CN114459764A - 一种可旋转的总压畸变发生装置 - Google Patents

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Abstract

公开一种可旋转的总压畸变发生装置,包括定制进气段、畸变发生器、安装轴承、传动轴、内部传动轴套、外部传动轴套、电机轴套、安装支架和电机。定制进气段为空心圆柱体结构,壁面上开有开有安装孔,可转动的畸变发生器布置在定制进气段内,用于测量对流场的影响。利用传动轴的外部传动轴套与电机输出轴的电机轴套的固定连接,实现扭矩的传递,继而传动轴转动带动内部传动轴套转动,从而带动畸变发生器转动。本发明通过电机带动畸变发生器旋转,产生具有指定脉动特征的畸变流场,在航空发动机性能和结构完整性评定过程中具有广泛的应用前景。

Description

一种可旋转的总压畸变发生装置
技术领域
本发明涉及航空发动机性能与结构完整性评定中的动态进气畸变模拟技术,具体涉及一种可旋转的总压畸变发生装置,可在航空发动机进口产生不同特性的动态总压畸变。
背景技术
对于军用飞机,大机动飞行或遭遇侧风时会在发动机进口产生强的进气畸变,侧风同样会在民用飞机发动机进口产生强的进气畸变。进气畸变一旦产生,会对发动机性能产生显著影响,严重时会诱发喘振、导致发动机空中停车。从结构完整性的角度分析,进气畸变,尤其是动态进气畸变,会使得压气机叶片承受交变的动应力,当叶片承受应力的交变频率与叶片固有频率耦合时,即有可能引起叶片的共振和断裂,而在不同进气畸变形式下压气机叶片承受强的动应力同样会引起叶片的疲劳损伤。因此,发展不同进气畸变形式的准确模拟方法,进而测试航空发动机性能与压气机叶片对不同进气畸变形式的响应,对于提升航空发动机的可靠性具有重要意义。
常规总压畸变发生装置设计过程中是以畸变指数为目标的,通过插板或使用畸变网等方式,可以产生畸变指数为特定值的畸变流场。在这种设计思路下,很难形成脉动频率、幅值自可调的畸变流场,难以满足进气畸变条件下压气机叶片结构可靠性评定的要求,因此需研制可产生指定动态畸变流场的畸变发生装置。
发明内容
为了在航空发动机进口产生具有指定特征的动态畸变流场,本发明提出一种可旋转的总压畸变发生装置,该装置包括定制进气段、畸变发生器、安装轴承、传动轴、内部传动轴套、外部传动轴套、电机轴套、安装支架和电机;其中
定制进气段整体为大致的空心圆柱体结构,内截面为圆形,空心圆柱体前后端分别设置法兰盘;畸变发生装置其它部件需安装在定制进气段中间部位,为获得足够的安装空间,定制进气段中间部位有一段外径较大,称为安装段;定制进气段上安装段与法兰盘之间的部位,外径相对较小,以保正固定装置穿过法兰盘通孔时不会有阻挡;定制进气段内部为圆柱体形状,内径始终不变;定制进气段的安装段上开有多个安装孔(1-1、1-2、1-3、1-4、1-5),安装孔为垂直于定制进气段壁面打通的通孔;其中,要保证两个安装孔(1-1和1-5)中心的连线通过定制进气段内截面的圆心,其他安装孔(1-2、1-3和1-4)的中心轴线指向定制进气段内截面的圆心;各安装孔的中心在定制进气段同一轴向截面上,该轴向截面与两侧法兰盘的距离取成相同;各安装孔均包含通孔1-6、锪平区域和螺纹孔1-7;锪平区域为定制进气段外壁上安装孔周围紧邻的一平面圆环形区域,用于在其区域内设置螺纹孔1-7;螺纹孔1-7在锪平区域内沿周向分布;通孔1-6的直径D1-6和深度H1-6、锪平区域圆环外直径DHP、螺纹孔1-7数目N1-7以及直径D1-7的数值根据畸变发生装置安装要求确定;
