本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承座偏心位移的裝置，屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，機(jī)匣(3)作為主要的承力部件，通常由外壁、軸承腔(4)和若干個(gè)徑向承力支板(6)等組成。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)的軸承座(5)就安裝在軸承腔(4)中，而軸承腔(4)則通過沿圓周對(duì)稱分布的承力支板(6)與機(jī)匣(3)的外壁連接，由此構(gòu)成輪輻式的框架結(jié)構(gòu)。在軸承座(5)中固定著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的主軸軸承，因而一旦在發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程中軸承座(5)發(fā)生偏心位移，就會(huì)破壞轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的同軸度，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

目前，針對(duì)軸承座的偏心位移，還沒有有效的檢測(cè)手段。這主要是由于在發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程中，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的高速旋轉(zhuǎn)會(huì)使軸承產(chǎn)生大量的摩擦熱，而且整個(gè)軸承腔都被環(huán)形的燃?xì)馔ǖ浪鼑?。燃?xì)馔ǖ纼?nèi)的高溫燃?xì)獾臏囟瓤梢赃_(dá)到500～700℃，這些熱量也會(huì)通過傳導(dǎo)、熱輻射等方式向軸承腔傳遞，導(dǎo)致軸承的環(huán)境溫度較高，如此惡劣的工作環(huán)境，使許多常規(guī)的傳感器和測(cè)量方法無法應(yīng)用。因此，通過一定的測(cè)量手段監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)試車過程中的軸承座偏心位移情況，從而對(duì)其進(jìn)行有效控制，已成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試過程中迫在眉睫的任務(wù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)狀況而設(shè)計(jì)并提供了一種用于測(cè)量航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承座偏心位移的裝置，其目的是實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承座偏心位移的大小和方向的測(cè)量。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

該種用于測(cè)量航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承座偏心位移的裝置，其特征在于：該裝置包括：

一個(gè)圓柱形的電容位移傳感器(1)，所述電容位移傳感器(1)能夠承受400～600℃的高溫，并且在此溫度范圍內(nèi)使用時(shí)能夠?qū)ζ渥陨磔S線方向上的位移進(jìn)行精確測(cè)量；

一個(gè)能夠承受400～600℃高溫的低膨脹桿體(2)，所述低膨脹桿體(2)為中空的圓筒形結(jié)構(gòu)，低膨脹桿(2)在400～600℃環(huán)境溫度下的軸向膨脹量要小于電容位移傳感器(1)的分辨率；

將電容位移傳感器(1)通過定位夾具(11)固定安裝在低膨脹桿體(2)的一端，使電容位移傳感器(1)插裝在低膨脹桿體(2)中，并且保證兩者的中軸線重合；在低膨脹桿(2)的另一端固定有法蘭盤(7)，電容位移傳感器(1)的信號(hào)線通過中空的低膨脹桿體(2)引出，所述電容位移傳感器(1)、低膨脹桿體(2)、定位夾具(11)和法蘭盤(7)構(gòu)成一個(gè)整體組件；

在機(jī)匣(3)上處于水平方向和豎直方向上的承力支板(6)的空腔中分別安裝一個(gè)所述的整體組件，安裝方法是將低膨脹桿體(2)固定有電容位移傳感器(1)的一端插入到機(jī)匣(3)的承力支板(6)的空腔中，使電容位移傳感器(1)位于承力支板(6)的空腔的軸線上并且與該空腔的內(nèi)壁不接觸；低膨脹桿體(2)的另一端用螺栓通過法蘭盤(7)上的通孔(8)固定在機(jī)匣(3)的外壁上；軸承座(5)與電容位移傳感器(1)之間的距離應(yīng)小于電容位移傳感器(1)的量程。

在測(cè)量過程中，設(shè)機(jī)匣(3)的外壁輪廓為理想的圓形，圓心為O，以在水平方向安裝的電容位移傳感器(1)的軸線為X軸，以在豎直方向安裝的電容位移傳感器(1)的軸線為Y軸，建立直角坐標(biāo)系XOY。位于軸承腔(4)中的軸承座(5)在未發(fā)生偏心位移時(shí)，其圓心與機(jī)匣(3)的外壁的圓心O重合。

