一種接觸式葉尖間隙測量裝置及其測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種接觸式葉尖間隙測量裝置及其測量方法。所述接觸式葉尖間隙測量裝置包括安裝座和測量組件，所述測量組件包括測量嘴、壓緊螺母、刮磨介質(zhì)。所述接觸式葉尖間隙測量裝置，結(jié)構(gòu)簡單，加工難度低，易實現(xiàn)；整個測量裝置體積小便于安裝，費用低且材料來源廣泛?；谒鲅b置，本發(fā)明通過葉尖刮磨石墨棒的方法，直接測量葉尖間隙，將本發(fā)明裝置和方法應(yīng)用于壓氣機部件可測量出不同位置的熱態(tài)間隙，安全可靠，精度高。
【專利說明】
一種接觸式葉尖間隙測量裝置及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及壓氣機技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及到一種接觸式葉尖間隙測量裝置及其測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代航空發(fā)動機設(shè)計時需要高效高裕度高壓比的壓氣機，壓氣機葉尖間隙對性能影響非常大。英國R.R公司研究表明，葉尖間隙增加葉片長度1%，效率約降低1.5%，耗油率約增加2%，因此需要精細設(shè)計轉(zhuǎn)靜子間間隙，可以使發(fā)動機處于最佳工作狀態(tài)。目前，葉尖間隙的測量方法主要有渦電流法、激光光學(xué)法、電容法、超聲波、X-射線法、微波法等，這些方法都是測量葉尖與機匣間聲波、光、電容等變化測量葉尖間隙。
[0003]由于航空發(fā)動機處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，為安全考慮，現(xiàn)有測量手段大部分為非接觸式測量方法，這些非接觸式測量方法需要復(fù)雜且昂貴的測量工具，有些方法測量前需要精細的校準和安裝，耗費較多的時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有葉尖間隙測量裝置和測量技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、測量精度高、加工工藝要求低、成本低、安全可靠、使用簡便的接觸式葉尖間隙測量裝置。
[0005]本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是基于所述裝置提供一種接觸式葉尖間隙測量方法。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
提供一種接觸式葉尖間隙測量裝置，包括安裝座和測量組件，所述測量組件包括測量嘴、壓緊螺母、刮磨介質(zhì)；
所述測量嘴包括依次連接的第一工作段、第二工作段、第三工作段、第四工作段，所述第二工作段的橫截面大于第一工作段、第三工作段、第四工作段的橫截面，所述測量嘴沿軸心設(shè)有收容通道，所述第一工作段與第二工作段之間設(shè)有第一退刀槽，所述第二工作段與第三工作段之間設(shè)有第二退刀槽，所述第一工作段和第三工作段的外表面設(shè)有螺紋，所述第四工作段的為外側(cè)面為錐面，所述第四工作段的底部至少設(shè)有兩條與第三工作段橫截面垂直的調(diào)節(jié)縫；
所述安裝座呈凹形，所述安裝座中心位置設(shè)有與收容通道直徑大小一致的通孔，所述安裝座的內(nèi)壁設(shè)有與第一工作段相適配連接的螺紋，所述安裝座與所述第一工作段相適配連接。
[0007]所述安裝座可以焊接或膠沾至機匣上。
[0008]所述壓緊螺母與所述第三工作段外表面螺紋、第四工作段外側(cè)面錐面相適配連接，所述壓緊螺母內(nèi)壁的下部設(shè)有與第三工作段外表面螺紋相適配連接的內(nèi)螺紋，所述壓緊螺母內(nèi)壁的上部設(shè)有與第四工作段外側(cè)面的錐面相適配的錐面； 所述刮磨介質(zhì)設(shè)于收容通道中且伸出通孔。
[0009]所述第四工作段上錐面角度A小于所述壓緊螺母內(nèi)壁上部錐面角度B。本發(fā)明在所述測量嘴頂部設(shè)置調(diào)節(jié)縫，且設(shè)置角度A小于角度B，可以很好地保證當壓緊螺母旋緊時壓緊石墨棒。
[0010]進一步地，所述測量嘴包括依次連接第一工作段、第二工作段、第三工作段、第四工作段為一整體，通過機加工成型。
[0011]進一步地，所述壓緊螺母與第二工作段上均設(shè)有鎖緊絲孔。
[0012]進一步地，所述調(diào)節(jié)縫的長度小于或等于第四工作段的長度。
