渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置的製作方法
2023-11-01 10:17:37 2
專利名稱：渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及燃氣渦輪發動機領域，特別地，涉及一種渦軸發動機的輸出扭矩測量
>J-U裝直。
背景技術：
渦軸發動機通過動力渦輪傳動軸將動力渦輪輸出的機械功傳遞至直升機傳動系統。為在試車時評定渦軸發動機的性能，需要對渦輪發動機的輸出功率進行測取。一般米說，渦軸發動機的輸出功率不能直接測取，因此，需通過專用的測量裝置獲取其它物理量米間接獲得輸出功率。如根據功率與扭矩之間的關係，可以通過測量扭矩從而計算出輸出功率。現有的扭矩的測量方式為在發動機的後部安裝扭矩測量裝置，同時設置有排氣框架，用於安裝線路，以便於將扭矩測量裝置測得的信號輸出。但是，上述的扭矩測量裝置存在如下不足I、扭矩測量裝置安裝於發動機後部溫度較高的區域，從而影響了測量的精確度；2、結構繁瑣、操作複雜；3、與其配套使用的排氣框架不僅增加了發動機的重量，也加大了氣動損失。
發明內容
本發明目的在於提供一種渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置，以解決現有的扭矩測量裝置精確度不高、結構繁瑣、操作複雜等的技術問題。為實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置，渦軸發動機包括動力渦輪軸，渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置包括參考軸、動力渦輪音輪、用於感測參考軸的轉動角度的角度傳感器及電子控制器，其中，動力渦輪軸包括輸入端及輸出端，輸出端連接有負載；參考軸套置於動力渦輪軸，參考軸包括固定端及自由端，固定端固定安裝於輸入端，自由端與輸出端配合套置，自由端包括軸向延伸的第一測扭齒；動力渦輪音輪固定套置於輸出端，動力渦輪音輪包括第二測扭齒，第二測扭齒與第一測扭齒均勻間隔地交叉配合；角度傳感器與電子控制器電連接。進一步地，還包括用於感測第一測扭齒轉動速度的轉速傳感器，轉速傳感器與電子控制器電連接。進一步地，轉速傳感器集成於角度傳感器。進一步地，動力渦輪軸設置有一環形槽，環形槽位於輸入端與輸出端之間，動力渦輪軸設置有環形槽的一段為測扭矩段，參考軸套置於測扭矩段，且參考軸與測扭矩段間隙配合。進一步地，渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置還包括第一銷軸，第一銷軸將固定端固定安裝於輸入端。進一步地，渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置還包括第一鎖緊環，第一鎖緊環周向地設置在固定端的外周壁。進一步地，渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置還包括第二銷軸，動力渦輪音輪包括固定安裝於輸出端的安裝部，安裝部通過第二銷軸固定安裝於輸出端。進一步地，渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置還包括第二鎖緊環，第二鎖緊環周向地設置在安裝部的外周壁。進一步地，第一測扭齒沿著自由端的周向均勻地分布，動力渦輪音輪包括固定安裝於輸出端的安裝部，第二測扭齒軸向均勻地連接於安裝部。進一步地，每一第一測扭齒與每一第二測扭齒的外圓直徑相等，且截面寬度相等。進一步地，第一測扭齒與第二測扭齒進行去磁、尖邊去毛刺處理。進一步地，自由端的內壁面噴塗有潤滑介質。本發明具有以下有益效果本發明的渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置是安裝於動力渦輪軸3上的，此部位是渦軸發動機的前部低溫區，從而提高了測量的精確度。同時，該裝置結構簡單、操作方便，無需其它的配套設備，減輕了發動機的重量，減小了發動機的氣動損失。此外，本裝置可以方便地測量出渦輪發動機的輸出扭矩及輸出功率。除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本發明還有其它的目的、特徵和優點。 下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
