CN216669266U - 带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，其包括：沿轴向和径向相对安装定位的遥测静子和遥测转子，双支点支撑结构和双磨盘结构，双支点支撑结构的转轴一端安装在遥测转子上，双磨盘结构的一端部与双支点支撑结构的转轴的另一端通过法兰连接，双磨盘结构的另一端部与航空发动机高压转子连接，通过双支点支撑结构和双磨盘结构将遥测转子和航空发动机高压转子转接在一起。本实用新型根据遥测系统特点，结合发动机结构设计遥测系统的转接结构，可满足民用航空发动机核心机的大型遥测系统，与发动机结构的转接功能。其可以补偿转子运行中的偏心，同时支撑结构保证了系统的刚度，满足遥测系统转子在高速旋转过程中的稳定性。

Description

带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统

技术领域

本实用新型涉及航空发动机领域，特别涉及一种带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统。

背景技术

在航空发动机领域中，遥测系统为国际、国内常用的无线转子动态信号传输使用的测试设备，用于将高速旋转的转子上的温度、压力、应变等动态信号，通过天线系统引出至地面接收。

遥测系统的装机部分一般分为转子系统和静子系统，转子系统包括转子天线和发射机及电路板等插接部分，一般为集成设计，可采集转子信号并利用转子天线系统载波发射，同时可接收地面控制信号。其采集方法一般为将转子上布置的各类型传感器产生的电信号，通过引线连接至电路板上，传递至遥测系统转子部分。

遥测静子系统一般可接受载波信号并通过地面设备接收采集，数据重构并转化成对应的物理量，再进行处理、分析、存储。

由于遥测系统安装需求，对于环境的振动、温度等均较为苛刻，根据航空发动机和遥测系统安装需求的结构特点，为获得精确的测量数据，需放置在发动机内转静子相对近距离、且相对位移较小的位置。

国内现有的测量技术，一般对航空发动机的高压转子进行相关测试，并将系统装机部分布置于环境条件较好的压气机轴前端位置安装，且为保证转子动力学要求，多为小型结构，直接刚性连接至轴端，并在临近机匣上布置静子安装结构，且测点数量一般多为40个测点以内。

根据上述现有结构，目前开展民用航空发动机的高压转子测试主要存在以下困难：

一、高压转子转速高，测点较多导致整个遥测转子较大，质量较重，若直接刚性连接至发动机轴上，难以满足转子动力学设计要求，需设计转接支撑结构。

二、发动机运行中，转静子相对窜动和偏心量大，不利于遥测系统的信号传输稳定。

三、发动机需要加温加压试验和高空试验等状态下，环境温度较高可能对遥测系统产生破坏。

四、转子安装状态及试验过程状态难以判断。

有鉴于此，本申请发明人设计了一种带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，以期克服上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中遥测转子较大，质量较重，转静子相对窜动和偏心量大等缺陷，提供一种带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，其特点在于，所述带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统包括：沿轴向和径向相对安装定位的遥测静子和遥测转子，双支点支撑结构和双磨盘结构，所述双支点支撑结构的转轴一端安装在所述遥测转子上，所述双磨盘结构的一端部与所述双支点支撑结构的转子的轴的另一端通过法兰连接，所述双磨盘结构的另一端部与航空发动机高压转子连接，通过所述双支点支撑结构和所述双磨盘结构将所述遥测转子和所述航空发动机高压转子转接在一起。

根据本实用新型的一个实施例，所述双支点支撑结构为两个球轴承，用于支撑所述遥测转子。

根据本实用新型的一个实施例，所述双磨盘结构的另一端部设置有一花键套齿，通过所述花键套齿与所述航空发动机高压转子连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述花键套齿为直齿结构。

根据本实用新型的一个实施例，所述双磨盘结构包括双磨盘连花键轴、第一磨盘和第二磨盘，所述第一磨盘和所述第二磨盘相互间隔地安装在所述双磨盘连花键轴上。

根据本实用新型的一个实施例，所述双磨盘结构还包括法兰盘，所述法兰盘设置在所述双磨盘连花键轴的一端部，通过所述法兰盘与所述遥测转子的轴连接，所述双磨盘连花键轴的另一端部与所述花键套齿连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一磨盘和所述第二磨盘为中空磨盘。