畸变发生器包含中间的长条圆柱部分和长条圆柱部分两侧的平板部分,平板部分的位置关于长条圆柱体对称;根据定制进气段内截面几何形状,畸变发生器与定制进气段紧邻的端面设计成圆弧面,该圆弧面需保证畸变发生器可在定制进气段内360°转动,畸变发生器的转动轴为插入畸变发生器内部的传动轴;长条圆柱部分的总长度不应大于定制进气段内径;
长条圆柱部分大致为中空圆柱体,其外壁面中心位置开有一螺纹通孔2-1,螺栓旋入螺纹通孔2-1并顶住插入畸变发生器之中的传动轴,由此可将畸变发生器沿定制进气段的径向固定;畸变发生器一端或两端开有孔2-2、螺纹孔2-3和孔2-4;孔2-4为沿轴向贯穿长条圆柱部分的通孔,传动轴插入孔2-4中,传动轴一端从一个安装孔的通孔1-6伸出,传动轴另一端从上述安装孔对侧的另一个安装孔的通孔1-6伸出;孔2-2是在孔2-4两端加大尺寸开的两个非通孔,孔2-2和孔2-4的截面为同心圆,孔2-2的直径大于孔2-4的直径;由于孔2-2和孔2-4具有直径差,因此,在孔2-2和孔2-4交界处存在一个圆环台,该圆环台所处的平面与孔2-2轴线垂直,螺纹孔2-3沿周向分布在圆环台上,孔2-2的直径D2-2和深度H2-2、孔2-4的直径D2-4以及螺纹孔2-3的数目N2-3和所在圆直径D2-3根据畸变发生装置安装要求确定;
内部传动轴套包含法兰3-3和套筒34,法兰3-3布置在套筒3-4一端,二者按惯常方式连接和固定在一起,法兰3-3外径DFL和厚度HFL与孔2-2的尺寸相配合,便于法兰3-3深入孔2-2,与圆环台紧密接触,法兰3-3上布置的通孔3-2与圆环台上的螺纹孔2-3位置和数量对应,固定装置穿过通孔3-2,旋入螺纹孔2-3中,将内部传动轴套和畸变发生器紧固在一起,且内部传动轴套缩进在孔2-2内,不会从畸变发生器一端凸出;套筒3-4外径DTT和厚度HTT与孔2-4的尺寸相配合;内部传动轴套内部为花键孔3-1,传动轴插入花键孔3-1中;套筒部分3-4外壁面中间位置开有一螺纹孔M3-5,必要时旋入固定装置并顶住传动轴,实现传动轴的定位;
畸变发生器的转动由插入孔2-4的传动轴驱动,传动轴通过与畸变发生器固定连接的内部传动轴套,将电机的扭矩传递给畸变发生器,也就是,传动轴转动带动内部传动轴套转动,进而带动畸变发生器转动;
内部传动轴套安装于畸变发生器之后,传动轴经内部传动轴套沿畸变发生器轴线方向贯穿畸变发生器;安装时,将传动轴套的套筒3-4插入孔2-4中,进而法兰3-3也插入孔2-2中;
起传动作用的传动轴依靠安装轴承支撑于定制进气段上,传动轴插入安装轴承的通孔4-1中;安装轴承包含法兰4-3和套筒4-4两部分,法兰4-3的外径D4-3与定制进气段锪平区域的直径相配合;套筒4-4的外径D4-4和厚度H4-4与定制进气段通孔1-6尺寸相配合;安装轴承的中央通孔4-1的直径与传动轴外径紧密配合,满足轴承安装要求;安装轴承的法兰4-3上开有通孔4-2,通孔4-2的位置与几何尺寸和定制进气段螺纹孔1-7的位置与几何尺寸相配合;安装时,将套筒4-4插入通孔1-6中,用固定装置穿过通孔4-2旋入螺纹孔1-7中,将安装轴承和定制进气段紧固到一起;
在定制进气段外,传动轴自定制进气段伸出的部分,其外部套有外部传动轴套,外部传动轴套的形状与尺寸与内部传动轴套完全相同,或根据需要,在轴向上长短略有差别;外部传动轴套的套筒3-4紧邻安装轴承或二者保持一定距离,外部传动轴套的法兰3-3与电机输出轴外套着的电机轴套的法兰紧邻且保持固定连接,从而利用传动轴的外部传动轴套与电机输出轴的电机轴套的固定连接,实现扭矩的传递,达到利用电机经由传动轴带动畸变发生器旋转的目的;测试过程中通过调节电机的转速,产生具有不同脉动特征的畸变流场;