構成本申請的一部分的附圖用米提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖I是本發明優選實施例的渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置的軸向剖面示意圖；圖2是圖I中A-A方向的剖面示意圖；以及圖3是本發明優選實施例的渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置的局部立體示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。結合參見圖I至圖3，本發明的渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置包括參考軸I及動力渦輪音輪2，該參考軸I及動力渦輪音輪2均安裝於渦軸發動機的動力渦輪軸3上。該渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置還包括角度傳感器5及電子控制器6。動力渦輪軸3為實心軸，其包括輸入端31及輸出端33。其中，輸入端31連接動力渦輪(圖未示)，輸出端33連接有負載。如直升機的主減速器(圖未示)。當動力渦輪做功時，渦軸發動機通過動力渦輪軸3將功率輸出給直升機的主減速器。動力渦輪軸3的輸入端31與輸出端33之間的外周壁向內凹陷，形成一環形槽35。動力渦輪軸3具有該環形槽35的一段為測扭矩段37。參考軸I為空心套管，其包括固定端11及自由端13。參考軸I套置於動力渦輪軸 3上，且覆蓋住動力渦輪軸3的測扭矩段37。優選地，參考軸I與該測扭矩段37為間隙配具體地，參考軸I的固定端11固定安裝於動力渦輪軸3的輸入端31。優選地，固定端11設有徑向貫穿的第一安裝孔111，輸入端31也徑向設有與第一安裝孔111同軸的第一通孔。將第一銷軸41依次穿過固定端11的第一安裝孔111及輸入端31的第一通孔，從而將參考軸I的固定端11固定安裝於動力渦輪軸3的輸入端31。更優選地，為了防止第一銷軸41滑脫，在參考軸I的固定端11的外周壁周向地設置有第一鎖緊環71。該第一鎖緊環71限制了第一銷軸41的徑向位置，從而使得參考軸I的固定端11更牢固地安裝於動力渦輪軸3的輸入端31。參考軸I的自由端13活動套置於動力渦輪軸3的輸出端33，且該自由端13包括軸向地延伸的多個相間隔的第一測扭齒131。優選地,該第一測扭齒131周向地均勻分布。 更優選地，該第一測扭齒131的個數為四個。優選地，在參考軸I的自由端13的內壁噴塗有潤滑介質，以減少自由端13與輸出端33之間的摩擦力。動力渦輪音輪2為圓筒狀結構，其包括安裝部21及多個相間隔的第二測扭齒23。 其中，第二測扭齒23軸向地連接於安裝部21。優選地，該第二測扭齒23周向地均勻軸向連接於安裝部21的端壁。更優選地，該第二測扭齒23的個數為四個。動力渦輪音輪2固定套置於動力渦輪軸3的輸出端33，即該動力渦輪音輪2位於參考軸I的自由端13。優選地，採用與上述參考軸I的固定端11相同的固定方式，動力渦輪音輪2的安裝部21經第二銷軸43固定安裝於動力渦輪軸3的輸出端33。更優選地， 採用與上述第一銷軸41相同的鎖緊方式，在動力渦輪音輪2的安裝部21的外周壁設置有第二鎖緊環73，以防止第二銷軸43的滑脫。優選地，參考軸I的第一測扭齒131與動力渦輪音輪2的第二測扭齒23的外圓直徑是相等，且每一第一測扭齒131與每一第二測扭齒23的截面寬度也是相等的。優選地， 第一測扭齒131與第二測扭齒23都需要進行去磁、尖邊去毛刺處理。參考軸I的第一測扭齒131與動力渦輪音輪2的第二測扭齒23相對地交叉配合， 且每相鄰的第一測扭齒131與第二測扭齒23之間有規定的間隔，且相鄰的第一測扭齒131 與第二測扭齒23之間的間隔是均勻的。在第一測扭齒131與第二測扭齒23的上方設置有上述的角度傳感器5。使用時，當動力渦輪帶動動力渦輪軸3旋轉時，動力渦輪音輪2及參考軸I跟隨動力渦輪軸3 —起旋轉。