根据本实用新型的一个实施例，所述航空发动机高压转子信号测量系统还包括支撑支架和冷却罩，所述冷却罩安装在所述遥测静子和所述遥测转子的外部，所述支撑支架安装在所述冷却罩和所述航空发动机的外壳之间。

根据本实用新型的一个实施例，所述双支点支撑结构的轴承座内部开设有均匀的轴向开孔，所述轴向开孔内设置有多条空气流道，冷却气穿过所述双支点支撑结构的轴承座内部，经所述遥测转子天线和所述遥测静子天线之间的间隙，吹至所述冷却罩的内部，再由所述冷却罩的中心排气孔处排出。

根据本实用新型的一个实施例，所述航空发动机高压转子信号测量系统还包括静止支架，所述静止支架安装在所述遥测静子和所述航空发动机之间。

根据本实用新型的一个实施例，所述静止支架上设置有观察窗口，用于观察转子的安装变形及安装对中性状态。

根据本实用新型的一个实施例，所述静止支架上设置位移传感器。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，根据遥测系统特点，结合发动机结构设计遥测系统的转接结构，具有如下诸多优势：

一、可满足民用航空发动机核心机的大型遥测系统，与发动机结构的转接功能。

二、设计了双支点支撑结构，后端用花键连接传递发动机扭矩，中间使用双磨盘的结构，可补偿转子运行中的偏心，同时外面设置了支撑结构，保证了系统的刚度，满足遥测系统转子在高速旋转过程中的稳定性。

三、设计的冷却结构保证安装环境集中换热，并设计冷却罩，隔离对流热和辐射热。

四、可视化转子检查和实时转子振动监测设计。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为本实用新型带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统的结构示意图。

图2为本实用新型带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统的分解图。

图3为本实用新型带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统中支撑支架的结构示意图一。

图4为本实用新型带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统中支撑支架的结构示意图二。

图5为本实用新型带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统中支撑支架的安装示意图。

图6为本实用新型带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统中支撑支架、冷却罩和总支撑盘的分解图。

图7为本实用新型带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统中双磨盘结构的结构示意图。

图8为本实用新型带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统中双磨盘结构的轴向剖视图。

图9为本实用新型带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统中冷却气的流动路径示意图。

图10为本实用新型带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统中位移传感器的安装示意图。

图11为本实用新型带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统中冷气的流动方向示意图。

【附图标记】

遥测静子 10

遥测转子 20

双支点支撑结构 30

双磨盘结构 40

花键套齿 50

双磨盘连花键轴 41

第一磨盘 42

第二磨盘 43

法兰盘 44

支撑支架 60

冷却罩 70

总支撑盘 100

静止支架 80

位移传感器 81

轴承外环挡圈 200

轴承座 210

气流冷却孔板 220

转轴 230

双轴承外环定位套 240

双轴承内环定位件 250

推力球轴承 260

防尘挡盖 270

轴承内环挡圈 280

锁紧螺母带防转锁片 290

转轴转接段 300

双磨盘轴 310

发动机转轴 320

具体实施方式

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

现在将详细参考附图描述本实用新型的实施例。现在将详细参考本实用新型的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。

此外，尽管本实用新型中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本实用新型说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。

此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本实用新型。

如图1至图11所示，本实用新型公开了一种带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，转接装置作为航空发动机高压转子温度、应变、压力等动态信号测试的传输中间装置。航空发动机核心机部件通常由中介机匣、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、级间机匣及尾喷管组成。本发明改进了用于遥测系统与高压压气机的前轴端的转静子结构的转接装置。

所述带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统包括：沿轴向和径向相对安装定位的遥测静子10和遥测转子20，双支点支撑结构30和双磨盘结构40。其中，遥测静子10和遥测转子20之间具有安装定位要求，将双支点支撑结构30安装在遥测转子20的轴上，双磨盘结构40的一端部与遥测转子20的轴连接，另一端部与航空发动机高压转子连接，通过双支点支撑结构30和双磨盘结构40将遥测转子20和所述航空发动机高压转子转接在一起。

