本發(fā)明屬于盤狀法蘭零件檢測設備，涉及一種轉子內(nèi)腔螺栓連接剛度檢測設備。

背景技術：

1、航空發(fā)動機轉子部分由各級輪盤、鼓筒、篦齒盤等盤狀法蘭零件通過螺栓連接而裝配完成，因此其螺栓連接的狀態(tài)是影響發(fā)動機裝配質量的重要因素，航空發(fā)動機工作時航空發(fā)動機轉子承受高載荷、高轉速、高溫度等各種極限工況，螺栓連接的狀態(tài)若存在非均勻性或分散性等問題則會導致發(fā)動機轉子產(chǎn)生額外振動與不平衡響應，從而影響航空發(fā)動機整體服役性能。因此對航空發(fā)動機中盤狀法蘭零件的螺栓裝配剛度檢測具有重要意義。

2、在現(xiàn)有螺栓剛度檢測技術中超聲檢測方法優(yōu)勢明顯，其可以在不破壞裝配體結構下在位在線完成無損檢測，同時具有較高的檢測精度，可選用為檢測設備的螺栓裝配剛度檢測方法。其中尤為重要的是為超聲測試工作在限制性轉子空間內(nèi)提供物理實現(xiàn)手段，因此需要對超聲探頭實現(xiàn)固定安裝與周向分度功能，實現(xiàn)對盤狀法蘭零件裝配的周向多螺栓組剛度檢測。

3、穆曉凱等在專利《一種基于固體耦合的界面剛度檢測裝置》中公開了一種基于固體耦合的界面剛度檢測裝置，該裝置使用電磁力與彈簧彈力共同為控制定位伸縮桿提供驅動，從而控制定位伸縮桿的伸縮動作，該過程存在力的沖擊現(xiàn)象容易造成加緊定位精度差的情況，該裝置的測試探頭需手動移動到指定位置后依靠磁力吸附在待測位置，同樣存在定位精度差的情況，該裝置整個測試過程自動化程度低，定位精度控制水平低；袁博等在專利《一種基于固體耦合的界面剛度檢測裝置》中公開了一種航空發(fā)動機盤鼓界面剛度的超聲檢測夾具，該裝置通過手動擰緊結構將夾具固定在法蘭盤外側，在加緊定位處放置測試探頭進行測試工作，該夾緊過程為手動操作定位精度低，且每檢測一個位置的螺栓需要釋放擰緊結構后轉移到新位置處再重復擰緊操作，定位重復性精度低，該裝置整體自動化水平低，定位精度控制水平低。

4、目前現(xiàn)有的的螺栓剛度檢測設備存在以下問題：

5、1)專用性差，沒用針對專門航空發(fā)動盤狀法蘭零件裝配的螺栓剛度檢測設備

6、2)可達性差，航空發(fā)動盤狀法蘭零件裝配轉子空間限制性強，測試設備容易與待測件產(chǎn)生干涉。

7、3)測試精度差，測試設備需要對轉子周向幾十個位置的螺栓進行檢測，測試過程中難以保證在不同位置測試螺栓剛度的精度。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種在強約束性空間內(nèi)進行測試的解決方案，涉及一種空間周向旋轉放置測試探頭的方法。該方法適用于類似轉子內(nèi)腔的強限制性空間，可實現(xiàn)對螺栓連接剛度等評價參數(shù)的自動化檢測。

2、本發(fā)明的技術方案：

3、一種轉子內(nèi)腔螺栓連接剛度檢測設備，包括夾緊模塊、升降模塊、回轉模塊、探頭測試模塊以及主體機架。這些模塊相互連接，確保有效的操作接觸。

4、主體機架由上下兩部分機架組成，包含機架上連接盤、機架下連接盤等結構以及公用的滑動花鍵軸等零部件。上下機架連接盤通過與其他模塊相連接，沿著公用花鍵軸實現(xiàn)軸向往復運動，具備兩個運動相位的自由狀態(tài)和安裝狀態(tài)終點。在自由狀態(tài)中，上下連接盤移動到相對位置最遠端，帶動其他模塊，保持整個裝置的自由狀態(tài)，從而最小化整體徑向體積。在安裝狀態(tài)中，上下機架連接盤移動到相對位置最近端，帶動其他模塊，保持整個裝置的安裝狀態(tài)，使得整體與轉子盤相對固定。

5、夾緊模塊設定在主體機架周圍以周向陣列的方式布置，包括卡爪連桿機構和由機架支撐的動力輸出端。動力輸出端采用下舵機，通過連接絲杠的旋轉產(chǎn)生軸向位移輸出量，帶動絲杠螺母軸向位移以實現(xiàn)機架上連接盤、機架下連接盤的相對和相向運動的運動位移。在自由狀態(tài)下，緊縮模塊卡爪連桿機構，使整個裝置的徑向收納尺寸最小化。在安裝狀態(tài)下，展開模塊卡爪連桿機構，固定測試裝置整體結構與被測試部位的相對位置，實現(xiàn)定心夾緊作用。夾緊模塊內(nèi)部包含軸承的可變卡爪連桿機構，可隨著主體機架上下部分的相對和相向運動發(fā)生相對變形。

