CN116068043A - 一种航空发动机叶片涡流检测装置及损伤定位方法 - Google Patents

一种航空发动机叶片涡流检测装置及损伤定位方法 Download PDF

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王正
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Abstract

本发明公开了一种航空发动机叶片涡流检测装置及损伤定位方法，涉及无损检测技术领域，包括定位组件，所述定位组件包括检测板，检测板上转动安装有四个带轮，四个带轮通过移动带传动连接，所述检测板上设置有滑轨。本发明通过一次夹装即可实现对损伤位置的定位以及对发动机叶片的动平衡进行测试，从而降低发动机叶片在夹装时造成滑伤的风险；通过设置定位组件，采用直线和旋转的方式对发动机叶片进行损伤定位，使得在发生故障时更容易地判断故障发生的原因和位置；采用夹持组件中的可变传动比，在对发动机叶片进行动平衡测试时，可以降低旋转驱动电机的启动负载，延长旋转驱动电机的使用寿命。

Description

一种航空发动机叶片涡流检测装置及损伤定位方法
技术领域
本发明涉及无损检测技术领域，具体为一种航空发动机叶片涡流检测装置及损伤定位方法。
背景技术
航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械，作为飞机的心脏，不仅是飞机飞行的动力，也是促进航空事业发展的重要推动力，人类航空史上的每一次重要变革都与航空发动机的技术进步密不可分。为了保证航空发动机运行的稳定性，因此在发动机装配前，需要对发动机的叶片进行检查，为了保证叶片不会因检查而产生缺陷，大多数均采用无损检测的方式，其中使用最广泛的则是电涡流检测，但是目前针对航空发动机叶片的检测，无法做到表面缺陷和动平衡测试同时进行，需要分成两次检验，因此在更换定位夹具时，增加了叶片产生划痕的风险。
现有技术，公开号为CN110243926A的发明专利公开了一种风扇叶片的原位涡流检测系统，包括对比试样、涡流检测线圈、探头推杆以及涡流检测仪，涡流检测线圈连接有涡流检测仪；对比试样上开设有人工刻槽，所述人工刻槽设置在阻尼台的周围，人工刻槽包括第一人工刻槽、第二人工刻槽以及第三人工刻槽，探头推杆为折叠式推杆，所述折叠式推杆包括探头安装段、连接段和手持段，折叠式推杆有两种状态：一是平直状态；二是探头安装段与连接段有一弯折角α，且连接段与手持段有一弯折角β；涡流检测线圈安装在探头推杆的探头安装段上；还公开了检测方法，有效实现了对叶片进行原位涡流检测，不需要对叶片进行拆卸，能够实现裂纹的有效检出，进而采取针对性措施，提高设备运行的安全性和可靠性。但是该现有技术所采用的技术方案无法解决上述技术问题。
发明内容
为克服上述现有技术的缺陷，本发明提供如下技术方案：一种航空发动机叶片涡流检测装置，包括定位组件，所述定位组件包括检测板，检测板上转动安装有四个带轮，四个带轮通过移动带传动连接，所述检测板上设置有滑轨，滑轨内滑动安装有滑杆支架，滑杆支架上滑动安装有滑杆，滑杆上固定安装有活动座，所述活动座转动安装在移动带上，所述滑杆上固定安装有探头；还包括夹持组件，所述夹持组件包括夹持台，夹持台上开设有三个夹持柱滑动槽，三个夹持柱滑动槽内均滑动安装有夹持柱，所述夹持台固定安装在固定桶上，所述固定桶上转动安装有限位滑架支撑板，限位滑架支撑板上固定安装有三个与夹持柱滑动配合的限位滑架，所述固定桶转动安装在固定桶旋转座上，固定桶旋转座上开设有游动滑槽，游动滑槽内滑动安装有浮动转轴，浮动转轴上固定安装有八个转动拉杆，每个转动拉杆上均滑动安装有离心摩擦传动块，所述固定桶旋转座固定安装在固定支架上，固定支架上开设有移动槽。
