專利名稱：航空發(fā)動機高壓轉子驅動裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于航空航天領域，涉及一種驅動飛機發(fā)動機高壓轉子旋轉的裝置， 尤其是一種航空發(fā)動機高壓轉子驅動裝置。
技術背景目前國內軍用和民航飛機的發(fā)動機在地面檢查時還沒有便攜式自動化設備驅動發(fā)動機高壓轉子旋轉，在發(fā)動機高壓轉子葉片探傷時無法實現(xiàn)對葉片的精確定位?，F(xiàn)在檢查發(fā)動機葉片必須兩人一組，一個人站在機身上部，打開發(fā)動機高壓轉子轉動輸出口，用專用工具轉動花鍵軸，進而轉動高壓轉子；另一個人打開發(fā)動機下部的葉片檢查口，插進光導纖維探頭，轉動探頭，查看壓氣機葉片或渦輪葉片。國外有用減速電機帶轉發(fā)動機轉子的，但不是針對發(fā)動機地面驅動設計，體積笨重、安裝煩瑣、沒有位置反饋裝置。航空發(fā)動機高壓轉子驅動裝置是根據(jù)檢查發(fā)動機高壓轉子葉片的需要而提出的。現(xiàn)行的檢查方法有以下缺點1、必須由兩名檢查人員配合，而且都要經過專門培訓，在機背和機腹的人員在信號傳遞上要相互默契。2、發(fā)動機葉片轉動的級數(shù)難以確定，如果靠人工計數(shù)、難免出錯，容易造成重復檢驗或漏檢，可靠度低。3、發(fā)現(xiàn)問題難以定位。在機腹進行孔探的人員發(fā)現(xiàn)裂紋或其它可疑問題時，機身上的人員要將葉片位置保持住幾乎不可能
實用新型內容
本實用新型要求使用飛機使用電源為動力，帶動力矩電機通過減速器輸出大扭矩，驅動發(fā)動機高壓轉子轉動，用轉速測量閉環(huán)反饋系統(tǒng)控制發(fā)動機轉子的轉速和記錄轉子的角位移，提示探傷人員的檢查進程等。本實用新型由主機單元(內部包括驅動電機、減速器、光電測速反饋、彈簧自鎖接頭等)、控制單元(內部包括橋堆、面板操縱開關、可編程控制單元、數(shù)碼顯示窗口、蜂鳴告警裝置、正反轉控制和場效應管輸出等電路)、電源適配器和電纜等組成。本實用新型的技術方案如下航空發(fā)動機高壓轉子驅動裝置，包括驅動電機、轉速傳感器、繼電器、場效應管、單片機、電源適配器、開關電源、指令輸入模塊、聲音提示模塊和數(shù)碼顯示模塊；所述繼電器、場效應管、轉速傳感器、指令輸入模塊、數(shù)碼顯示模塊和聲音提示模塊同時與單片機連接；所述場效應管與繼電器連接，場效應管上連接有驅動電機，驅動電機與轉速傳感器連接；所述繼電器和開關電源同時與電源適配器連接。所述繼電器、轉速傳感器、指令輸入模塊、數(shù)碼顯示模塊和聲音提示模塊同時與單片機是單向連接?；谒龊娇瞻l(fā)動機高壓轉子驅動裝置的使用方法
3[0014](1)控制器上電后，數(shù)碼管窗口顯示888，檢查數(shù)碼管的燈泡；(2)按“前進”啟動發(fā)動機轉子轉動，速度是逐步加載的，發(fā)動機葉片檢查裝置輸出轉速由慢變快此時若松開按鈕，則發(fā)動機停轉，即發(fā)現(xiàn)葉片損傷時精確定位；8秒后當聽到 “嘀” 一聲響，發(fā)動機進入常轉，再按一下“前進”就停轉；(3)發(fā)動機轉子在運轉中，調整發(fā)動機轉速，按“調速”按鈕，數(shù)碼管第一位顯示P 進入調速，“前進”為增速“后退”為減速；(4)對于同一種發(fā)動機，高低壓轉子的傳動比是確定的，只調整一次調整；按“調速”鍵，再同時按住“前進”和“清零”鍵松開進入傳動比設定；“調速”選擇位數(shù)，“前進”增加傳動比，“后退”減小傳動比。