6、升降模塊位于機架上連接盤的下端，包括運動機構支架和由支架支撐的動力輸出端，該輸出端采用電推桿中心桿，用于提供位移輸出。抬升模塊的主要功能是在機架主體和夾緊模塊工作狀態(tài)下，即在安裝狀態(tài)時，實現(xiàn)裝置上端回轉模塊與探頭測試模塊的抬升和下降狀態(tài)的切換。這表現(xiàn)為裝置機架上連接盤與機架下連接盤之間軸向長度的伸縮和上端平臺的升降動作。抬升模塊的運動將帶動平臺上的其他模塊，包括回轉模塊和探頭測試模塊，實現(xiàn)這些模塊的軸向位移，從而實現(xiàn)相應的功能。

7、回轉模塊包括運動機構和支架支撐的動力輸出端，該輸出端采用上舵機用于帶動滑動花鍵軸軸向旋轉扭矩。其主要功能是確?；剞D轉子相對于定子的穩(wěn)定回轉，以保持同軸度和回轉的穩(wěn)定性。在安裝狀態(tài)下，回轉模塊實現(xiàn)了裝置上回轉軸承及其安裝機構相對于整個裝置的周向旋轉動作。這將帶動旋轉平臺上的探頭測試模塊，實現(xiàn)周向分度旋轉功能，表現(xiàn)為剛度測試探頭在周向待測點的測量相位切換功能。此外回轉模塊還能在滑動花鍵軸上軸向移動，帶動與之相連的主體機架和抬升模塊，實現(xiàn)整體裝置的軸向尺寸變形功能，最終表現(xiàn)為夾緊模塊的位移輸入。

8、探頭測試模塊位于伸縮模塊的探頭下連接臂部分末端，由剛度測試探頭、緩沖部件和微調部件組成，旨在實現(xiàn)探頭的精確定位和保持穩(wěn)定的壓緊力，確保測量結構準確性和測量數(shù)據(jù)的平穩(wěn)性。剛度測試探頭與探頭活動件支架緊密固定，通過彈簧緩沖，可相對于固定部分支架進行直線運動。在升降模塊運動到位的工作狀態(tài)下，探頭測試模塊發(fā)揮作用，將位移輸入轉化為穩(wěn)定的壓緊力輸出，實現(xiàn)探頭的穩(wěn)定壓緊貼合動作。

9、本發(fā)明的有益效果：

10、(1)該測試裝置結構及其自動化控制系統(tǒng)適用于狹小、狹長等強限制性空間，通過搭載測試探頭，實現(xiàn)對螺母肉眼難以觸及的區(qū)域進行檢測。此系統(tǒng)實現(xiàn)了探頭的安放、壓緊、不同測試點間的切換以及軸向全部待測點的自動化測量功能。同時，裝置本身可以發(fā)生變形動作，實現(xiàn)軸向和徑向尺寸的伸長和縮小，以完成整體裝置的放置和取出。值得注意的是，這一套裝置獨立完成上述功能，有助于降低設備成本。

11、(2)各個模塊可以隨著整體機架運動，跟隨軸向槽運動。設計的開啟機構由各個模塊組成，能夠使整體裝置按照設定的軌跡完成軸向和徑向尺寸的變化，實現(xiàn)整體尺寸的縮小。這有助于有效防止在強限制性轉子內(nèi)腔打開時發(fā)生結構碰撞或對發(fā)動機零件造成損傷。采用上述轉子內(nèi)腔螺栓連接剛度自動化檢測設備，能夠在強限制性空間內(nèi)進行高效的測試工作。

技術特征：

1.一種轉子內(nèi)腔螺栓連接剛度檢測設備，其特征在于，該轉子內(nèi)腔螺栓連接剛度自動化檢測設備包括主體機架、夾緊模塊、抬升模塊、回轉模塊和探頭測試模塊，夾緊模塊、抬升模塊、回轉模塊和探頭測試模塊均集成在主體機架上；

技術總結
本發(fā)明屬于盤狀法蘭零件檢測設備技術領域，公開一種轉子內(nèi)腔螺栓連接剛度檢測設備。該轉子內(nèi)腔螺栓連接剛度自動化檢測設備包括均集成在主體機架上的夾緊模塊、抬升模塊、回轉模塊和探頭測試模塊，其中，夾緊模塊用于夾緊和定位，升降模塊用于為測試探頭與被測試件提供壓緊力，回轉模塊用于在不同測量位置間周向分度定位，探頭測試模塊用于測試單個螺栓連接剛度。上述功能均采用半自動化手段實現(xiàn)，可提高測試工作效率和測試精度。該自動化檢測設備提供一種在一側限制性空間內(nèi)搭載測試探頭的空間周向旋轉放置測試探頭方法的解決方案，實現(xiàn)盤狀法零件內(nèi)腔的限制性空間內(nèi)螺栓連接的評價參數(shù)測試獲取過程的自動化操作。

技術研發(fā)人員：袁博,姜皓薰,王英全,韓澤生,李松,孫偉
受保護的技術使用者：大連理工大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2