[0013]進一步地，所述調(diào)節(jié)縫為四條。
[0014]為了使測量組件可以快速的安裝和拆卸，進一步地，所述第二工作段的橫截面為標準螺栓六邊形，所述標準螺栓六邊形為標準六角螺栓頭橫截面的形狀。
[0015]進一步地，所述測量嘴與刮磨介質(zhì)配合直徑間隙為0.1?0.15mm。此間隙既可以使石墨棒通過，同時也可以保證測量嘴變形后壓緊石墨棒。
[0016]進一步地，所述刮磨介質(zhì)為石墨棒。
[0017]進一步地，所述刮磨介質(zhì)可以采用鉛筆芯。
[0018]本發(fā)明同時提供一種接觸式葉尖間隙測量方法，基于所述測量裝置實現(xiàn)，該方法通過葉尖刮磨石墨棒的方法，直接測量葉尖間隙，具有結(jié)構(gòu)簡單、測量裝置小、安全可靠、費用低、測量精度高、推廣性好的優(yōu)點，適用于測量航空發(fā)動機葉尖間隙。
本發(fā)明所述接觸式葉尖間隙測量方法，包括以下步驟:
51.旋緊壓緊螺母將刮磨介質(zhì)固定于測量嘴中，再將測量組件安裝至安裝座上，并標記測量組件的擰緊位置，測量組件與安裝座裝配完成以后整體設(shè)置于機匣上的裝配槽中，然后打磨刮磨介質(zhì)頂部與機匣流道齊平，取出測量組件后測量第二工作段下端面到刮磨介質(zhì)頂部的長度記為Λ1;
52.調(diào)整好刮磨介質(zhì)長度，調(diào)整到保證葉尖能刮磨到刮磨介質(zhì)，并在刮磨介質(zhì)頂部進行著色處理，再次安裝測量組件至擰緊位置，旋轉(zhuǎn)葉輪轉(zhuǎn)子多圈后，取出測量組件后測量第二工作段下端面到刮磨介質(zhì)頂部長度記為Λ2，Λ2-Λ1為測量位置的冷態(tài)間隙；
53.將刮磨介質(zhì)頂部著色后，再次安裝好測量組件至同一擰緊位置，并用鎖緊絲孔鎖緊；當發(fā)動機完成工作后，取取出測量組件后測量第二工作段下端面到刮磨介質(zhì)頂部的長度記為Λ3; Λ3-Λ1為測量位置的熱態(tài)間隙，Λ2-Λ3為測量位置的轉(zhuǎn)子變形量。
[0019 ]進一步地，所述測量方法中的刮磨介質(zhì)為石墨棒。
[0020]進一步地，所述刮磨介質(zhì)可以采用鉛筆芯。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明突破了現(xiàn)有技術(shù)的局限和技術(shù)定勢，首次提出了一種接觸式的葉尖間隙測量原理以及裝置和方法，為更方便、科學(xué)準確地測量航空發(fā)動機葉尖間隙做出重要的貢獻。
本發(fā)明提供所述接觸式葉尖間隙測量裝置，包括安裝座、測量組件，所述測量組件包括測量嘴、壓緊螺母、刮磨介質(zhì)，所述測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，加工難度非常低，易實現(xiàn);整個測量裝置體積小便于安裝;本發(fā)明科學(xué)利用石墨棒作為刮磨介質(zhì)，石墨線膨脹系數(shù)小，因此測量精度高;石墨能耐高溫，可以推廣至渦輪的間隙測量，而且費用低且材料來源廣泛。
[0022]本發(fā)明所述接觸式葉尖間隙測量方法由于為接觸式測量，采用了石墨棒為刮磨介質(zhì)，利用葉尖與石墨棒之間的刮磨，測量第二工作段下端面到刮磨介質(zhì)頂部的長度Λ，從而達到測量葉尖間隙的目的；另外由于石墨線膨脹系數(shù)小，刮磨效果好，因此使得測量精度更高;并且石墨耐高溫，因此可以推廣至渦輪的間隙測量。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為所述測量嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為所述壓緊螺母的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4為所述測量嘴的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖5為所述壓緊螺母的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖中:1.機匣，2.安裝座，3.測量嘴，4.壓緊螺母，5.石墨棒，6.第一工作段，7.第二工作段，8.第三工作段，9.第四工作段，10.第一退刀槽，11.第二退刀槽，12.螺紋，13.收容通道，14.通孔，15.錐面，16.調(diào)節(jié)縫，17.裝配槽，18.鎖緊絲孔，19.內(nèi)螺紋，20.石墨棒頂部，21.測量組件。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的說明。其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實物圖，不能理解為對本專利的限制;為了更好地說明本發(fā)明的實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸;對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。