在旋轉的過程中，當動力渦輪軸3因扭矩作用力發生扭轉變形時，參考軸I固定端11固定於動力潤輪軸3的輸入端31,自由端13以及第一測扭齒131由於沒有固定，同時由於參考軸I因慣性、空氣阻力等原因發生的自身扭轉變形非常小，可以忽略不計，因此，參考軸I的自由端13的第一測扭齒131可以表徵動力渦輪軸3輸入端31的角向位置。同理，動力渦輪音輪2固定於動力渦輪軸3輸出端33，動力渦輪音輪2的第二測扭齒23也是自由的，因此，動力渦輪音輪2的第二測扭齒23可以表徵動力渦輪軸3輸出端33 的角向位置。這樣，當動力渦輪軸3的輸入端31與輸出端33之間因扭矩作用力扭轉了角度A時，參考軸I自由端13的第一測扭齒131相對於動力渦輪音輪2的第二測扭齒23也扭轉了角度A，即第一測扭齒131以與之相鄰的第二測扭齒23為參照物旋轉了角度A。同時，角度傳感器5測取了角度A，並將獲取的角度A轉化為第一電信號發送給上述的電子控制器6進行處理。電子控制器6根據角度A與渦軸發動機的輸出扭矩之間的關係，從而可以得知渦軸發動機的輸出扭矩。優選地，在第一測扭齒131的上方還設置有轉速傳感器。當參考軸I與動力渦輪軸3跟隨動力渦輪旋轉時，自由端13的第一測扭齒131與之相鄰的第二測扭齒23具有一定的轉速。該轉速傳感器採集第一測扭齒131和與之相鄰的第二測扭齒23在單位時間內通過該轉速傳感器的齒數，並將獲取的齒數轉化為第二電信號發送給上述的電子控制器6。因為轉速傳感器的軸旋轉一圈的齒數是已知的，因此電子控制器6可以根據得到的單位時間內通過的齒數求出參考軸I與動力渦輪軸3的轉速。又因為渦輪發動機的輸出功率與以上得到的輸出扭矩及轉速具有特定的函數關係，因此，電子控制器6根據上述的得到的角度A 及轉速可以得到渦軸發動機的輸出功率。在其它實施方式中，可以將上述的角度傳感器5與轉速傳感器集成為兼具採集角度與轉速的複合傳感器。複合傳感器可以同時採集自由端13的第一測扭齒131與第二測扭齒23旋轉的角度A及轉速，並將採集到的角度A及轉速轉化為第三電信號發送到上述的電子控制器6。同理，渦輪發動機的輸出功率與角度A及轉速之間具有一定的關係。因此， 電子控制器6根據角度A及轉速可以直接得到渦軸發動機的輸出功率。由以上可知，本發明的渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置是安裝於動力渦輪軸3上的，此部位是渦軸發動機的前部低溫區，從而提高了測量的精確度。同時，該裝置結構簡單、 操作方便，無需其它的配套設備，減輕了發動機的重量，減小了發動機的氣動損失。此外，本裝置可以方便地測量出渦輪發動機的輸出扭矩及輸出功率。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員米說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置，所述渦軸發動機包括動力渦輪軸(3)，其特徵在於，所述渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置包括參考軸(I)、動力渦輪音輪(2)、用於感測所述參考軸(I)的轉動角度的角度傳感器(5)及電子控制器￠)，其中，所述動力渦輪軸(3)包括輸入端(31)及輸出端(33)，所述輸出端(33)連接有負載；所述參考軸(I)套置於所述動力渦輪軸(3)，所述參考軸(I)包括固定端(11)及自由端(13)，所述固定端(11)固定安裝於所述輸入端(31)，所述自由端(13)與所述輸出端(33)配合套置，所述自由端(13)包括軸向延伸的第一測扭齒(131)；所述動力渦輪音輪(2)固定套置於所述輸出端(33)，所述動力渦輪音輪(2)包括第二測扭齒(23)，所述第二測扭齒(23)與所述第一測扭齒(131)均勻間隔地交叉配合；所述角度傳感器(5)與所述電子控制器￠)電連接。
2.根據權利要求I所述的渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置，其特徵在於，還包括用於感測所述第一測扭齒(131)轉動速度的轉速傳感器，所述轉速傳感器與所述電子控制器(6)電連接。
3.根據權利要求2所述的渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置，其特徵在於，所述轉速傳感器集成於所述角度傳感器(5)。
