一種接觸式葉尖間隙測(cè)量裝置及其測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種接觸式葉尖間隙測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。所述接觸式葉尖間隙測(cè)量裝置包括安裝座和測(cè)量組件，所述測(cè)量組件包括測(cè)量嘴、壓緊螺母、刮磨介質(zhì)。所述接觸式葉尖間隙測(cè)量裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工難度低，易實(shí)現(xiàn)；整個(gè)測(cè)量裝置體積小便于安裝，費(fèi)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(cè)量葉尖間隙，將本發(fā)明裝置和方法應(yīng)用于壓氣機(jī)部件可測(cè)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(cè)量裝置及其測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及壓氣機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及到一種接觸式葉尖間隙測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)需要高效高裕度高壓比的壓氣機(jī)，壓氣機(jī)葉尖間隙對(duì)性能影響非常大。英國(guó)R.R公司研究表明，葉尖間隙增加葉片長(zhǎng)度1%，效率約降低1.5%，耗油率約增加2%，因此需要精細(xì)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)靜子間間隙，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳工作狀態(tài)。目前，葉尖間隙的測(cè)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(cè)量葉尖與機(jī)匣間聲波、光、電容等變化測(cè)量葉尖間隙。
[0003]由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，為安全考慮，現(xiàn)有測(cè)量手段大部分為非接觸式測(cè)量方法，這些非接觸式測(cè)量方法需要復(fù)雜且昂貴的測(cè)量工具，有些方法測(cè)量前需要精細(xì)的校準(zhǔn)和安裝，耗費(fèi)較多的時(shí)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(cè)量裝置和測(cè)量技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、加工工藝要求低、成本低、安全可靠、使用簡(jiǎn)便的接觸式葉尖間隙測(cè)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(cè)量方法。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
提供一種接觸式葉尖間隙測(cè)量裝置，包括安裝座和測(cè)量組件，所述測(cè)量組件包括測(cè)量嘴、壓緊螺母、刮磨介質(zhì)；
所述測(cè)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(cè)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(jī)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(cè)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(dāng)壓緊螺母旋緊時(shí)壓緊石墨棒。
[0010]進(jìn)一步地，所述測(cè)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(jī)加工成型。
[0011]進(jìn)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(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)縫的長(zhǎng)度小于或等于第四工作段的長(zhǎng)度。
[0013]進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)縫為四條。
[0014]為了使測(cè)量組件可以快速的安裝和拆卸，進(jìn)一步地，所述第二工作段的橫截面為標(biāo)準(zhǔn)螺栓六邊形，所述標(biāo)準(zhǔn)螺栓六邊形為標(biāo)準(zhǔn)六角螺栓頭橫截面的形狀。
[0015]進(jìn)一步地，所述測(cè)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(shí)也可以保證測(cè)量嘴變形后壓緊石墨棒。
[0016]進(jìn)一步地，所述刮磨介質(zhì)為石墨棒。
[0017]進(jìn)一步地，所述刮磨介質(zhì)可以采用鉛筆芯。
[0018]本發(fā)明同時(shí)提供一種接觸式葉尖間隙測(cè)量方法，基于所述測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)，該方法通過葉尖刮磨石墨棒的方法，直接測(cè)量葉尖間隙，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量裝置小、安全可靠、費(fèi)用低、測(cè)量精度高、推廣性好的優(yōu)點(diǎn)，適用于測(cè)量航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉尖間隙。
本發(fā)明所述接觸式葉尖間隙測(cè)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(cè)量嘴中，再將測(cè)量組件安裝至安裝座上，并標(biāo)記測(cè)量組件的擰緊位置，測(cè)量組件與安裝座裝配完成以后整體設(shè)置于機(jī)匣上的裝配槽中，然后打磨刮磨介質(zhì)頂部與機(jī)匣流道齊平，取出測(cè)量組件后測(cè)量第二工作段下端面到刮磨介質(zhì)頂部的長(zhǎng)度記為Λ1;
52.調(diào)整好刮磨介質(zhì)長(zhǎng)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(jìn)行著色處理，再次安裝測(cè)量組件至擰緊位置，旋轉(zhuǎn)葉輪轉(zhuǎn)子多圈后，取出測(cè)量組件后測(cè)量第二工作段下端面到刮磨介質(zhì)頂部長(zhǎng)度記為Λ2，Λ2-Λ1為測(cè)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(cè)量組件至同一擰緊位置，并用鎖緊絲孔鎖緊；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)完成工作后，取取出測(cè)量組件后測(cè)量第二工作段下端面到刮磨介質(zhì)頂部的長(zhǎng)度記為Λ3; Λ3-Λ1為測(cè)量位置的熱態(tài)間隙，Λ2-Λ3為測(cè)量位置的轉(zhuǎn)子變形量。
[0019 ]進(jìn)一步地，所述測(cè)量方法中的刮磨介質(zhì)為石墨棒。
[0020]進(jìn)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(shì)，首次提出了一種接觸式的葉尖間隙測(cè)量原理以及裝置和方法，為更方便、科學(xué)準(zhǔn)確地測(cè)量航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉尖間隙做出重要的貢獻(xiàn)。
本發(fā)明提供所述接觸式葉尖間隙測(cè)量裝置，包括安裝座、測(cè)量組件，所述測(cè)量組件包括測(cè)量嘴、壓緊螺母、刮磨介質(zhì)，所述測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工難度非常低，易實(shí)現(xiàn);整個(gè)測(cè)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(cè)量精度高;石墨能耐高溫，可以推廣至渦輪的間隙測(cè)量，而且費(fèi)用低且材料來源廣泛。