按住“調速”鍵，再按住“清零”和“前進”然后松開，控制器進入內部參數(shù)設定狀態(tài)；進入內部參數(shù)設定后，首次設定時，各參數(shù)顯示為H，按“前進”則顯示“ 0 ”然后逐次加1，按“后退”逐次減1。三位數(shù)碼管，安排第一位為指示位，數(shù)字位是兩位一中間位和末位；要跳位則按“清零”如調整傳動比到1四6，調整了個位6以后，跳到十位調整到9， 按“調速”鍵存儲退出；為了防止誤碰而消除了已經記錄的位移，按“清零”按鈕必須1秒鐘后松開，系統(tǒng)才清零；當調整過程中死機或紊亂，可以拔掉電源，對單片機重新啟動，或者恢復到出廠設置；驅動裝置啟動時，若發(fā)動機轉子緊澀及卡滯，可能導致電機啟動堵轉，電流急劇增大，單片機的電流被電機吸走導致死機，關機重啟。1、驅動電機輸出功率可以根據(jù)發(fā)動機高壓轉子轉動的驅動扭矩實測選擇，同時要保證單手攜帶、安裝和操作檢查裝置主體，因此確定航空發(fā)動機高壓轉子驅動裝置主體的直徑要小于 60mmo2、串聯(lián)行星齒輪減速器行星減速器自行設計加工，齒輪串聯(lián)使減速比相乘。航空發(fā)動機高壓轉子驅動裝置的減速比是6X6X6X6，隨著轉速的降低，扭矩上升，齒輪的強度要加大，因而每一級的減速齒輪要獨立進行外形計算和載荷試驗。航空發(fā)動機高壓轉子驅動裝置要求噪音小、發(fā)熱低、減速器功率損耗少，齒輪全部采用線切割加工，淬火之后再研磨。外廓直徑要求為55mm。3、光電測速反饋轉速測量一般是電壓式和頻率式，在測量對象上加裝一個測速發(fā)電機，通過發(fā)電機的輸出電壓等反映對象的轉速。航空發(fā)動機高壓轉子驅動裝置用光柵切割發(fā)光二極管， 通過光電效應產生數(shù)字脈沖信號，消除了測量誤差，改變光柵的格數(shù)可提高測量的精度級。4、彈簧自鎖接頭減速電機在輸出扭矩時，自身需要固定以承受反扭矩。如果在飛機蒙皮或發(fā)動機外引機匣上固定航空發(fā)動機高壓轉子驅動裝置，操作就會煩瑣，容易使外來物掉入發(fā)動機艙，采用彈簧自鎖接頭，利用外引機匣上傳動安裝座自身固定，拆裝簡便，彈簧不僅能夠將檢查驅動裝置與外引機匣鎖緊，還能消除電機運轉中的振動。5、PID控制系統(tǒng)的系數(shù)在線可調由于發(fā)動機轉動時轉子的粘滯阻力不一樣或輸入電壓脈動時輸出電流有波動，因此會導致驅動裝置輸出轉速抖動，因此需采用P ID比例積分控制系統(tǒng)以偏差消除偏差。用戶在熟悉航空發(fā)動機高壓轉子驅動裝置后，可以根據(jù)說明書調整，若調整失敗， 可以恢復到出廠設置。本裝置有以下優(yōu)點1、能控制發(fā)動機高壓轉子轉動的快慢轉速；2、能控制發(fā)動機高壓轉子正反轉；3、自動計數(shù)功能(光電碼盤傳感器測位移和速度)，提示探傷人員檢查的進度和避免漏檢；4、將電源變換裝置盡可能安裝在手控器上，以減輕步進電機的負擔，進而減少電機的體積和重量，使其外形圓潤。從而解決了發(fā)動機高壓轉子葉片檢查時有2人配合為1人操作，同時可以逐級檢查發(fā)動機葉片的損傷，節(jié)省了人力，提高了精度，避免漏檢和重復檢驗。