4.根據權利要求I所述的渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置，其特徵在於，所述動力渦輪軸(3)設置有一環形槽(35)，所述環形槽(35)位於所述輸入端(31)與所述輸出端(33) 之間，所述動力渦輪軸(3)設置有所述環形槽(35)的一段為測扭矩段(37)，所述參考軸(I)套置於所述測扭矩段(37)，且所述參考軸(I)與所述測扭矩段(37)間隙配合。
5.根據權利要求I所述的渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置，其特徵在於，所述渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置還包括第一銷軸(41)，所述第一銷軸(41)將所述固定端(11)固定安裝於所述輸入端(31)。
6.根據權利要求5所述的渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置，其特徵在於，所述渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置還包括第一鎖緊環(71)，所述第一鎖緊環(71)周向地設置在所述固定端(11)的外周壁。
7.根據權利要求I所述的渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置，其特徵在於，所述渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置還包括第二銷軸(43)，所述動力渦輪音輪(2)包括固定安裝於所述輸出端(33)的安裝部(21)，所述安裝部(21)通過所述第二銷軸(43)固定安裝於所述輸出端(33)。
8.根據權利要求7所述的渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置，其特徵在於，所述渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置還包括第二鎖緊環(73)，所述第二鎖緊環(73)周向地設置在所述安裝部(21)的外周壁。
9.根據權利要求I所述的渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置，其特徵在於，所述第一測扭齒(131)沿著所述自由端(13)的周向均勻地分布，所述動力渦輪音輪(2)包括固定安裝於所述輸出端(33)的安裝部(21)，所述第二測扭齒(23)軸向均勻地連接於所述安裝部(21)。
10.根據權利要求I所述的渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置，其特徵在於，每一所述第一測扭齒(131)與每一所述第二測扭齒(23)的外圓直徑相等，且截面寬度相等。
11.根據權利要求I所述的渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置，其特徵在於，所述第一測扭齒(131)與所述第二測扭齒(23)進行去磁、尖邊去毛刺處理。
12.根據權利要求I所述的渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置，其特徵在於，所述自由端(13)的內壁面噴塗有潤滑介質。
全文摘要
本發明提供了一種渦軸發動機的輸出扭矩測量裝置，該裝置包括動力渦輪軸、參考軸、動力渦輪音輪、角度傳感器及電子控制器。其中，動力渦輪軸包括輸入端及輸出端，輸出端連接有負載。參考軸通過固定端固定安裝於輸入端，自由端與輸出端配合套置，自由端包括軸向延伸的第一測扭齒。動力渦輪音輪固定套置於輸出端，動力渦輪音輪包括第二測扭齒，第二測扭齒與第一測扭齒均勻間隔地交叉配合；角度傳感器與電子控制器電連接。該裝置位於渦軸發動機的前部低溫區，提高了測量的精確度。同時，該裝置結構簡單、操作方便，無需其它的配套設備，減輕了發動機的重量，減小了發動機的氣動損失。此外，本裝置可以方便地測量出渦輪發動機的輸出扭矩及輸出功率。
文檔編號G01L3/04GK102607751SQ20121005861
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月7日 優先權日2012年3月7日
發明者徐魯兵, 蔣曉偉, 陳競煒 申請人:中國航空動力機械研究所