电机安装支架整体呈U型,包括两块侧板和一块中间板;两块侧板的自由端的形状依据定制进气段外壁面的弧度定制,为弧形面,使两块侧板的自由端分别卡住定制进气段外壁面,并且在自由端适当位置打多个通孔,通孔的位置与空心圆柱体前后端的法兰盘上所开通孔的位置相对应,用固定装置穿过自由端通孔旋入所述的法兰盘通孔中,将定制进气段和电机安装支架紧固到一起;电机安装支架中间板上开有电机安装孔,几何尺寸根据所使用电机安装结构确定,用于固定电机;电机借助于电机安装支架与定制进气段连接成一体。
在本发明的一个实施例中,长条圆柱部分两侧的平板部分在相同平面内;或根据畸变流场的具体需要,长条圆柱部分两侧的平板部分呈不等于180度的角度;还能够在平板表面开不同形状的通孔,以便根据实验要求,对流场产生不同的影响。
在本发明的另一个实施例中,为安装方便,在畸变发生器靠近定制进气段内壁一侧,使长条圆柱部分凸出于平板部分,由此平板部分长度相对较小,能够避免平板与定制进气段内壁发生碰撞,便于后续将畸变发生器放入定制进气段内;畸变发生器的长度L、宽带W根据航空发动机稳定性评定规范,按照对综合畸变指数的要求确定。
在本发明的又一个实施例中,传动轴依次穿过安装孔1-1、畸变发生器的孔2-4、安装孔1-5,畸变发生器两端均与定制进气段内壁紧邻,因此畸变发生器两端均需设计成圆弧面,安装时将畸变发生器由定制进气段进口放入,传动轴由安装孔1-1插入,穿过畸变发生器通孔2-4,再插入安装孔1-2。
在本发明的再一个实施例中,畸变发生器一端安装于一个安装孔内,另一端完全位于流场之中,因此畸变发生器仅需将与定制进气段内壁紧邻的一端设计成圆弧面,而另一端为自由端,自由端的端面形状设计为不妨碍畸变发生器在流场中转动。
在本发明的还一个实施例中,法兰3-3外径DFL和厚度HFL与孔2-2的尺寸相配合,DFL=D2-2-(0.1~1mm),HFL=H2-2-(3~5mm);套筒3-4外径DTT和厚度HTT与孔2-4的尺寸相配合,DTT=D2-4-(0.1~1mm),HTT取为畸变发生器轴向总长度的5%~20%。
在本发明的其他一个实施例中,法兰4-3的外径D4-3与定制进气段锪平区域的直径相配合,D4-3=DHP-(1~3mm);法兰部分厚度取为10~15mm;套筒4-4的外径D4-4和厚度H4-4与定制进气段通孔1-6尺寸相配合,D4-4=D1-6-(0.1~1)mm,H4-4=H1-6-(3~5)mm。
在本发明的一个具体实施例中,畸变发生器与定制进气段紧邻的端面设计成圆弧面,圆弧面的圆心与定制进气段的圆心重合。
在本发明的另一个具体实施例中,传动轴为花键轴。
在本发明的另外一个实施例中,花键轴的外径比通孔2-4的内径小1~2mm。
本发明提供一种可旋转的总压畸变发生装置,通过电机带动畸变发生器旋转,产生具有指定脉动特征的,畸变流场,在航空发动机性能和结构完整性评定过程中具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是畸变发生装置的整体结构;
图2是定制进气段结构图;
图3是畸变发生器结构图;
图4是内部传动轴套结构图;
图5是安装轴承结构图;
图6是安装支架结构图。
具体实施方式
下面结合附图详细介绍本发明。
本发明提出一种可旋转的总压畸变发生装置,该装置包含定制进气段、畸变发生器、安装轴承、传动轴、内部传动轴套、外部传动轴套、电机轴套、安装支架和电机。
