一种用于压气机可调静子叶片角度标定的测具

摘要

本发明涉及航空发动机测量技术领域，具体涉及一种用于压气机可调静子叶片角度标定的测具，以解决压气机可调静子叶片冷态角度的标定误差大的问题。本发明的测具零基准定位器和角度指示器两大部分；其中，零基准定位器呈圆弧板状，其上开设有多个预定的安装孔，安装完成时，能够保证当同一级别的所述静子叶片的级间角度处于预定角度状态(或者叫“零角度”状态)；角度指示器包括标准仪表、转接件、芯轴件、摇臂、以及表座等，角度指示器安装完成后，在上述预定角度状态下驱动零级联动环，通过角度指示器的标准仪表的指针读数能够更准确反应静子叶片开角和闭角实际情况，最终使得静子叶片角度的标定误差更小，更精确。

说明书

技术领域

本发明涉及航空发动机测量技术领域，具体涉及一种用于压气机可调静子叶片角度标定的测具。

背景技术

发动机的压气机包括有多级静子叶片，为提高高压转子中低转速喘振裕度，压气机前几级静子叶片设计为可调机构，并且，可调机构还作为发动机的可变几何控制系统之一。而对压气机可调静子叶片冷态角度的标定尤为重要，能够在发动机具体的硬件条件下实现预定的角度控制规律，从而降低叶片装配角度检测误差。如果叶片装配角度检测误差大，将会导致可调机构级间角度联动关系偏离设计要求，不利于准确获悉多级静子匹配关系，对发动机性能录取和调节规律优化均带来诸多不利影响，甚至造成转子叶片断裂等严重事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于压气机可调静子叶片角度标定的测具，以解决压气机可调静子叶片冷态角度的标定误差大的问题。

本发明的技术方案是：

一种用于压气机可调静子叶片角度标定的测具，包括标准仪表，所述标准仪表包括表盘和转轴，所述标准仪表的转轴与静子叶片的轴颈连接，所述用于压气机可调静子叶片角度标定的测具还包括零基准定位器和角度指示器；

所述零基准定位器呈圆弧板状，其圆弧曲率与压气机的联动环外环面的曲率相等，所述零基准定位器上开设有一个第一安装孔和至少两个第二安装孔，并且，当同一级别的所述静子叶片的级间角度处于预定角度时，其中一个所述静子叶片的轴心过所述第一安装孔的圆心，所述第一安装孔与所述静子叶片的轴颈连接，至少两个所述第二安装孔沿所述联动环的圆周方向布置，并与所述联动环上至少两个定位孔的位置相匹配；

所述角度指示器包括所述标准仪表以及：

转接件，一端与所述标准仪表的转轴固定连接，另一端呈具有一个开口的筒状，筒的轴线与所述标准仪表的转轴轴线重合，且筒壁上开设有套齿；

芯轴件，轴线与所述标准仪表的转轴轴线重合，一端具有与所述转接件的套齿相匹配的套齿，并与所述转接件通过套齿连接，另一端与其中一个所述静子叶片的轴颈连接，所述芯轴件的轴线还与所述静子叶片的轴线重合；

摇臂，包括第一接头和第二接头，所述第一接头活动套设在所述芯轴件的外壁上，绕所述芯轴件的轴线转动，所述第二接头与同一级别的另一个所述静子叶片的轴颈连接；

表座，呈圆筒状，一端与所述标准仪表的表盘的底端固定连接，另一端活动套设在所述摇臂的第一接头外壁上，绕所述芯轴件的轴线转动，且所述标准仪表的转轴、所述转接件以及所述芯轴件与所述转接件连接的部分均位于所述表座件内部；