軸承座(5)發(fā)生偏心位移時(shí)，兩套電容位移傳感器(1)能夠分別從互相垂直的兩個(gè)方向上監(jiān)測(cè)軸承座(5)的偏心位移分量Δx和Δy，從而通過運(yùn)算獲得軸承座(5)偏心位移的大小L和方向α。其中，Δx：安裝在水平方向上的電容傳感器(1)的輸出變化量；Δy：安裝在豎直方向上的電容傳感器(1)的輸出變化量；L：軸承座(5)的偏心位移的大小；α：軸承座(5)的偏心位移的方向與水平方向之間的夾角。

在發(fā)動(dòng)機(jī)的試車實(shí)驗(yàn)中，各級(jí)轉(zhuǎn)子的主軸軸承就固定在軸承座(5)中，由于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的重力和逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)(由后向前看)，根據(jù)渦輪工作受力情況分析，軸承外圈將受到向右和向下的作用力，這個(gè)作用力傳遞給軸承座(5)后，會(huì)導(dǎo)致軸承座(5)向右下方傾斜，使軸承座(5)的圓心由O變?yōu)镺’。此時(shí)會(huì)使水平方向和豎直方向上的電容位移傳感器的輸出發(fā)生變化，變化量分別為Δx和Δy，則可以計(jì)算得到軸承座(5)偏心位移的大小L以及其余水平方向之間的夾角α，計(jì)算過程如下：

附圖說明

圖1為軸承座產(chǎn)生偏心位移前的原理示意圖；

圖2為軸承座產(chǎn)生偏心位移后的原理示意圖；

圖3為本發(fā)明的電容位移傳感器與低膨脹桿體的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳述：

參見附圖1～3所示，該種用于測(cè)量航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承座偏心位移的裝置包括：

一個(gè)圓柱形的電容位移傳感器1，所述電容位移傳感器1能夠承受400～600℃的高溫，并且能夠?qū)ζ渥陨磔S線方向上的位移進(jìn)行精確測(cè)量；

一個(gè)能夠承受400～600℃高溫的低膨脹桿體2，所述低膨脹桿體2為中空的圓筒形結(jié)構(gòu)，可由低膨脹系數(shù)的陶瓷材料或者殷鋼材料制成，低膨脹桿2在400～600℃環(huán)境溫度下的軸向膨脹量要小于電容位移傳感器1的分辨率；

將電容位移傳感器1通過定位夾具11固定安裝在低膨脹桿體2的一端，使電容位移傳感器1插裝在低膨脹桿體2中并且保證兩者的中心線重合，在低膨脹桿2的另一端固定有法蘭盤7，電容位移傳感器1的信號(hào)線通過中空的低膨脹桿體2引出，所述電容位移傳感器1、低膨脹桿體2、定位夾具11和法蘭盤7構(gòu)成一個(gè)整體組件；

在機(jī)匣3上處于水平方向和豎直方向上的承力支板6的空腔中，分別安裝一個(gè)所述的整體組件，安裝方法是將低膨脹桿體2固定有電容位移傳感器1的一端插入到機(jī)匣3的承力支板6的空腔中，使電容位移傳感器1位于承力支板6的空腔的軸線上并且與該空腔的內(nèi)壁不接觸；低膨脹桿體2的另一端用螺栓通過法蘭盤7上的通孔8固定在機(jī)匣3的外壁上；軸承座5與電容位移傳感器1之間的距離應(yīng)小于電容位移傳感器1的量程。

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試車試驗(yàn)中，本發(fā)明所提供的測(cè)量裝置可在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中對(duì)軸承座的偏心位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而間接實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，避免發(fā)生過大的偏心位移而造成發(fā)動(dòng)機(jī)的損壞。通過本發(fā)明提供的測(cè)量裝置，可以最終獲得航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承座偏心位移的大小和方向，從而為試車實(shí)驗(yàn)提供一項(xiàng)測(cè)量技術(shù)支持。