如图1和图2所示,定制进气段整体为大致的空心圆柱体结构,内截面为圆形,空心圆柱体前后端分别设置法兰盘(整个进气段一般是用一个大铝环加工出来的)。畸变发生装置其它部件需安装在定制进气段中间部位,为了获得足够的安装空间,定制进气段中间部位有一段外径较大,称为安装段。定制进气段上安装段与法兰盘之间的部位,外径相对较小,以保正螺栓穿过法兰盘通孔时不会有阻挡。定制进气段内部为圆柱体形状,内径始终不变。定制进气段的安装段上开有安装孔1-1、1-2、1-3、1-4和1-5,安装孔为垂直于定制进气段壁面打通的通孔,安装孔的数量可根据实际需求设为1~5,或者更多。在本发明的一个实施例中,安装孔1-1和1-5中心的连线通过定制进气段内截面的圆心,安装孔1-2、1-3和1-4的中心轴线指向定制进气段内截面的圆心。各安装孔的中心在定制进气段同一轴向截面上,该轴向截面与两侧法兰盘的距离一般取成相同,安装孔沿周向均匀分布在安装段的1/2圆周上,因此相邻安装孔沿周向夹角为45°。在本发明的另一个具体实施例中,各安装孔的中心在定制进气段同一轴向截面上,沿周向均匀分布。各安装孔均包含通孔1-6、锪平区域和螺纹孔1-7。锪平区域为定制进气段外壁上安装孔周围紧邻的一平面圆环形区域,用于在其区域内设置螺纹孔1-7。螺纹孔1-7在锪平区域内沿周向均匀分布。通孔1-6的直径D1-6和深度H1-6、锪平区域圆环外直径DHP、螺纹孔1-7数目N1-7以及直径D1-7的数值根据畸变发生装置安装要求确定。在本发明的一个实施例中,螺纹孔1-7标号取为M6-M10,深度取为螺纹大径的1.5倍,数目N1-7取为4~8。
如图3所示,畸变发生器包含中间的长条圆柱部分和长条圆柱部分两侧的平板部分,三者一体化形成,平板部分的位置关于长条圆柱体对称。根据定制进气段内截面几何形状,畸变发生器与定制进气段紧邻的端面设计成圆弧面,如图3所示,即畸变发生器的端面为圆弧型,圆弧的圆心与定制进气段的圆心重合,保证畸变发生器可在定制进气段内360°转动,畸变发生器的转动轴为插入畸变发生器内部的传动轴。在本发明的一个具体实施例中,长条圆柱部分两侧的平板部分在相同平面内;根据畸变流场的具体需要,长条圆柱部分两侧的平板部分可以呈不等于180度的某个角度,还可在平板表面开不同形状的通孔,以便根据实验要求,对流场产生不同的影响。为安装方便,在畸变发生器靠近定制进气段内壁一侧,使长条圆柱部分凸出于平板部分,这样平板部分长度相对较小,可以避免平板与定制进气段内壁发生碰撞,便于后续将畸变发生器放入定制进气段内。为保证畸变发生器在定制进气段内部的顺利安装,长条圆柱部分的总长度不应大于定制进气段内径。畸变发生器为航空发动机稳定性评定中常用的板式畸变发生器,其长度L、宽带W根据航空发动机稳定性评定规范,按照对综合畸变指数的要求确定,这里不再赘述。
长条圆柱部分大致为中空圆柱体,其外壁面中心位置开有一螺纹通孔2-1,螺栓旋入螺纹通孔2-1并顶住图1中插入畸变发生器之中的传动轴,由此可将畸变发生器沿定制进气段的径向固定。在本发明的一个实施例中,螺纹通孔2-1标号取为M5-M8。畸变发生器两端开有孔2-2、螺纹孔2-3和孔2-4。孔2-4为沿轴向贯穿长条圆柱部分的通孔,传动轴插入孔2-4中,传动轴一端从一个安装孔的通孔1-6伸出,传动轴另一端从上述安装孔对侧的另一个安装孔的通孔1-6伸出。孔2-2是在孔2-4两端加大尺寸开的两个非通孔,孔2-2和孔2-4的截面为同心圆,孔2-2的直径大于孔2-4的直径。