圖1為本實用新型的航空發(fā)動機高壓轉子驅動裝置結構示意圖；圖2為本實用新型的PID控制框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述參見圖1和圖2，航空發(fā)動機高壓轉子驅動裝置采用精密定位力矩電機，微型行星齒輪減速器，光電解碼計數(shù)，彈簧自鎖接頭，比例積分微分(PID)控制系統(tǒng)，屏蔽導線，快卸插頭，自適應電源，考慮了容錯和防錯功能。力矩電機的位移控制需要閉環(huán)反饋，相比步進電機省略了驅動器，通過PWM信號輸送到場效應管放大，驅動力矩電機，由單片機AT89S53接受換向指令，輸出CW信號給繼電器改變驅動電流方向，控制電機的正反轉。連結在電機軸上的光柵切割發(fā)光二極管，通過光電耦合產生電脈沖，流過LM393比較器，累加計數(shù)，對應電機(乘以減速器和外引機匣齒輪箱，反映發(fā)動機轉子)的角位移，角位移對時間求導，得到發(fā)動機轉子的角速度。角位移和角速度是航空發(fā)動機高壓轉子驅動裝置的兩個控制變量。減速器采用四級減速，每級減速比是6，輸出速度降低，輸出扭矩增大，齒輪厚度和強度增大，每級齒輪結構確定后，經過了載荷試驗。飛機上實測扭矩是22牛頓 米，航空發(fā)動機高壓轉子驅動裝置按照30牛頓·米設計，沿電機到減速器到輸出花鍵軸，經過了等強度調整。減速電機經過了動平衡補償，線圈浸漆，齒輪干磨后分解清洗再灌油，降低了噪音，減小了花鍵軸的擺動。彈簧自鎖接頭保證了驅動主體與外引機匣的可靠連接，同時使拆卸方便。消除了
5減速機構運轉中的抖動。同時考慮飛機的直流電源正負極插孔相同，控制電路入口加了橋堆，無論直流電源正接反接，電路同樣工作。以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施方式
僅限于此，對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本實用新型由所提交的權利要求書確定專利保護范圍。
權利要求1.航空發(fā)動機高壓轉子驅動裝置，其特征在于包括驅動電機、轉速傳感器、繼電器、 場效應管、單片機、電源適配器、開關電源、指令輸入模塊、聲音提示模塊和數(shù)碼顯示模塊； 所述繼電器、場效應管、轉速傳感器、指令輸入模塊、數(shù)碼顯示模塊和聲音提示模塊同時與單片機連接；所述場效應管與繼電器連接，場效應管上連接有驅動電機，驅動電機與轉速傳感器連接；所述繼電器和開關電源同時與電源適配器連接。
2.如權利要求1所述航空發(fā)動機高壓轉子驅動裝置，其特征在于所述繼電器、轉速傳感器、指令輸入模塊、數(shù)碼顯示模塊和聲音提示模塊同時與單片機是單向連接。
專利摘要本實用新型公開了一種航空發(fā)動機高壓轉子驅動裝置，包括驅動電機、轉速傳感器、繼電器、場效應管、單片機、電源適配器、開關電源、指令輸入模塊、聲音提示模塊和數(shù)碼顯示模塊；所述繼電器、場效應管、轉速傳感器、指令輸入模塊、數(shù)碼顯示模塊和聲音提示模塊同時與單片機連接；所述場效應管與繼電器連接，場效應管上連接有驅動電機，驅動電機與轉速傳感器連接；所述繼電器和開關電源同時與電源適配器連接。本裝置有以下優(yōu)點1、能控制發(fā)動機高壓轉子轉動的快慢轉速；2、能控制發(fā)動機高壓轉子正反轉；3、自動計數(shù)功能；4、將電源變換裝置盡可能安裝在手控器上，以減輕步進電機的負擔，進而減少電機的體積和重量，使其外形圓潤。
文檔編號F01D21/00GK202215309SQ20112030237
公開日2012年5月9日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權日2011年8月19日
發(fā)明者周瑞祥, 孫冬, 宋艷君, 李彥波, 武衛(wèi), 王平軍, 馬曉 申請人:中國人民解放軍空軍工程大學