优选地，其中一个所述的带轮固定安装在定位电机的输出轴上，所述定位电机固定安装在检测板上，所述检测板上还固定安装有视觉传感器。
优选地，所述检测板转动安装在工作台上，工作台固定安装在支柱上，所述检测板上还固定安装有防护连杆，防护连杆的一端与防护伸缩电缸的伸缩杆活动连接，防护伸缩电缸的伸缩筒与工作台活动连接，并且在所述工作台上还固定安装有用于限制防护连杆转动角度的限位柱，限位柱与防护连杆接触配合。
优选地，所述限位滑架支撑板上设置有齿形，所述固定桶上固定安装有夹持驱动电机，夹持驱动电机的输出轴上固定安装有夹持驱动齿轮，夹持驱动齿轮与限位滑架支撑板相啮合，所述固定桶上设置有齿形。
优选地，所述转动拉杆上环绕有转动弹簧，转动弹簧的两端分别与离心摩擦传动块和转动拉杆相固定。
优选地，所述固定桶旋转座上转动安装有旋转齿轮，旋转齿轮与固定桶相啮合，八个所述离心摩擦传动块与旋转齿轮通过传动带传动连接。
优选地，所述固定支架上通过浮动复位杆滑动安装有旋转驱动电机，旋转驱动电机的输出轴与浮动转轴相固定，所述浮动复位杆上环绕有浮动复位簧，浮动复位簧的两端分别与旋转驱动电机和固定支架固定连接。
优选地，所述旋转驱动电机的输出轴与移动槽滑动配合，所述夹持台和固定桶滑动配合在工作罩中，所述工作罩固定安装在工作台上，并且工作罩上开设有进气孔，所述工作台上固定安装有升降电缸，升降电缸的伸缩杆与固定支架相固定。
其中，一种航空发动机叶片的损伤定位方法，包括以下步骤：S1、构建并记录探头的移动轨迹坐标，将探头移动至发动机叶片上方；S2、使其探头从发动机叶片的边缘沿着发动机叶片的径向移动至中心；S3、旋转发动机叶片2～5°；S4、将探头从发动机叶片的中心沿着发动机叶片的径向移动至边缘；S5、重复S2-S4至发动机叶片旋转到360°时，停止发动机叶片的旋转；S6、在S2-S5中探头的电压和阻抗是否发生改变；S7、标记探头的电压和阻抗发生变化时的轨迹坐标。
本发明与现有技术相比具备以下有益效果：(1)本发明通过一次夹装即可实现对损伤位置的定位以及对发动机叶片的动平衡进行测试，从而降低发动机叶片在夹装时造成滑伤的风险；(2)本发明通过设置定位组件，采用直线和旋转的方式对发动机叶片进行损伤定位，使得在发生故障时更容易地判断故障发生的原因和位置；(3)本发明采用夹持组件中的可变传动比，在对发动机叶片进行动平衡测试时，可以降低旋转驱动电机的启动负载，延长旋转驱动电机的使用寿命。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明视觉传感器处结构示意图。
图3为本发明活动座处结构示意图。
图4为本发明整体结构正视图。
图5为本发明限位柱处结构示意图。
图6为本发明工作罩结构剖视图。
图7为本发明夹持柱处结构示意图。
图8为本发明夹持柱滑动槽处结构示意图。
图9为本发明限位滑架处结构示意图。
图10为本发明夹持驱动电机安装位置图。
图11为本发明传动带结构示意图。
图12为本发明图11中A处结构示意图。
图13为本发明固定支架处结构示意图。
图14为本发明旋转驱动电机处结构示意图。
图中：101-工作罩；1011-进气孔；102-工作台；103-支柱；104-检测板；1041-滑轨；105-滑杆支架；106-带轮；107-移动带；108-滑杆；109-探头；110-定位电机；111-视觉传感器；112-活动座；113-防护伸缩电缸；114-防护连杆；115-限位柱；201-夹持台；2011-夹持柱滑动槽；202-固定桶；203-夹持柱；204-限位滑架；205-限位滑架支撑板；206-夹持驱动齿轮；207-夹持驱动电机；208-固定桶旋转座；2081-游动滑槽；209-旋转齿轮；210-传动带；211-浮动转轴；212-转动拉杆；213-转动弹簧；214-离心摩擦传动块；215-固定支架；2151-移动槽；216-旋转驱动电机；217-浮动复位簧；218-浮动复位杆；219-升降电缸；3-发动机叶片。