由于孔2-2和孔2-4具有直径差,因此,在孔2-2和孔2-4交界处存在一个圆环台,该圆环台的平面与孔2-2轴线垂直,螺纹孔2-3沿周向均匀分布于圆环台,孔2-2的直径D2-2和深度H2-2、孔2-4的直径D2-4以及螺纹孔2-3的数目N2-3和所在圆直径D2-3根据畸变发生装置安装要求确定。在本发明的一个实施例中,螺纹孔2-3标号取为M6-M10,深度取为螺纹大径的1.5倍,数目N2-3取为4~8。在本发明的一个实施例中,传动轴依次穿过安装孔1-1、畸变发生器的孔2-4、安装孔1-5,畸变发生器两端均与定制进气段内壁紧邻,因此畸变发生器两端均需设计成圆弧面,安装时将畸变发生器由定制进气段进口放入,传动轴由安装孔1-1插入,穿过畸变发生器通孔2-4,再插入安装孔1-2。在本发明的另一个实施例中,畸变发生器一端安装于一个安装孔内,另一端则完全位于流场之中,因此畸变发生器仅需将与定制进气段内壁紧邻的一端设计成圆弧面,而另一端为简单起见,也可以设计成与畸变发生器轴线垂直的平面,也就是说,将安装端设计成圆弧面,自由端的端面形状只要不妨碍畸变发生器在流场中转动即可。
如图4所示,内部传动轴套包含法兰3-3和套筒3-4,法兰3-3布置在套筒3-4一端,二者按惯常方式连接和固定在一起,法兰3-3外径DFL和厚度HFL与孔2-2的尺寸相配合,即DFL=D2-2-(0.1~1mm),HFL=H2-2-(3~5mm)(“-”表示减号),便于法兰3-3深入孔2-2,与圆环台紧密接触,法兰3-3上布置的通孔3-2与圆环台上的螺纹孔2-3位置和数量对应,螺栓穿过通孔3-2,旋入螺纹孔2-3中,将内部传动轴套和畸变发生器紧固在一起,且内部传动轴套通常缩进在孔2-2内,不会从畸变发生器一端凸出。套筒3-4外径DTT和厚度HTT与孔2-4的尺寸相配合,即DTT=D2-4-(0.1~1mm),HTT则取为畸变发生器轴向总长度的5%~20%。内部传动轴套内部为花键孔3-1,传动轴(花键轴)插入花键孔3-1中。套筒部分3-4外壁面中间位置开有一螺纹孔M3-5,必要时可旋入螺栓并顶住传动轴,实现传动轴的定位。在本发明的一个实施例中,螺纹孔3-5的标号取为M5~M8。
畸变发生器的转动由图1中插入孔2-4的传动轴驱动,传动轴采用常用的花键轴,花键轴通过与畸变发生器固定连接的内部传动轴套,将图1中电机的扭矩传递给畸变发生器,也就是,花键轴转动带动内部传动轴套转动,进而带动畸变发生器转动。本发明中所使用花键轴的形状和工作方法为本领域技术人员熟知,不再累述。在本发明的一个实施例中,花键轴的外径小于通孔2-4的内径1~2mm,可取为30mm~50mm。
在本发明的一个实施例中,内部传动轴套安装于畸变发生器之后,传动轴经两端的内部传动轴套沿畸变发生器轴线方向贯穿畸变发生器。安装时,将传动轴套的套筒3-4插入孔2-4中,进而法兰3-3也插入孔2-2中。在本发明的一个实施例中,畸变发生器两端形状对称,均开有孔2-2、螺纹孔2-3和通孔2-4,因此畸变发生器两端均装有内部传动轴套,畸变发生器两端均与内部传动轴套固定连接。在本发明的另一个实施例中,畸变发生器一端开有孔2-2、螺纹孔2-3和通孔2-4,另一端为自由端,因此畸变发生器仅一端装有内部传动轴套,畸变发生器与内部传动轴套固定连接。