[0022]本發(fā)明所述接觸式葉尖間隙測(cè)量方法由于為接觸式測(cè)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(cè)量第二工作段下端面到刮磨介質(zhì)頂部的長(zhǎng)度Λ，從而達(dá)到測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(jī)匣，2.安裝座，3.測(cè)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(cè)量組件。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)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(shí)物圖，不能理解為對(duì)本專利的限制;為了更好地說明本發(fā)明的實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸;對(duì)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(shí)施例1
如附圖1?5所示，本實(shí)施例提供一種接觸式葉尖間隙測(cè)量裝置，包括安裝座2、測(cè)量組件21，測(cè)量組件21包括測(cè)量嘴3、壓緊螺母4、刮磨介質(zhì)；
測(cè)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(cè)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(jī)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(cè)量嘴3為一整體，通過整體機(jī)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(zhǎng)度小于或等于第四工作段9的長(zhǎng)度;調(diào)第二工作段7的橫截面為標(biāo)準(zhǔn)螺栓六邊形;測(cè)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(cè)量裝置，包括安裝座2、測(cè)量組件21，測(cè)量組件21包括測(cè)量嘴3、壓緊螺母4、刮磨介質(zhì)，測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工難度低，易實(shí)現(xiàn);整個(gè)測(cè)量裝置體積小便于安裝，費(fèi)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(cè)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(cè)量嘴3中，再將測(cè)量組件21安裝至安裝座2上，并標(biāo)記測(cè)量組件21的擰緊位置，測(cè)量組件21與安裝座2裝配完成以后整體設(shè)置于機(jī)匣上的裝配槽17中，然后打磨石墨棒頂部20與機(jī)匣I流道齊平，取出測(cè)量組件21后測(cè)量第二工作段7下端面到石墨棒頂部20的長(zhǎng)度記為Λ1;
52.調(diào)整好石墨棒5長(zhǎng)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(jìn)行著色處理，再次安裝測(cè)量組件21至擰緊位置，旋轉(zhuǎn)葉輪轉(zhuǎn)子多圈后，取出測(cè)量組件21后測(cè)量第二工作段7下端面到石墨棒頂部20長(zhǎng)度記為Λ2，Λ2-Λ1為測(cè)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(cè)量組件21至同一擰緊位置，并用鎖緊絲孔18鎖緊；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)完成工作后，取取出測(cè)量組件21后測(cè)量第二工作段7下端面到石墨棒頂部20的長(zhǎng)度記為Λ3; Λ3-Λ1為測(cè)量位置的熱態(tài)間隙，Λ2-Λ3為測(cè)量位置的轉(zhuǎn)子變形量。
[0034]本發(fā)明接觸式葉尖間隙測(cè)量方法由于為接觸式測(cè)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(cè)量第二工作段7下端面到刮磨介質(zhì)頂部的長(zhǎng)度Λ，從而達(dá)到測(cè)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(cè)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(cè)量。
[0035]顯然，上述實(shí)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(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)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(dòng)。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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種接觸式葉尖間隙測(cè)量裝置，其特征在于，包括安裝座和測(cè)量組件，所述測(cè)量組件包括測(cè)量嘴、壓緊螺母、刮磨介質(zhì)； 所述測(cè)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(cè)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(cè)量裝置，其特征在于，所述測(cè)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(jī)加而成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述接觸式葉尖間隙測(cè)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(cè)量裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)縫的長(zhǎng)度小于或等于第四工作段的長(zhǎng)度。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述接觸式葉尖間隙測(cè)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(cè)量裝置，其特征在于，所述第二工作段的橫截面為標(biāo)準(zhǔn)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(cè)量裝置，其特征在于，所述測(cè)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(cè)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(cè)量方法，其特征在于，是利用權(quán)利要求1?8任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)，所述測(cè)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(cè)量嘴中，再將測(cè)量組件安裝至安裝座上，并標(biāo)記測(cè)量組件的擰緊位置，測(cè)量組件與安裝座裝配完成以后整體設(shè)置于機(jī)匣上的裝配槽中，然后打磨刮磨介質(zhì)頂部與機(jī)匣流道齊平，取出測(cè)量組件后測(cè)量第二工作段下端面到刮磨介質(zhì)頂部的長(zhǎng)度記為Λ1; 52.調(diào)整好刮磨介質(zhì)長(zhǎng)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(jìn)行著色處理，再次安裝測(cè)量組件至擰緊位置，旋轉(zhuǎn)葉輪轉(zhuǎn)子多圈后，取出測(cè)量組件后測(cè)量第二工作段下端面到刮磨介質(zhì)頂部長(zhǎng)度記為Λ2，Λ2-Λ1為測(cè)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(cè)量組件至同一擰緊位置，并用鎖緊絲孔鎖緊；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)完成工作后，取取出測(cè)量組件后測(cè)量第二工作段下端面到刮磨介質(zhì)頂部的長(zhǎng)度記為Λ3; Λ3-Λ1為測(cè)量位置的熱態(tài)間隙，Λ2-Λ3為測(cè)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(cè)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(hào)】G01B5/16GK105890488SQ201610385647
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日
【發(fā)明人】周威, 賀飛
【申請(qǐng)人】中國(guó)航空動(dòng)力機(jī)械研究所