CN114877851A - 一种补偿双层机匣变形差的可调导叶角度测量机构 - Google Patents

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Abstract

本申请属于发动机设计领域，为一种补偿双层机匣变形差的可调导叶角度测量机构，包括固定架、中间轴、角位移传感器、外机匣连接件，固定架与发动机的内层机匣相连，角位移传感器设于固定架上；通过固定架来实现安装完成角位移传感器后内层机匣与外层机匣的封闭，外机匣连接件来实现内层机匣与外层机匣之间的封闭，在可调叶片的角度发生改变时，中间轴同步转动并将转动状态传递至角位移传感器，角位移传感器测得可调叶片角度的变化量，由于不需要通过调节机构来传递角度变化量，因此不会受到调节机构工作异常状态影响，由于中间轴直接连接可调叶片和角位移传感器，受到两者的直接限位，工作状态稳定，角度测量精准。

Description

一种补偿双层机匣变形差的可调导叶角度测量机构
技术领域
本申请属于发动机设计领域，特别涉及一种补偿双层机匣变形差的可调导叶角度测量机构。
背景技术
航空涡轮发动机具备若干可调导叶，其调节机构的稳定可靠工作对于发动机运行、控制和操纵有着至关重要的影响。调节机构的刚性设计、间隙配合以及内外机匣膨胀协调等因素严重制约着各可调导叶的调节、测量和控制精度。当前各可调导叶角度通常经过调节机构的多次传递，由搭载在传递末端的作动筒上的线位移传感器间接测量，实现该调节变量的闭环控制。
目前可调导叶的调节机构结构复杂，通常需要经过叶片转轴-叶片摇臂-联动环-内传动摇臂-传动杆-外传动摇臂进行多级转动和平动的相互转换，涉及多种复杂的空间运动副。搭载在作动筒上的线位移传感器测量的信号经过了调节机构的多次传递，调节机构任一环节出现因卡滞而变形的问题，均会导致测量角度与叶片实际转动角度不一致，影响测量精度。
因而需设计一种可调导叶的角度测量机构，以直接测量导叶的实际转动角度。
发明内容
本申请的目的是提供了一种补偿双层机匣变形差的可调导叶角度测量机构，以解决现有技术中可调叶片角度信号需要经过多次传递而导致由于调节机构工作异常而导致测量出现误差的问题。
本申请的技术方案是：一种补偿双层机匣变形差的可调导叶角度测量机构，包括固定架、中间轴、角位移传感器、外机匣连接件，所述固定架与发动机的内层机匣相连，所述角位移传感器设于固定架上，所述中间轴一端与可调导叶角度直接连接并且中间轴能够跟随可调导叶同步转动、所述中间轴另一端与角位移传感器相连，所述外机匣连接件与发动机的外层机匣相连，所述角位移传感器位于外层机匣的外侧。
优选地，所述外机匣连接件包括内垫片和浮动组件，所述内垫片设于外层机匣的内侧并与外层机匣紧密贴合，所述浮动组件设于外层机匣的外侧并与外层机匣紧密贴合，所述浮动组件与内垫片之间设有安装槽，所述外层机匣的部分结构插入至安装槽内并且外层机匣与内垫片和浮动组件螺纹连接，所述浮动组件与固定架沿发动机径向浮动配合。
优选地，所述浮动组件包括浮动环和安装座，所述安装座内开设有圆形配合槽，所述浮动环紧密滑动配合于圆形配合槽内，所述浮动环的厚度小于安装座，所述安装座与内垫片螺纹连接，所述固定架上设有同轴设置的上限位环和下限位环，所述上限位环和下限位环之间形成环形浮动槽，所述浮动环插入至环形浮动槽内，所述浮动环的内环直径大于环形浮动槽的内环直径。
优选地，所述浮动环包括第一半环和第二半环，所述第一半环的端部设有上层凸起，所述第二半环的端部设有下层凸起，所述第一半环的上层凸起和第二半环的下层凸起上下贴合后形成完整的圆环。
优选地，所述固定架包括第一固定板、第二固定板和固定套，所述第一固定板和第二固定板螺纹连接，所述第一固定板与内层机匣螺纹连接，所述固定套和第二固定板一体设置，所述固定套同轴套设于中间轴上并与角位移传感器螺纹连接，所述第二固定板与内层机匣螺纹连接。
优选地，所述中间轴的顶部设有顶部方套，所述顶部方套与角位移传感器的转轴方柱间隙配合，所述中间轴的底部设有底部方柱，所述底部方柱与可调叶片的转轴方槽间隙配合。