起传动作用的传动轴依靠安装轴承支撑于定制进气段上,传动轴插入安装轴承的通孔4-1中。如图5所示,安装轴承包含法兰4-3和套筒4-4两部分,法兰4-3的外径D4-3与定制进气段锪平区域的直径相配合,即D4-3=DHP-(1~3mm);法兰部分厚度可取为10~15mm。套筒4-4的外径D4-4和厚度H4-4与定制进气段通孔1-6尺寸相配合,即D4-4=D1-6-(0.1~1)mm,H4-4=H1-6-(3~5)mm。安装轴承的中央通孔4-1的直径与传动轴外径紧密配合,满足轴承安装要求。安装轴承的法兰4-3上开有通孔4-2,通孔4-2的位置与几何尺寸和定制进气段螺纹孔1-7的位置与几何尺寸相配合(图5中通孔4-2的数量只是示例性的)。安装时,将套筒4-4插入通孔1-6中,用螺栓穿过通孔4-2旋入螺纹孔1-7中,将安装轴承和定制进气段紧固到一起。
在定制进气段外,传动轴自定制进气段伸出的部分,其外部套有外部传动轴套,外部传动轴套的形状与尺寸与内部传动轴套可以完全相同,也可以根据需要,在轴向上长短略有差别。外部传动轴套的套筒34紧邻安装轴承或二者保持一定距离,外部传动轴套的法兰3-3与电机输出轴外套着的电机轴套的法兰紧邻且保持固定连接,从而利用传动轴的外部传动轴套与电机输出轴的电机轴套的固定连接,实现扭矩的传递,达到利用电机经由传动轴带动畸变发生器旋转的目的。将传动轴与电机输出轴利用外部传动轴套和电机轴套连接在一起的技术手段为本领域技术人员熟知,不再累述。测试过程中通过调节电机的转速,可产生具有不同脉动特征的畸变流场。
电机安装支架整体呈U型,包括两块侧板和一块中间板。两块侧板的自由端的形状依据定制进气段外壁面的弧度定制,为弧形面,使两块侧板的自由端分别卡住定制进气段外壁面,并且在自由端适当位置打多个通孔,通孔的位置与空心圆柱体前后端的法兰盘上所开通孔的位置相对应,用螺栓穿过自由端通孔旋入所述的法兰盘通孔中,将定制进气段和电机安装支架紧固到一起。电机安装支架中间板上开有电机安装孔,几何尺寸根据所使用电机安装结构确定,用于固定电机。电机借助于电机安装支架与定制进气段连接成一体。
本发明提供一种可旋转的总压畸变发生装置,利用电机带动畸变发生器旋转,通过调节电机的旋转速度可产生具有指定脉动特征的畸变流场,在航空发动机性能和结构完整性评定过程中有着广泛的应用前景。

Claims (10)

1.一种可旋转的总压畸变发生装置,其特征在于,该装置包括定制进气段、畸变发生器、安装轴承、传动轴、内部传动轴套、外部传动轴套、电机轴套、安装支架和电机;其中
定制进气段整体为大致的空心圆柱体结构,内截面为圆形,空心圆柱体前后端分别设置法兰盘;畸变发生装置其它部件需安装在定制进气段中间部位,为获得足够的安装空间,定制进气段中间部位有一段外径较大,称为安装段;定制进气段上安装段与法兰盘之间的部位,外径相对较小,以保正固定装置穿过法兰盘通孔时不会有阻挡;定制进气段内部为圆柱体形状,内径始终不变;定制进气段的安装段上开有多个安装孔(1-1、1-2、1-3、1-4、1-5),安装孔为垂直于定制进气段壁面打通的通孔;其中,要保证两个安装孔(1-1和1-5)中心的连线通过定制进气段内截面的圆心,其他安装孔(1-2、1-3和1-4)的中心轴线指向定制进气段内截面的圆心;各安装孔的中心在定制进气段同一轴向截面上,该轴向截面与两侧法兰盘的距离取成相同;各安装孔均包含通孔(1-6)、锪平区域和螺纹孔(1-7);锪平区域为定制进气段外壁上安装孔周围紧邻的一平面圆环形区域,用于在其区域内设置螺纹孔(1-7);螺纹孔(1-7)在锪平区域内沿周向分布;通孔(1-6)的直径D1-6和深度H1-6、锪平区域圆环外直径DHP、螺纹孔(1-7)数目N1-7以及直径D1-7的数值根据畸变发生装置安装要求确定;