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1-图6所示，本发明提供一种技术方案：一种航空发动机叶片涡流检测装置，包括定位组件，定位组件包括检测板104，检测板104上转动安装有四个带轮106，四个带轮106通过移动带107传动连接，检测板104上设置有滑轨1041，滑轨1041内滑动安装有滑杆支架105，滑杆支架105上滑动安装有滑杆108，滑杆108上固定安装有活动座112，活动座112转动安装在移动带107上，滑杆108上固定安装有探头109，其中一个带轮106固定安装在定位电机110的输出轴上，定位电机110固定安装在检测板104上，检测板104上还固定安装有视觉传感器111，检测板104转动安装在工作台102上，工作台102固定安装在支柱103上，检测板104上还固定安装有防护连杆114，防护连杆114的一端与防护伸缩电缸113的伸缩杆活动连接，防护伸缩电缸113的伸缩筒与工作台102活动连接，并且在工作台102上还固定安装有用于限制防护连杆114转动角度的限位柱115，限位柱115与防护连杆114接触配合。
如图5-图14所示，还包括夹持组件，夹持组件包括夹持台201，夹持台201上开设有三个夹持柱滑动槽2011，三个夹持柱滑动槽2011内均滑动安装有夹持柱203，夹持台201固定安装在固定桶202上，固定桶202上转动安装有限位滑架支撑板205，限位滑架支撑板205上固定安装有三个与夹持柱203滑动配合的限位滑架204，固定桶202转动安装在固定桶旋转座208上，固定桶旋转座208上开设有游动滑槽2081，游动滑槽2081内滑动安装有浮动转轴211，浮动转轴211上固定安装有八个转动拉杆212，每个转动拉杆212上均滑动安装有离心摩擦传动块214，固定桶旋转座208固定安装在固定支架215上，固定支架215上开设有移动槽2151，限位滑架支撑板205上设置有齿形，固定桶202上固定安装有夹持驱动电机207，夹持驱动电机207的输出轴上固定安装有夹持驱动齿轮206，夹持驱动齿轮206与限位滑架支撑板205相啮合，固定桶202上设置有齿形，转动拉杆212上环绕有转动弹簧213，转动弹簧213的两端分别与离心摩擦传动块214和转动拉杆212相固定，固定桶旋转座208上转动安装有旋转齿轮209，旋转齿轮209与固定桶202相啮合，八个离心摩擦传动块214与旋转齿轮209通过传动带210传动连接，固定支架215上通过浮动复位杆218滑动安装有旋转驱动电机216，旋转驱动电机216的输出轴与浮动转轴211相固定，浮动复位杆218上环绕有浮动复位簧217，浮动复位簧217的两端分别与旋转驱动电机216和固定支架215固定连接，旋转驱动电机216的输出轴与移动槽2151滑动配合，夹持台201和固定桶202滑动配合在工作罩101中，工作罩101固定安装在工作台102上，并且工作罩101上开设有进气孔1011，工作台102上固定安装有升降电缸219，升降电缸219的伸缩杆与固定支架215相固定。
本发明公开的一种航空发动机叶片涡流检测装置及损伤定位方法的工作原理如下：在使用时，将发动机叶片3摆放在工作罩101的中间，然后控制升降电缸219伸缩杆的伸出，此时升降电缸219的伸缩杆会带动固定支架215向上移动(通过固定桶旋转座208、固定桶202)，此时夹持台201就会向上移动，使得夹持台201的上表面与工作罩101的上表面平齐，同时三个夹持柱203移动到的中间(根据发动机叶片3的形状，在夹持柱203上安装适当的夹具，使其发动机叶片3可以稳定的夹持住，如图7所示，展示的为发动机叶片3的中心为圆形)，然后控制夹持驱动电机207转动，夹持驱动电机207的输出轴就会带动夹持驱动齿轮206转动，夹持驱动齿轮206转动就会带动限位滑架支撑板205转动，限