进一步具体地，如图2所示，本实用新型带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统还包括轴承外环挡圈200、轴承座210、气流冷却孔板220、转轴230、双轴承外环定位套240、双轴承内环定位件250、推力球轴承260、防尘挡盖270、轴承内环挡圈280、锁紧螺母带防转锁片290、转轴转接段300、双磨盘轴310、轴端套齿(即花键套齿50)和发动机转轴320。

优选地，双支点支撑结构30为两个球轴承，用于支撑遥测转子20。这种结构在遥测转子轴上设计两个球轴承对转子进行支撑，由于球轴承可承受较大的轴向和径向载荷，可控制转子静子相对的间隙变化量。双轴承(例如推力球轴承260)与轴承座210之间装有设计的气流冷却孔板220，两个轴承内外环内部安装有定位套，两端外部均由安装挡圈安装夹紧，轴后端使用螺母把紧，并安装有防转锁片。

双磨盘结构40的另一端部设置有一花键套齿50，通过花键套齿50与所述航空发动机高压转子连接，用于传递发动机扭矩。此处花键套齿50优选为直齿结构，可传递更大的扭矩。

优选地，双磨盘结构40包括双磨盘连花键轴41、第一磨盘42和第二磨盘43，将第一磨盘42和第二磨盘43相互间隔地安装在双磨盘连花键轴41上。

进一步地，双磨盘结构40还包括法兰盘44，将法兰盘44设置在双磨盘连花键轴41的一端部，通过法兰盘44与遥测转子20的轴连接，双磨盘连花键轴41的另一端部与花键套齿50连接。

其中，第一磨盘42和第二磨盘43可以优选为中空磨盘，设计成中空结构。中空磨盘结构，可抗一定的挤压和拉伸，同时可对转子的偏心和不对中性提供补偿。

更优选地，如图3至图5所示，所述航空发动机高压转子信号测量系统还包括支撑支架60和冷却罩70，冷却罩70安装在遥测静子10和遥测转子20的外部，支撑支架60安装在冷却罩70和所述航空发动机的总支撑盘100之间，支撑支架60与总支撑盘100连接为一体。支撑支架60采用了对开的结构，并在两侧使用各3颗精密螺栓定位安装。

在系统外部设计支撑支架60的结构，支撑结构采用精密的对开安装孔，半环面应安装至少3处精密螺栓定位，对安装有精密的定位性，同时安装边的轴向3处连接可有效防止对开盘在轴向的扭曲，并增强了系统整体的刚性，轴向的两处连接防止了由于系统整体轴向悬臂尺寸过长，从而引发的振动过大现象。同时也为冷却罩70安装提供了连接接口，同时在安装中可以使用刚性调节垫片，根据安装的实际情况测量配磨调节垫片厚度，保证前后安装面均保持牢固稳定，并防止了加工工程中产生加工的厚度偏差。

如图9所示，本申请带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统还设计了独立冷却结构，在双支点支撑结构30的轴承座内部开设有均匀的轴向开孔，所述轴向开孔内设置有多条空气流道(如图11所示)，冷却气穿过双支点支撑结构30的轴承座内部，经所述遥测转子天线和所述遥测静子天线之间的间隙，吹至冷却罩70的内部。

通过上述结构，可以有效地引气穿过轴承座内部，内部均匀周向开孔，孔内设置多条空气流道，如图9所示，从而提高换热面积加强换热，冷却气经遥测转子静子天线之间的间隙，吹至冷却罩70内部，从而并保护遥测转子，从冷却罩中心孔处排至系统外部。同时冷却罩70可隔离外部的对流热和辐射热，减小由于高空试验或加温加压的环境对遥测系统的影响。

所述航空发动机高压转子信号测量系统还包括静止支架80，静止支架80安装在遥测静子10和所述航空发动机之间。

另外，还可以在静止支架80上设置有观察窗口(图中未示)，用于观察转子的变形状态。这样可以在安装时通过窗口观察转子的变形状态，对转子连接安装的初始不对中量有直观可控的功能，同时在静子上设置位移传感器。可在实验中实时监测转子的振动情况，并及时提供报警。或者，还可以在静止支架80上设置位移传感器81。