畸变发生器包含中间的长条圆柱部分和长条圆柱部分两侧的平板部分,平板部分的位置关于长条圆柱体对称;根据定制进气段内截面几何形状,畸变发生器与定制进气段紧邻的端面设计成圆弧面,该圆弧面需保证畸变发生器可在定制进气段内360°转动,畸变发生器的转动轴为插入畸变发生器内部的传动轴;长条圆柱部分的总长度不应大于定制进气段内径;
长条圆柱部分大致为中空圆柱体,其外壁面中心位置开有一螺纹通孔(2-1),螺栓旋入螺纹通孔(2-1)并顶住插入畸变发生器之中的传动轴,由此可将畸变发生器沿定制进气段的径向固定;畸变发生器一端或两端开有孔(2-2)、螺纹孔(2-3)和孔(2-4);孔(2-4)为沿轴向贯穿长条圆柱部分的通孔,传动轴插入孔(2-4)中,传动轴一端从一个安装孔的通孔(1-6)伸出,传动轴另一端从上述安装孔对侧的另一个安装孔的通孔(1-6)伸出;孔(2-2)是在孔(2-4)两端加大尺寸开的两个非通孔,孔(2-2)和孔(2-4)的截面为同心圆,孔(2-2)的直径大于孔(2-4)的直径;由于孔(2-2)和孔(2-4)具有直径差,因此,在孔(2-2)和孔(2-4)交界处存在一个圆环台,该圆环台所处的平面与孔(2-2)轴线垂直,螺纹孔(2-3)沿周向分布在圆环台上,孔(2-2)的直径D2-2和深度H2-2、孔(2-4)的直径D2-4以及螺纹孔(2-3)的数目N2-3和所在圆直径D2-3根据畸变发生装置安装要求确定;
内部传动轴套包含法兰(3-3)和套筒(3-4),法兰(3-3)布置在套筒(3-4)一端,二者按惯常方式连接和固定在一起,法兰(3-3)外径DFL和厚度HFL与孔(2-2)的尺寸相配合,便于法兰(3-3)深入孔(2-2),与圆环台紧密接触,法兰(3-3)上布置的通孔(3-2)与圆环台上的螺纹孔(2-3)位置和数量对应,固定装置穿过通孔(3-2),旋入螺纹孔(2-3)中,将内部传动轴套和畸变发生器紧固在一起,且内部传动轴套缩进在孔(2-2)内,不会从畸变发生器一端凸出;套筒(3-4)外径DTT和厚度HTT与孔(2-4)的尺寸相配合;内部传动轴套内部为花键孔(3-1),传动轴插入花键孔(3-1)中;套筒部分(3-4)外壁面中间位置开有一螺纹孔,必要时旋入固定装置并顶住传动轴,实现传动轴的定位;
畸变发生器的转动由插入孔(2-4)的传动轴驱动,传动轴通过与畸变发生器固定连接的内部传动轴套,将电机的扭矩传递给畸变发生器,也就是,传动轴转动带动内部传动轴套转动,进而带动畸变发生器转动;
内部传动轴套安装于畸变发生器之后,传动轴经内部传动轴套沿畸变发生器轴线方向贯穿畸变发生器;安装时,将传动轴套的套筒(3-4)插入孔(2-4)中,进而法兰(3-3)也插入孔(2-2)中;
起传动作用的传动轴依靠安装轴承支撑于定制进气段上,传动轴插入安装轴承的通孔(4-1)中;安装轴承包含法兰(4-3)和套筒(4-4)两部分,法兰(4-3)的外径D4-3与定制进气段锪平区域的直径相配合;套筒(4-4)的外径D4-4和厚度H4-4与定制进气段通孔(1-6)尺寸相配合;安装轴承的中央通孔(4-1)的直径与传动轴外径紧密配合,满足轴承安装要求;安装轴承的法兰(4-3)上开有通孔(4-2),通孔(4-2)的位置与几何尺寸和定制进气段螺纹孔(1-7)的位置与几何尺寸相配合;安装时,将套筒(4-4)插入通孔(1-6)中,用固定装置穿过通孔(4-2)旋入螺纹孔(1-7)中,将安装轴承和定制进气段紧固到一起;