本申请的一种补偿双层机匣变形差的可调导叶角度测量机构，包括固定架、中间轴、角位移传感器、外机匣连接件，固定架与发动机的内层机匣相连，角位移传感器设于固定架上；通过固定架来实现安装完成角位移传感器后内层机匣与外层机匣的封闭，外机匣连接件来实现内层机匣与外层机匣之间的封闭，在可调叶片的角度发生改变时，中间轴同步转动并将转动状态传递至角位移传感器，角位移传感器测得可调叶片角度的变化量，由于不需要通过调节机构来传递角度变化量，因此不会受到调节机构工作异常状态影响，由于中间轴直接连接可调叶片和角位移传感器，受到两者的直接限位，工作状态稳定，角度测量精准。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请整体结构示意图；
图2为本申请整体结构剖视图；
图3为本申请浮动环结构示意图；
图4为本申请底部方柱截面形状示意图；
图5为本申请顶部方槽截面形状示意图。
1、固定架；2、安装座；3、内垫片；4、浮动环；5、中间轴；6、角位移传感器；7、上限位环；8、下限位环；9、第一半环；10、上层凸起；11、第二半环；12、下层凸起；13、第一固定板；14、第二固定板；15、固定套；16、顶部方套；17、底部方柱。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
一种补偿双层机匣变形差的可调导叶角度测量机构，贯穿发动机的内层机匣和外层机匣，内层机匣内设有转子和静子，转子上设有转子叶片，静子上设有可调叶片，可调叶片的转轴在调节机构的调节下能够进行叶片角度的调节。
如图1、图2所示，包括固定架1、中间轴5、角位移传感器6、外机匣连接件，固定架1与发动机的内层机匣相连，角位移传感器6设于固定架1上，中间轴5与可调叶片的转轴沿同一方向设置，中间轴5一端与可调导叶角度直接连接并且中间轴5能够跟随可调导叶同步转动、中间轴5另一端与角位移传感器6相连，外机匣连接件与发动机的外层机匣相连，角位移传感器6位于外层机匣的外侧。
通过固定架1来实现安装完成角位移传感器6后内层机匣与外层机匣的封闭，外机匣连接件来实现内层机匣与外层机匣之间的封闭，在可调叶片的角度发生改变时，中间轴5同步转动并将转动状态传递至角位移传感器6，角位移传感器6测得可调叶片角度的变化量，由于不需要通过调节机构来传递角度变化量，因此不会受到调节机构工作异常状态影响，由于中间轴5直接连接可调叶片和角位移传感器6，受到两者的直接限位，工作状态稳定，角度测量精准。根据当前导向叶片转轴和角位移传感器6转轴的结构尺寸，其角度测量精度可以达到20′量级，对于测量范围为50°的导向叶片，其测量误差为±0.6％，在保证不受异常状态影响的同时与当前线位移传感器测量精度一致。
优选地，外机匣连接件包括内垫片3和浮动组件，内垫片3设于外层机匣的内侧并与外层机匣紧密贴合，浮动组件设于外层机匣的外侧并与外层机匣紧密贴合，浮动组件与内垫片3之间设有安装槽，外层机匣的部分结构插入至安装槽内并且外层机匣与内垫片3和浮动组件螺纹连接，浮动组件与固定架1沿发动机径向浮动配合。通过内垫片3和浮动组件的螺纹配合来实现两者与外层机匣的固定，螺纹配合优选螺栓，由于内层机匣和外层机匣的热变形差值不一致，通过设置浮动组件使得浮动组件能够沿发动机径向活动，补偿浮动组件的径向窜动量，补偿其加工及装配误差，从而补偿内、外层机匣沿发动机的热变形差值，可以大幅简化可调导叶传动机构的热变形协调结构。
优选地，浮动组件包括浮动环4和安装座2，安装座2内开设有圆形配合槽，浮动环4紧密滑动配合于圆形配合槽内，浮动环4与安装座2为小间隙配合，能够满足外涵气的密封要求。浮动环4的厚度小于安装座2，安装座2与内垫片3螺纹连接，固定架1上设有同轴设置的上限位环7和下限位环8，上限位环7和下限位环8之间形成环形浮动槽，浮动环4插入至环形浮动槽内，浮动环4的内环直径大于环形浮动槽的内环直径。通过设置滑动配合的浮动环4与安装座2，在保证与外层机匣固定稳定的同时，浮动环4在浮动的过程中密封性不会受到影响。
