本發(fā)明屬于航空發(fā)動機(jī)試驗測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種航空發(fā)動機(jī)高能X射線測試用可調(diào)式測量基準(zhǔn)裝置。

背景技術(shù)：

高能X射線透視和照相技術(shù)在人體檢查和疾病診斷中發(fā)揮著重要作用，同時在航空發(fā)動機(jī)的試驗和故障診斷方面也是行之有效的方法和手段。該項測試技術(shù)在國外發(fā)動機(jī)公司已經(jīng)得到了成熟的應(yīng)用，在我國發(fā)動機(jī)研制中為首次使用，實際應(yīng)用中還存在很多問題。

燃?xì)鉁u輪式航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作條件惡劣，設(shè)計難度大，需要進(jìn)行大量的試驗驗證。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子部件和靜子部件之間的徑向及軸向間隙(如葉尖間隙、封嚴(yán)間隙)，對于發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、安全性、部件效率、零件壽命等方面有重大的影響。由于涉及零件多、工作載荷復(fù)雜，相關(guān)的設(shè)計、試驗工作都存在很大難度，國內(nèi)缺少有效的試驗測量手段，無法根據(jù)實際情況對間隙設(shè)計結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的驗證、評估及完善。

高能X射線數(shù)字成像系統(tǒng)能夠在一定程度上解決間隙測量問題。在不進(jìn)行任何改裝的情況下，對關(guān)注的轉(zhuǎn)靜子間隙進(jìn)行實時成像，分析影像中轉(zhuǎn)靜子零件的圖形，得到間隙值及其變化情況。但受到設(shè)備成像能力的限制，目前還僅能得到兩個零件間的相對位置關(guān)系，而兩個零件各自分別對該位置關(guān)系的影響尚不能掌握，也就不能之間指導(dǎo)轉(zhuǎn)靜子零件的設(shè)計。

結(jié)合圖1作進(jìn)一步闡述，在發(fā)動機(jī)試車中，利用高能X射線數(shù)字成像系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)局部區(qū)域照相。通過對不同零件上的點、或同一零件上不同位置的點的圖像進(jìn)行處理、計算，得到兩點間距離。再通過對同一結(jié)構(gòu)不同時間的圖像進(jìn)行對比，得到距離的變化情況。但受到設(shè)備成像區(qū)域大小的限制，一些尺寸無法測量，下面舉例來看。

渦輪盤2是高壓轉(zhuǎn)子1的一部分，通過前端的定位軸承3進(jìn)行軸向定位。要測量發(fā)動機(jī)工作中渦輪盤2的軸向變形量，即其與定位軸承3之間所有零件的軸向變形的總和，如圖1中尺寸L的變化量。此時，需要在指定時刻的同一圖像中獲得定位軸承3上一點(如圖1中點A)與渦輪盤2上一點(如圖1中點B)之間的軸向距離。目前存在的問題是尺寸L數(shù)值很大，而X射線成像面積S(圖1中虛線所示)較小(如不大于200mm×200mm)，僅能包括B一點，無法直接測量A、B兩點間距離。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供提出一種高能X射線測試用測量基準(zhǔn)裝置，用于在發(fā)動機(jī)試車中，作為結(jié)構(gòu)尺寸測量的基準(zhǔn)，幫助得到零件變形的絕對數(shù)值，通過調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，可以滿足不同測量位置的需要。

根據(jù)高能X射線數(shù)字成像系統(tǒng)的工作原理，要測量A、B兩點距離的變化量，必須將兩點在同一圖像中成像。為了解決這一問題，在成像區(qū)域內(nèi)增加測量基準(zhǔn)零件4，如圖2所示，基準(zhǔn)零件4上取點C，通過實時成像獲得到點B、C之間的距離變化情況，如果保證C點能夠與定位軸承3上的A點之間的相對位置不變，所得結(jié)果即A、B兩點間的距離變化情況。

所以，本發(fā)明的航空發(fā)動機(jī)高能X射線測試用可調(diào)式測量基準(zhǔn)裝置在設(shè)計中主要考慮了三方面的使用要求，分別進(jìn)行分析：

