的影响。

其中，后置引线管5外表面套装有管套7，管套7外表面设置有支撑部701，支撑部701用于与涡轮轴12内壁抵接。后置引线管5通过支撑部701的限位作用固定在涡轮轴12的轴线上，支撑部701可以设置有多个且间隔设置，达到既可以固定后置引线管5又可以减少整个装置的重量，从而减少后置引线管5对涡轮轴12转动时的影响。同时，通过支撑部701固定后置引线管5，为后置引线管5提供支撑力，还可以增加后置引线管5的刚度。

具体的，支撑部701的外表面设置有弹性胶圈702，支撑部701通过弹性胶圈702与涡轮轴12内壁抵接。使用弹性橡胶圈实现后置引线管5与涡轮轴12的柔性连接，使压气机和涡轮轴整体结构、动力学特性不发生大的改变，同时安装也更加方便。弹性胶圈702和弹性密封圈4031可均为O型密封圈。

进一步的，后置引线管5的一端设置有卡合腔，前置引线管4的末端装入卡合腔内。前置引线管4和后置引线管5实现拼接，测量引线3不会裸露在两者之外，确保测量引线3一直处于压气机的转轴轴线上。而前置引线管4和后置引线管5通过卡合腔连接，避免增加连接件而导致压气机和涡轮轴的动力学特性发生变化。后置引线管5的靠近前置引线管一端设置有台肩，管套7与台肩抵接。管套7受到台肩的限制，在安装的时候能够快速安装到位。

另外的，还包括支撑座8和与支撑座8转动连接的中空的定位轴9，定位轴9与后置引线管5远离前置引线管4的一端连接；测量引线3穿过定位轴9与引电器组件1连接。中空的定位轴9与后置引线管5同轴心设置，测量引线3穿过定位轴9后与引电器组件1连接，定位轴9能够让测量引线3一直保持在与压气机转动轴线共线的状态下与引电器组件1连接，进一步减少测量引线3对压气机转动的影响，从而让压气机的动力学特性不受影响。定位轴9设置有多边形孔，后置引线管5的末端设置有与多边形孔配合的连接部。定位轴9能够跟随后置引线管5转动，减少了定位轴9与测量引线3相对运动造成的运动阻碍，从而令测量引线3的转动更加顺畅。定位轴9和后置引线管5无需连接件连接，减少连接件对压气机转动的影响。

在本实施例中，引电器组件1包括引电器和用于支撑引电器的滑环支架101；引电器包括滑环引线102和滑环103，测量引线3与滑环引线102连接；滑环支架101与支撑座8固定连接。

本实施例的工作原理或工作流程：如图5所示，中空的前置引线管4和中空的后置引线管5的内腔位于轴心上，应变片固定粘贴在压气机的旋转叶片10上，与应变片连接的测量引线3沿着叶片的鼓筒内壁延伸至压气机的后轴颈11处，然后进入至中空的前置引线管4内，然后从前置引线管4的另一端穿出后进入至后置引线管5的内腔，最后从后置引线管5穿出与引电器组件1连接，从而将应变片的信号传出至引电器组件1，再通过引电器组件1传递。由于前置引线管4和后置引线管5分别与后轴颈11和涡轮轴12同轴心设置，也就是与压气机的转轴同轴心，而穿过前置引线管4和后置引线管5的测量引线3均位于两者的轴心处，也就是与压气机的转轴同轴心，使得前置引线管4、后置引线管5和测量引线3在跟随压气机转动的时候，三者的转动轴心与压气机的转轴共线，避免三者发生任何方向的偏移，从而确保了响压气机叶片本身的动力学特性不会受到影响。通过定位套6和支撑部701的作用，整个装置与压气机实现稳固的连接，整个引线装置与压气机如同一体，使得压气机在转动的时候，不受到引线装置的影响。同时，前置引线管4和后置引线管5分段固定在压气机内，便于装置的装入。

本实施例的有益效果：在进行压气机叶片动应力测量的时候，将装置安装在压气机内，整个装置与压气机的转轴同轴心设置，随着压气机一起转动且在转动的时候保持与压气机转轴共线，使得整个装置不会发生偏移，不会影响压气机的动力学特征，从而实现叶片动应力的准确测量。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置，包括用于应力信号传递的引电器组件(1)、用于测量应力的应变片(2)以及连接所述应变片(2)和所述引电器组件(1)的测量引线(3)，其特征在于，还包括中空的前置引线管(4)和后置引线管(5)；所述前置引线管(4)用于安装在压气机的后轴颈内且与后轴颈同轴心设置；所述后置引线管(5)用于安装在涡轮轴内且与涡轮轴同轴心设置；所述测量引线(3)穿过所述前置引线管(4)和后置引线管(5)后与所述引电器组件(1)连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置，其特征在于，还包括套装于所述前置引线管(4)外表面的定位套(6)和设置于所述前置引线管(4)外表面的支撑环(403)；所述定位套(6)的外壁用于与后轴颈的内壁过盈配合；所述定位套(6)上设置容纳腔(601)和设置于所述容纳腔(601)内的弹性件(602)；所述前置引线管(4)的表面设置有凸起部(401)，所述弹性件(602)的一端与所述容纳腔(601)的底部抵接，另一端与所述凸起部(401)抵接；所述支撑环(403)的外表面设置有用于与后轴颈内壁抵接的弹性密封圈(4031)。

3.根据权利要求2所述的一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置，其特征在于，所述前置引线管(4)的外表面设置有卡块(402)，所述定位套(6)设置有与所述卡块(402)卡接的卡槽(603)。

4.根据权利要求1所述的一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置，其特征在于，所述后置引线管(5)外表面套装有管套(7)，所述管套(7)的表面设置有支撑部(701)，所述支撑部(701)用于与涡轮轴内壁抵接。

5.根据权利要求4所述的一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置，其特征在于，所述支撑部(701)的外表面设置有弹性胶圈(702)，所述支撑部(701)通过所述弹性胶圈(702)与涡轮轴内壁抵接。

6.根据权利要求4所述的一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置，其特征在于，所述后置引线管(5)的一端设置有卡合腔，所述前置引线管(4)的末端装入所述卡合腔内。

7.根据权利要求4所述的一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置，其特征在于，所述后置引线管(5)的靠近前置引线管一端设置有台肩，所述管套(7)的一端所述台肩抵接。

8.根据权利要求1所述的一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置，其特征在于，还包括支撑座(8)和与所述支撑座(8)转动连接的中空的定位轴(9)，所述定位轴(9)与所述后置引线管(5)远离所述前置引线管(4)的一端连接；所述测量引线(3)穿过定位轴(9)与引电器组件(1)连接。

9.根据权利要求8所述的一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置，其特征在于，所述引电器组件(1)包括引电器和用于支撑引电器的滑环支架(101)；所述引电器包括滑环引线(102)和滑环(103)，所述测量引线(3)与所述滑环引线(102)连接；所述滑环支架(101)与所述支撑座(8)固定连接。

10.根据权利要求8所述的一种用于压气机叶片动应力测量的引线装置，其特征在于，所述定位轴(9)设置有多边形孔，所述后置引线管(5)的末端设置有与所述多边形孔配合的连接部。

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