位滑架支撑板205转动就会带动限位滑架204转动，限位滑架204转动就会带动三个夹持柱203彼此远离或者靠近，此时需要彼此远离，使得发动机叶片3可以固定在夹持柱203上，然后在发动机叶片3上用笔画个标记，此时启动旋转驱动电机216，旋转驱动电机216的输出轴带动浮动转轴211转动，浮动转轴211通过转动拉杆212带动离心摩擦传动块214转动，离心摩擦传动块214通过传动带210带动旋转齿轮209转动，旋转齿轮209转动就会带动固定桶202转动，固定桶202转动就会带动夹持台201转动，夹持台201转动就会通过夹持柱203带动发动机叶片3转动，发动机叶片3在转动的时候，发动机叶片3上的标记也会跟随转动，通过视觉传感器111观察标记的旋转运动路径是否出现偏心，从而判断发动机叶片3的质量分布情况，具体的，旋转驱动电机216启动时，旋转驱动电机216的输出轴会带动浮动转轴211转动，浮动转轴211转动就会带动转动拉杆212转动，转动拉杆212转动就会带动离心摩擦传动块214转动，低速转动时，离心摩擦传动块214所受到的离心力不会压缩转动弹簧213，当高速时，离心摩擦传动块214所受到的离心力就会将转动弹簧213压缩，此时离心摩擦传动块214会沿着转动拉杆212向外滑动，因此高速时离心摩擦传动块214转动带动旋转齿轮209转动的传动比大于低速时离心摩擦传动块214转动带动旋转齿轮209转动的传动比，实现了自适应传动比的功能，提高了旋转驱动电机216的启动效率。控制防护伸缩电缸113的伸缩即可通过防护连杆114控制检测板104的摆动，防止在安装发动机叶片3时碰撞到探头109，通过控制定位电机110的启动，定位电机110的输出轴会带动其中一个带轮106转动，然后带动移动带107转动，移动带107转动会带动滑杆108沿着移动带107的路径移动(只需要使滑杆108的移动路径为L形即可)，滑杆108移动会带动探头109移动，探头109在工作时通有交变电流，从而建立交变磁场，该交变磁场通过发动机叶片3，并与发动机叶片3发生电磁感应，在发动机叶片3内建立涡流。发动机叶片3中的涡流也会产生自己的磁场，涡流磁场的作用会改变原磁场(探头109)的强弱，进而导致探头109的电压和阻抗发生改变。因此当发动机叶片3出现缺陷或发动机叶片3的材料发生变化时，将影响到发动机叶片3内涡流的强度和分布，涡流的变化又引起了探头109电压和阻抗的变化，因此就可以知道发动机叶片3内是否存在缺陷，通过控制探头109的移动和发动机叶片3的旋转即可实现对发动机叶片3的各个位置进行损伤定位。

Claims (9)

1.一种航空发动机叶片涡流检测装置，其特征在于：包括定位组件，所述定位组件包括检测板(104)，检测板(104)上转动安装有四个带轮(106)，四个带轮(106)通过移动带(107)传动连接，所述检测板(104)上设置有滑轨(1041)，滑轨(1041)内滑动安装有滑杆支架(105)，滑杆支架(105)上滑动安装有滑杆(108)，滑杆(108)上固定安装有活动座(112)，所述活动座(112)转动安装在移动带(107)上，所述滑杆(108)上固定安装有探头(109)；
还包括夹持组件，所述夹持组件包括夹持台(201)，夹持台(201)上开设有三个夹持柱滑动槽(2011)，三个夹持柱滑动槽(2011)内均滑动安装有夹持柱(203)，所述夹持台(201)固定安装在固定桶(202)上，所述固定桶(202)上转动安装有限位滑架支撑板(205)，限位滑架支撑板(205)上固定安装有三个与夹持柱(203)滑动配合的限位滑架(204)，所述固定桶(202)转动安装在固定桶旋转座(208)上，固定桶旋转座(208)上开设有游动滑槽(2081)，游动滑槽(2081)内滑动安装有浮动转轴(211)，浮动转轴(211)上固定安装有八个转动拉杆(212)，每个转动拉杆(212)上均滑动安装有离心摩擦传动块(214)，所述固定桶旋转座(208)固定安装在固定支架(215)上，固定支架(215)上开设有移动槽(2151)。