1)保證成像區(qū)域內(nèi)的基準(zhǔn)零件與定位軸承之間穩(wěn)定的相對位置關(guān)系

該要求是三項中最關(guān)鍵的，發(fā)動機(jī)高壓轉(zhuǎn)子的定位軸承安裝在中介機(jī)匣上，中介機(jī)匣是發(fā)動機(jī)的安裝基準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)剛性強(qiáng)，環(huán)境溫度低，變形小，因此選擇中介機(jī)匣外環(huán)作為測量基準(zhǔn)裝置的安裝位置；測量基準(zhǔn)裝置置于發(fā)動機(jī)外部，環(huán)境溫度為室溫，應(yīng)保證工作中裝置不發(fā)生熱變形。同時測量基準(zhǔn)裝置前端與中介機(jī)匣外環(huán)通過螺栓連接，后端由支架支承，但不作軸向限位，保證工作中與中介機(jī)匣聯(lián)動，另外發(fā)生整機(jī)振動時，裝置的振動能夠與中介機(jī)匣及渦輪盤保持一致，消除振動帶來的位移誤差。

2)能夠調(diào)整基準(zhǔn)零件的定位位置

由于發(fā)動機(jī)需要測量的部位較多，而基準(zhǔn)零件較小，因此需要根據(jù)測量位置的不同，能夠調(diào)整基準(zhǔn)零件的定位位置。設(shè)計基準(zhǔn)定位結(jié)構(gòu)包括橫梁和連桿，橫梁設(shè)計成槽狀結(jié)構(gòu)，保證基準(zhǔn)塊可以在其中沿發(fā)動機(jī)軸向移動；連桿設(shè)計成長螺桿結(jié)構(gòu)，保證基準(zhǔn)塊可以在連桿上沿豎直方向移動；滿足基準(zhǔn)零件的調(diào)整需求。

3)基準(zhǔn)零件在高能射線照射下能夠清晰成像

基準(zhǔn)零件的成像品質(zhì)直接影響數(shù)據(jù)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性?；鶞?zhǔn)零件的成像品質(zhì)受到X射線照射強(qiáng)度、基準(zhǔn)零件的結(jié)構(gòu)尺寸及材料種類等因素的影響。為了得到發(fā)動機(jī)內(nèi)部零件的影像，射線需達(dá)到一定照射強(qiáng)度，此時吸收射線能力弱或結(jié)構(gòu)尺寸很小的零件完全被射線穿透，很難在成像系統(tǒng)中留下清晰的影像。為了滿足不同射線照射強(qiáng)度下的成像效果，基準(zhǔn)零件的結(jié)構(gòu)尺寸必須足夠大，或是選擇吸收射線能力足夠強(qiáng)的材料。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種航空發(fā)動機(jī)高能X射線測試用可調(diào)式測量基準(zhǔn)裝置包括橫梁、連桿、調(diào)節(jié)螺姆、基準(zhǔn)塊、底座和支架，橫梁的兩端分別與底座的一端和支架一端固定，底座的另一端和支架的另一端固定至中介機(jī)匣，所述橫梁具有貫穿本體的滑槽，連桿穿過所述滑槽且連桿能夠沿滑槽滑動形成第一滑動方向，調(diào)節(jié)螺母將拉桿與橫梁固定，基準(zhǔn)塊設(shè)置于連桿的末端且基準(zhǔn)塊能夠沿所述連桿滑動形成第二滑動方向，第一滑動方向與第二滑動方向垂直，所述末端為靠近發(fā)動機(jī)軸線的一端。

進(jìn)一步地，所述基準(zhǔn)塊的材料為鎢。

進(jìn)一步地，所述基準(zhǔn)塊的外形為矩形。

進(jìn)一步地，橫梁與支架之間設(shè)有橡膠墊，用于消除安裝誤差。

本發(fā)明的航空發(fā)動機(jī)高能X射線測試用可調(diào)式測量基準(zhǔn)裝置可精準(zhǔn)的測量得到渦輪盤與機(jī)匣相對位置，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用效果好優(yōu)點。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的渦輪盤與高壓轉(zhuǎn)子X射線成像示意圖。

圖2為本發(fā)明的航空發(fā)動機(jī)高能X射線測試用可調(diào)式測量基準(zhǔn)裝置方案示意圖。

圖3為本發(fā)明一實施例的航空發(fā)動機(jī)高能X射線測試用可調(diào)式測量基準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明一實施例的底座結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明一實施例的支架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明一實施例的航空發(fā)動機(jī)高能X射線測試用可調(diào)式測量基準(zhǔn)裝置X射線成像圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例型的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造型勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