[0030]實施例1
如附圖1?5所示，本實施例提供一種接觸式葉尖間隙測量裝置，包括安裝座2、測量組件21，測量組件21包括測量嘴3、壓緊螺母4、刮磨介質(zhì)；
測量嘴3包括依次連接的第一工作段6、第二工作段7、第三工作段8、第四工作段9，第二工作段7的橫截面大于第一工作段6、第三工作段8、第四工作段9的橫截面，測量嘴3沿軸心設(shè)有收容通道13，第一工作段6與第二工作段7之間設(shè)有第一退刀槽10，第二工作段7與第三工作段8之間設(shè)有第二退刀槽11，第一工作段6和第三工作段8外表面上設(shè)有螺紋12，第四工作段9的為外側(cè)面為錐面15，第四工作段9的底部設(shè)有四條與第三工作段8橫截面垂直的調(diào)節(jié)縫16;
安裝座2呈凹形，安裝座2中心位置設(shè)有與收容通道13直徑大小一致的通孔14，安裝座2的內(nèi)壁設(shè)有與第一工作段6相適配連接的螺紋12，安裝座2與第一工作段6相適配連接；安裝座2可以焊接或膠沾至機匣I上。
[0031]壓緊螺母4與第三工作段8外表面螺紋12、第四工作段9外側(cè)面錐面15相適配連接，壓緊螺母4內(nèi)壁的下部設(shè)有與第三工作段8外表面螺紋12相適配連接的內(nèi)螺紋19，壓緊螺母4內(nèi)壁的上部設(shè)有與第四工作段9外側(cè)面的錐面15相適配的錐面15;
刮磨介質(zhì)設(shè)于收容通道13中且伸出通孔14，第四工作段9上錐面15角度A小于壓緊螺母4內(nèi)壁上部錐面15角度B;測量嘴3為一整體，通過整體機加而成;壓緊螺母4與第二工作段7上均設(shè)有鎖緊絲孔18;調(diào)節(jié)縫16的長度小于或等于第四工作段9的長度;調(diào)第二工作段7的橫截面為標準螺栓六邊形;測量嘴3與刮磨介質(zhì)配合直徑間隙為0.1?0.15mm;刮磨介質(zhì)為石墨棒5。
[0032]本發(fā)明接觸式葉尖間隙測量裝置，包括安裝座2、測量組件21，測量組件21包括測量嘴3、壓緊螺母4、刮磨介質(zhì)，測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，加工難度低，易實現(xiàn);整個測量裝置體積小便于安裝，費用低且材料來源廣泛。
[0033]基于所述裝置，本發(fā)明提供一種接觸式葉尖間隙測量方法，其方法如下:
51.旋緊壓緊螺母4將石墨棒5固定于測量嘴3中，再將測量組件21安裝至安裝座2上，并標記測量組件21的擰緊位置，測量組件21與安裝座2裝配完成以后整體設(shè)置于機匣上的裝配槽17中，然后打磨石墨棒頂部20與機匣I流道齊平，取出測量組件21后測量第二工作段7下端面到石墨棒頂部20的長度記為Λ1;
52.調(diào)整好石墨棒5長度，調(diào)整到保證葉尖能刮磨到石墨棒5，并在石墨棒頂部20進行著色處理，再次安裝測量組件21至擰緊位置，旋轉(zhuǎn)葉輪轉(zhuǎn)子多圈后，取出測量組件21后測量第二工作段7下端面到石墨棒頂部20長度記為Λ2，Λ2-Λ1為測量位置的冷態(tài)間隙；
53.將石墨棒頂部20著色后，再次安裝好測量組件21至同一擰緊位置，并用鎖緊絲孔18鎖緊；當發(fā)動機完成工作后，取取出測量組件21后測量第二工作段7下端面到石墨棒頂部20的長度記為Λ3; Λ3-Λ1為測量位置的熱態(tài)間隙，Λ2-Λ3為測量位置的轉(zhuǎn)子變形量。
[0034]本發(fā)明接觸式葉尖間隙測量方法由于為接觸式測量，采用了石墨棒5為刮磨介質(zhì)，利用葉尖與石墨棒5之間的刮磨，測量第二工作段7下端面到刮磨介質(zhì)頂部的長度Λ，從而達到測量葉尖間隙的目的；另外由于石墨線膨脹系數(shù)小，刮磨效果好，因此使得測量精度更高;并且石墨耐高溫，因此可以推廣至渦輪的間隙測量。