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片涡流检测装置，其特征在于：其中一个所述的带轮(106)固定安装在定位电机(110)的输出轴上，所述定位电机(110)固定安装在检测板(104)上，所述检测板(104)上还固定安装有视觉传感器(111)。
3.根据权利要求2所述的一种航空发动机叶片涡流检测装置，其特征在于：所述检测板(104)转动安装在工作台(102)上，工作台(102)固定安装在支柱(103)上，所述检测板(104)上还固定安装有防护连杆(114)，防护连杆(114)的一端与防护伸缩电缸(113)的伸缩杆活动连接，防护伸缩电缸(113)的伸缩筒与工作台(102)活动连接，并且在所述工作台(102)上还固定安装有用于限制防护连杆(114)转动角度的限位柱(115)，限位柱(115)与防护连杆(114)接触配合。
4.根据权利要求3所述的一种航空发动机叶片涡流检测装置，其特征在于：所述限位滑架支撑板(205)上设置有齿形，所述固定桶(202)上固定安装有夹持驱动电机(207)，夹持驱动电机(207)的输出轴上固定安装有夹持驱动齿轮(206)，夹持驱动齿轮(206)与限位滑架支撑板(205)相啮合，所述固定桶(202)上设置有齿形。
5.根据权利要求4所述的一种航空发动机叶片涡流检测装置，其特征在于：所述转动拉杆(212)上环绕有转动弹簧(213)，转动弹簧(213)的两端分别与离心摩擦传动块(214)和转动拉杆(212)相固定。
6.根据权利要求5所述的一种航空发动机叶片涡流检测装置，其特征在于：所述固定桶旋转座(208)上转动安装有旋转齿轮(209)，旋转齿轮(209)与固定桶(202)相啮合，八个所述离心摩擦传动块(214)与旋转齿轮(209)通过传动带(210)传动连接。
7.根据权利要求6所述的一种航空发动机叶片涡流检测装置，其特征在于：所述固定支架(215)上通过浮动复位杆(218)滑动安装有旋转驱动电机(216)，旋转驱动电机(216)的输出轴与浮动转轴(211)相固定，所述浮动复位杆(218)上环绕有浮动复位簧(217)，浮动复位簧(217)的两端分别与旋转驱动电机(216)和固定支架(215)固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种航空发动机叶片涡流检测装置，其特征在于：所述旋转驱动电机(216)的输出轴与移动槽(2151)滑动配合，所述夹持台(201)和固定桶(202)滑动配合在工作罩(101)中，所述工作罩(101)固定安装在工作台(102)上，并且工作罩(101)上开设有进气孔(1011)，所述工作台(102)上固定安装有升降电缸(219)，升降电缸(219)的伸缩杆与固定支架(215)相固定。
9.一种航空发动机叶片的损伤定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、构建并记录探头(109)的移动轨迹坐标，将探头(109)移动至发动机叶片(3)上方；
S2、使其探头(109)从发动机叶片(3)的边缘沿着发动机叶片(3)的径向移动至中心；
S3、旋转发动机叶片(3)2～5°；
S4、将探头(109)从发动机叶片(3)的中心沿着发动机叶片(3)的径向移动至边缘；
S5、重复S2-S4至发动机叶片(3)旋转到360°时，停止发动机叶片(3)的旋转；
S6、在S2-S5中探头(109)的电压和阻抗是否发生改变；
S7、标记探头(109)的电压和阻抗发生变化时的轨迹坐标。
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