如图3所示，优选地，浮动环4包括第一半环9和第二半环11，第一半环9的端部设有上层凸起10，第二半环11的端部设有下层凸起12，第一半环9的上层凸起10和第二半环11的下层凸起12上下贴合后形成完整的圆环。在安装浮动环4时分别从环形浮动槽的两侧插入至第一半环9和第二半环11，而后再安装其余结构，安装方便。
优选地，固定架1包括第一固定板13、第二固定板14和固定套15，第一固定板13和第二固定板14螺纹连接，优选为螺栓连接，第一固定板13与内层机匣螺纹连接，固定套15和第二固定板14一体设置，固定套15同轴套设于中间轴5上并与角位移传感器6螺纹连接，第二固定板14与内层机匣螺纹连接。通过第一固定板13和第二固定板14来实现对内层机匣的连接与封闭，通过设置固定套15来实现与角位移传感器6的支撑和对角位移传感器6内部结构的封闭。
如图4、图5所示，优选地，中间轴5的顶部设有顶部方套16，顶部方套16与角位移传感器6的转轴方柱间隙配合，中间轴5的底部设有底部方柱17，底部方柱17与可调叶片的转轴方槽间隙配合。中间轴5通过顶部方套16和底部方柱17来保证与角位移传感器6和可调叶片的稳定配合，叶片转动时，利用面接触传递扭矩，实现角度直接测量。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种补偿双层机匣变形差的可调导叶角度测量机构，其特征在于：包括固定架(1)、中间轴(5)、角位移传感器(6)、外机匣连接件，所述固定架(1)与发动机的内层机匣相连，所述角位移传感器(6)设于固定架(1)上，所述中间轴(5)一端与可调导叶角度直接连接并且中间轴(5)能够跟随可调导叶同步转动、所述中间轴(5)另一端与角位移传感器(6)相连，所述外机匣连接件与发动机的外层机匣相连，所述角位移传感器(6)位于外层机匣的外侧。
2.如权利要求1所述的补偿双层机匣变形差的可调导叶角度测量机构，其特征在于：所述外机匣连接件包括内垫片(3)和浮动组件，所述内垫片(3)设于外层机匣的内侧并与外层机匣紧密贴合，所述浮动组件设于外层机匣的外侧并与外层机匣紧密贴合，所述浮动组件与内垫片(3)之间设有安装槽，所述外层机匣的部分结构插入至安装槽内并且外层机匣与内垫片(3)和浮动组件螺纹连接，所述浮动组件与固定架(1)沿发动机径向浮动配合。
3.如权利要求2所述的补偿双层机匣变形差的可调导叶角度测量机构，其特征在于：所述浮动组件包括浮动环(4)和安装座(2)，所述安装座(2)内开设有圆形配合槽，所述浮动环(4)紧密滑动配合于圆形配合槽内，所述浮动环(4)的厚度小于安装座(2)，所述安装座(2)与内垫片(3)螺纹连接，所述固定架(1)上设有同轴设置的上限位环(7)和下限位环(8)，所述上限位环(7)和下限位环(8)之间形成环形浮动槽，所述浮动环(4)插入至环形浮动槽内，所述浮动环(4)的内环直径大于环形浮动槽的内环直径。
4.如权利要求3所述的补偿双层机匣变形差的可调导叶角度测量机构，其特征在于：所述浮动环(4)包括第一半环(9)和第二半环(11)，所述第一半环(9)的端部设有上层凸起(10)，所述第二半环(11)的端部设有下层凸起(12)，所述第一半环(9)的上层凸起(10)和第二半环(11)的下层凸起(12)上下贴合后形成完整的圆环。
5.如权利要求3所述的补偿双层机匣变形差的可调导叶角度测量机构，其特征在于：所述固定架(1)包括第一固定板(13)、第二固定板(14)和固定套(15)，所述第一固定板(13)和第二固定板(14)螺纹连接，所述第一固定板(13)与内层机匣螺纹连接，所述固定套(15)和第二固定板(14)一体设置，所述固定套(15)同轴套设于中间轴(5)上并与角位移传感器(6)螺纹连接，所述第二固定板(14)与内层机匣螺纹连接。
6.如权利要求1所述的补偿双层机匣变形差的可调导叶角度测量机构，其特征在于：所述中间轴(5)的顶部设有顶部方套(16)，所述顶部方套(16)与角位移传感器(6)的转轴方柱间隙配合，所述中间轴(5)的底部设有底部方柱(17)，所述底部方柱(17)与可调叶片的转轴方槽间隙配合。
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