根据上述结构描述，本实用新型航空发动机高压转子信号测量系统，依据遥测系统及发动机的结构特点，充分考虑信号传输的稳定性，设计的遥测设备转接结构，可满足用于民用航空发动机试验件需求120测点遥测系统的高压转子轴端安装的转接结构，设计了有较大承载能力的双支点支撑结构，通过双磨盘的结构补偿了转子的偏心量，末端通过花键套齿结构传递发动机扭矩。

所述信号测量系统既避免了遥测系统转子过重对转子动力学的影响，又避免了转子偏心及窜动的位移对信号传输质量的影响。所述信号测量系统设计了外端支撑结构，为系统提供了系统的刚性支撑。同时在相对苛刻的试验环境之中，设计了冷却流路方案，保证了设备的安全性，满足了安装结构需求和民用航空发动机的转子测试需求。

综上所述，本实用新型带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，根据遥测系统特点，结合发动机结构设计遥测系统的转接结构，具有如下诸多优势：

一、可满足民用航空发动机核心机的大型遥测系统，与发动机结构的转接功能。

二、设计了双支点支撑结构，后端用花键连接传递发动机扭矩，中间使用双磨盘的结构，可补偿转子运行中的偏心，同时外面设置了支撑结构，保证了系统的刚度，满足遥测系统转子在高速旋转过程中的稳定性。

三、设计的冷却结构保证安装环境集中换热，并设计冷却罩，隔离对流热和辐射热。

四、可视化转子检查和实时转子振动监测设计。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，其特征在于，所述带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统包括：沿轴向和径向相对安装定位的遥测静子和遥测转子，双支点支撑结构和双磨盘结构，所述双支点支撑结构的转轴一端安装在所述遥测转子上，所述双磨盘结构的一端部与所述双支点支撑结构的转轴的另一端通过法兰连接，所述双磨盘结构的另一端部与航空发动机高压转子连接，通过所述双支点支撑结构和所述双磨盘结构将所述遥测转子和所述航空发动机高压转子转接在一起。

2.如权利要求1所述的带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，其特征在于，所述双支点支撑结构为两个球轴承，用于支撑所述遥测转子。

3.如权利要求2所述的带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，其特征在于，所述双磨盘结构的另一端部设置有一花键套齿，通过所述花键套齿与所述航空发动机高压转子连接。

4.如权利要求3所述的带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，其特征在于，所述花键套齿为直齿结构。

5.如权利要求3所述的带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，其特征在于，所述双磨盘结构包括双磨盘连花键轴、第一磨盘和第二磨盘，所述第一磨盘和所述第二磨盘相互间隔地安装在所述双磨盘连花键轴上。

6.如权利要求5所述的带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，其特征在于，所述双磨盘结构还包括法兰盘，所述法兰盘设置在所述双磨盘连花键轴的一端部，通过所述法兰盘与所述遥测转子的轴连接，所述双磨盘连花键轴的另一端部与所述花键套齿连接。

7.如权利要求5所述的带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，其特征在于，所述第一磨盘和所述第二磨盘为中空磨盘。

8.如权利要求1所述的带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，其特征在于，所述航空发动机高压转子信号测量系统还包括支撑支架和冷却罩，所述冷却罩安装在所述遥测静子和所述遥测转子的外部，所述支撑支架安装在所述冷却罩和所述航空发动机的外壳之间。

9.如权利要求8所述的带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，其特征在于，所述双支点支撑结构的轴承座内部开设有均匀的轴向开孔，所述轴向开孔内设置有多条空气流道，冷却气穿过所述双支点支撑结构的轴承座内部，经所述遥测转子天线和所述遥测静子天线之间的间隙，吹至所述冷却罩的内部，再由所述冷却罩的中心排气孔处排出。

10.如权利要求1所述的带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，其特征在于，所述航空发动机高压转子信号测量系统还包括静止支架，所述静止支架安装在所述遥测静子和所述航空发动机之间。

11.如权利要求10所述的带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，其特征在于，所述静止支架上设置有观察窗口，用于观察转子的安装变形及安装对中性状态。

12.如权利要求10所述的带转接装置的航空发动机高压转子信号测量系统，其特征在于，所述静止支架上设置位移传感器。

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