在定制进气段外,传动轴自定制进气段伸出的部分,其外部套有外部传动轴套,外部传动轴套的形状与尺寸与内部传动轴套完全相同,或根据需要,在轴向上长短略有差别;外部传动轴套的套筒(3-4)紧邻安装轴承或二者保持一定距离,外部传动轴套的法兰(3-3)与电机输出轴外套着的电机轴套的法兰紧邻且保持固定连接,从而利用传动轴的外部传动轴套与电机输出轴的电机轴套的固定连接,实现扭矩的传递,达到利用电机经由传动轴带动畸变发生器旋转的目的;测试过程中通过调节电机的转速,产生具有不同脉动特征的畸变流场;
电机安装支架整体呈U型,包括两块侧板和一块中间板;两块侧板的自由端的形状依据定制进气段外壁面的弧度定制,为弧形面,使两块侧板的自由端分别卡住定制进气段外壁面,并且在自由端适当位置打多个通孔,通孔的位置与空心圆柱体前后端的法兰盘上所开通孔的位置相对应,用固定装置穿过自由端通孔旋入所述的法兰盘通孔中,将定制进气段和电机安装支架紧固到一起;电机安装支架中间板上开有电机安装孔,几何尺寸根据所使用电机安装结构确定,用于固定电机;电机借助于电机安装支架与定制进气段连接成一体。
2.如权利要求1所述的可旋转的总压畸变发生装置,其特征在于,长条圆柱部分两侧的平板部分在相同平面内;或根据畸变流场的具体需要,长条圆柱部分两侧的平板部分呈不等于180度的角度;还能够在平板表面开不同形状的通孔,以便根据实验要求,对流场产生不同的影响。
3.如权利要求1所述的可旋转的总压畸变发生装置,其特征在于,为安装方便,在畸变发生器靠近定制进气段内壁一侧,使长条圆柱部分凸出于平板部分,由此平板部分长度相对较小,能够避免平板与定制进气段内壁发生碰撞,便于后续将畸变发生器放入定制进气段内;畸变发生器的长度L、宽带W根据航空发动机稳定性评定规范,按照对综合畸变指数的要求确定。
4.如权利要求1所述的可旋转的总压畸变发生装置,其特征在于,传动轴依次穿过安装孔(1-1)、畸变发生器的孔(2-4)、安装孔(1-5),畸变发生器两端均与定制进气段内壁紧邻,因此畸变发生器两端均需设计成圆弧面,安装时将畸变发生器由定制进气段进口放入,传动轴由安装孔(1-1)插入,穿过畸变发生器通孔(2-4),再插入安装孔(1-2)。
5.如权利要求1所述的可旋转的总压畸变发生装置,其特征在于,畸变发生器一端安装于一个安装孔内,另一端完全位于流场之中,因此畸变发生器仅需将与定制进气段内壁紧邻的一端设计成圆弧面,而另一端为自由端,自由端的端面形状设计为不妨碍畸变发生器在流场中转动。
6.如权利要求1所述的可旋转的总压畸变发生装置,其特征在于,法兰(3-3)外径DFL和厚度HFL与孔(2-2)的尺寸相配合,DFL=D2-2-(0.1~1mm),HFL=H2-2-(3~5mm);套筒(3-4)外径DTT和厚度HTT与孔(2-4)的尺寸相配合,DTT=D2-4-(0.1~1mm),HTT取为畸变发生器轴向总长度的5%~20%。
7.如权利要求1所述的可旋转的总压畸变发生装置,其特征在于,法兰(4-3)的外径D4-3与定制进气段锪平区域的直径相配合,D4-3=DHP-(1~3mm);法兰部分厚度取为10~15mm;套筒(4-4)的外径D4-4和厚度H4-4与定制进气段通孔(1-6)尺寸相配合,D4-4=D1-6-(0.1~1)mm,H4-4=H1-6-(3~5)mm。
8.如权利要求1所述的可旋转的总压畸变发生装置,其特征在于,畸变发生器与定制进气段紧邻的端面设计成圆弧面,圆弧面的圆心与定制进气段的圆心重合。
9.如权利要求1所述的可旋转的总压畸变发生装置,其特征在于,传动轴为花键轴。
10.如权利要求9所述的可旋转的总压畸变发生装置,其特征在于,花键轴的外径比通孔(2-4)的内径小1~2mm。
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