如圖3所示，本發(fā)明的航空發(fā)動機(jī)高能X射線測試用可調(diào)式測量基準(zhǔn)裝置橫梁101、連桿102、調(diào)節(jié)螺姆103、基準(zhǔn)塊104、底座105和支架106，橫梁101的兩端分別與底座105的一端和支架106一端固定，底座105的另一端和支架106的另一端固定至中介機(jī)匣107，橫梁101具有貫穿本體的滑槽，連桿102穿過滑槽且連桿能夠沿滑槽滑動形成第一滑動方向，調(diào)節(jié)螺母103將拉桿102與橫梁101固定，基準(zhǔn)塊104設(shè)置于連桿102的末端且基準(zhǔn)塊104能夠沿連桿102滑動形成第二滑動方向，第一滑動方向與第二滑動方向垂直，末端為靠近發(fā)動機(jī)軸線108的一端。

橫梁101負(fù)責(zé)與中介機(jī)匣107連接以及連桿102的定位，橫梁101沿豎直方向(基于圖3所示方位，后同)開設(shè)滑槽，并從前部延伸到后部，連桿102從中貫穿，并沿軸向移動，到達(dá)不同的測量位置，滑槽的長度Lc即基準(zhǔn)塊104的軸向位置調(diào)節(jié)范圍。

連桿102負(fù)責(zé)固定基準(zhǔn)塊104，并沿兩個方向調(diào)整其位置。連桿102沿豎直方向穿過橫梁101，通過兩個調(diào)節(jié)螺母103固定在橫梁101上，在其一端固定基準(zhǔn)塊104。連桿102可以在滑槽內(nèi)沿軸向移動，調(diào)節(jié)兩個調(diào)節(jié)螺母103可以沿豎直方向移動，連桿102的長度是基準(zhǔn)塊104在豎直方向上的調(diào)節(jié)范圍。

基準(zhǔn)塊104負(fù)責(zé)在圖中虛線所示的成像區(qū)域S內(nèi)成像，代表定位軸承3的位置，其安裝在拉桿102的末端，通過拉桿102在橫梁101上滑槽內(nèi)的移動，到達(dá)所需的測試位置，測量范圍St為圖中較大范圍的虛線框所示?；鶞?zhǔn)塊104的材料選擇鎢，具有很強(qiáng)的吸收射線的能力，能夠以較小的結(jié)構(gòu)尺寸保證良好的成像效果，滿足各種試驗中不同的射線照射強(qiáng)度要求。同時，基準(zhǔn)塊104設(shè)計成“口”字形狀或矩形的方塊，保證定位基準(zhǔn)有足夠多的定位邊界。

底座104和支架106負(fù)責(zé)橫梁101的定位。底座105在一端通過螺栓將橫梁101與中介機(jī)匣107剛性連接，支架106在另一端支承橫梁101，通過控制螺栓的擰緊力矩，調(diào)節(jié)支架106與橫梁101的摩擦力，保證該處不對橫梁101產(chǎn)生軸向限位，支架106與橫梁101之間有橡膠墊，允許安裝時存在一定的位置偏差，見圖4及圖5所示。兩端不同的定位方式，保證橫梁101始終與中介機(jī)匣107同步運(yùn)動。根據(jù)不同的安裝結(jié)構(gòu)，配裝不同的底座105和支架106，本發(fā)明的可調(diào)式測量基準(zhǔn)裝置可以用于不同發(fā)動機(jī)或是其它設(shè)備的試驗測試。

本發(fā)明的可調(diào)式測量基準(zhǔn)裝置已多次應(yīng)用在航空發(fā)動機(jī)的試驗測試中，取得了良好的測量結(jié)果，安裝、調(diào)節(jié)操作簡單，成像清晰，工作過程穩(wěn)定、可靠。如圖6所示為試驗中所得圖像，高能X射線數(shù)字成像系統(tǒng)只能測得工作過程中渦輪盤(轉(zhuǎn)子)和渦輪機(jī)匣(靜子)之間的間隙的變化情況，但無法分別得到渦輪盤和渦輪機(jī)匣各自的變形情況，通過引入測量基準(zhǔn)裝置，可以分別測得渦輪盤和渦輪機(jī)匣與基準(zhǔn)塊的位置變化情況，也就是渦輪盤和渦輪機(jī)匣與定位軸承之間的距離變化情況，填補(bǔ)了發(fā)動機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)測試項目的空白，能夠為轉(zhuǎn)子和靜子的設(shè)計分析分別提供驗證結(jié)果，推動發(fā)動機(jī)設(shè)計水平的提高。

以上所述，僅為本發(fā)明的最優(yōu)具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。