[0035]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種接觸式葉尖間隙測量裝置，其特征在于，包括安裝座和測量組件，所述測量組件包括測量嘴、壓緊螺母、刮磨介質(zhì)； 所述測量嘴包括依次連接的第一工作段、第二工作段、第三工作段、第四工作段，所述第二工作段的橫截面大于第一工作段、第三工作段、第四工作段的橫截面，所述測量嘴沿軸心設(shè)有收容通道，所述第一工作段與第二工作段之間設(shè)有第一退刀槽，所述第二工作段與第三工作段之間設(shè)有第二退刀槽，所述第一工作段和第三工作段上外表面設(shè)有螺紋，所述第四工作段的為外側(cè)面為錐面，所述第四工作段的底部至少設(shè)有兩條與第三工作段橫截面垂直的調(diào)節(jié)縫； 所述安裝座呈凹形，所述安裝座中心位置設(shè)有與收容通道直徑大小一致的通孔，所述安裝座的內(nèi)壁設(shè)有與第一工作段相適配的螺紋，所述安裝座與所述第一工作段相適配； 所述壓緊螺母與所述第三工作段、第四工作段相適配，所述壓緊螺母內(nèi)壁的下部設(shè)有與第三工作段相適合的內(nèi)螺紋，所述壓緊螺母內(nèi)壁的上部與第四工作段相適配的錐面； 所述刮磨介質(zhì)設(shè)于收容通道中且伸出通孔； 所述第四工作段上錐面角度A小于所述壓緊螺母內(nèi)壁上部錐面角度B。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述接觸式葉尖間隙測量裝置，其特征在于，所述測量嘴包括依次連接第一工作段、第二工作段、第三工作段、第四工作段為一整體，通過整體機加而成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述接觸式葉尖間隙測量裝置，其特征在于，所述壓緊螺母與第二工作段上均設(shè)有鎖緊絲孔。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述接觸式葉尖間隙測量裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)縫的長度小于或等于第四工作段的長度。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述接觸式葉尖間隙測量裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)縫為四條。6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述接觸式葉尖間隙測量裝置，其特征在于，所述第二工作段的橫截面為標準螺栓六邊形。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述接觸式葉尖間隙測量裝置，其特征在于，所述測量嘴與刮磨介質(zhì)配合直徑間隙為0.1?0.15mm。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述接觸式葉尖間隙測量裝置，其特征在于，所述刮磨介質(zhì)為石墨棒;優(yōu)選鉛筆芯。9.一種接觸式葉尖間隙測量方法，其特征在于，是利用權(quán)利要求1?8任一項所述的測量裝置實現(xiàn)，所述測量方法包括以下步驟: 51.旋緊壓緊螺母將刮磨介質(zhì)固定于測量嘴中，再將測量組件安裝至安裝座上，并標記測量組件的擰緊位置，測量組件與安裝座裝配完成以后整體設(shè)置于機匣上的裝配槽中，然后打磨刮磨介質(zhì)頂部與機匣流道齊平，取出測量組件后測量第二工作段下端面到刮磨介質(zhì)頂部的長度記為Λ1; 52.調(diào)整好刮磨介質(zhì)長度，調(diào)整到保證葉尖能刮磨到刮磨介質(zhì)，并在刮磨介質(zhì)頂部進行著色處理，再次安裝測量組件至擰緊位置，旋轉(zhuǎn)葉輪轉(zhuǎn)子多圈后，取出測量組件后測量第二工作段下端面到刮磨介質(zhì)頂部長度記為Λ2，Λ2-Λ1為測量位置的冷態(tài)間隙； 53.將刮磨介質(zhì)頂部著色后，再次安裝好測量組件至同一擰緊位置，并用鎖緊絲孔鎖緊；當發(fā)動機完成工作后，取取出測量組件后測量第二工作段下端面到刮磨介質(zhì)頂部的長度記為Λ3; Λ3-Λ1為測量位置的熱態(tài)間隙，Λ2-Λ3為測量位置的轉(zhuǎn)子變形量。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的接觸式葉尖間隙測量方法，其特征在于，所述刮磨介質(zhì)為石墨棒;優(yōu)選鉛筆芯。
【文檔編號】G01B5/16GK105890488SQ201610385647
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】周威, 賀飛
【申請人】中國航空動力機械研究所