固定件，用于固定所述表座与所述摇臂的第一接头。

可选地，所述零基准定位器包括：

第一固定部，呈板状，沿所述联动环的圆周方向布置，至少两个所述第二安装孔开设在所述第一固定部上；

第二固定部，呈板状，一端连接至所述第一固定部侧面，所述第一安装孔开设在所述第二固定部上。

可选地，所述第二安装孔包括两个，其中一个是圆柱孔，另一个是窄槽孔；

另外，所述联动环具有与两个所述第二安装孔位置相对应两个定位孔，且所述两个定位孔之间间隔设置有一个定位孔，所述定位孔与所述第一安装孔的位置相对应。

可选地，所述第二安装孔通过定位销与所述联动环的定位孔连接。

可选地，所述第一安装孔内部设置有筒状的安装件，所述安装件的外径等于所述第一安装孔内径，所述安装件的内孔与所述静子叶片的轴颈相匹配。

可选地，所述标准仪表的转轴通过联轴节与所述转接件的一端固定连接。

可选地，所述固定件为滚花螺钉，所述表座外壁上开设有与所述滚花螺钉相匹配的螺孔，贯穿至所述摇臂的第一接头的外壁处。

本发明的有益效果：

本发明的用于压气机可调静子叶片角度标定的测具中，所述零基准定位器上的安装孔预先确定，安装完成时，能够保证当同一级别的所述静子叶片的级间角度处于预定角度状态(或者叫“零角度”状态)；再在预定角度状态下驱动零级联动环，通过角度指示器的标准仪表的指针读数更准确反应静子叶片开角和闭角实际情况，最终静子叶片角度的标定误差更小，更精确。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明零基准定位器的结构示意图；

图2是本发明设置有安装件和定位销的零基准定位器的主视图；

图3是本发明设置有安装件和定位销的零基准定位器的仰视图(部分剖视)；

图4是本发明角度指示器的主视图(部分剖视)；

图5是本发明角度指示器的左视图(部分剖视)；

图6是本发明测具的使用状态示意图；

图7是本发明测具的使用状态示意图(另一视角)；

图8是本发明另一种零基准定位器的结构示意图；

图9是本发明另一种零基准定位器的结构示意图；

图10是本发明另一种零基准定位器的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

特别如图6和图7所示，是目前现有压气机的部分结构，其中包括多级结构(图7示中为四级)，每一级中包括多个可调节的静子叶片13和一个联动环12，每个静子叶片13的轴颈处通过一个连接片连接至同级的联动环12的相应位置处，且连接片与联动环12连接处的联动环12上设置有定位孔14，该联动环12绕自身轴线转动时能够带动与之相连接的多个静子叶片13的绕自身轴转动，具体结构此处不再赘述。

如图1至图10所示，本发明的用于压气机可调静子叶片角度标定的测具，可以包括零基准定位器1和角度指示器。

零基准定位器1可以为多种适合的形状，本实施例中，特别如图1至图3所示，零基准定位器1整体呈圆弧板状，其圆弧曲率与压气机的联动环12外环面的曲率相等。具体地，零基准定位器1包括第一固定部103和第二固定部104。进一步，零基准定位器1也可以如图8至图10所示的形状，不再赘述。

第一固定部103呈板状，沿联动环12的圆周方向布置，第一固定部103上开设有至少两个第二安装孔101，至少两个第二安装孔101沿所述联动环12的圆周方向布置，并与联动环12上至少两个定位孔14的位置相匹配。

本实施例中，第二安装孔101包括两个，其中一个是圆柱孔，另一个是窄槽孔。并且，联动环12上具有与两个第二安装孔101位置相对应两个定位孔14，且两个定位孔14之间间隔设置有一个定位孔14，定位孔14与第一安装孔102的位置相对应。

进一步，第二安装孔101通过定位销10与联动环12的定位孔14连接，定位销10起到定位作用，可以根据需要进行多种选择，此处不再赘述。

第二固定部104呈板状，一端连接至第一固定部103侧面，第二固定部104上开设有一个第一安装孔102。进一步，第一安装孔102内部设置有筒状的安装件9，安装件9的外径等于第一安装孔102内径，安装件102的内孔与静子叶片13的轴颈相匹配。

并且，当同一级别的静子叶片13的级间角度处于预定角度时，其中一个静子叶片13的轴心过第一安装孔102的圆心，第一安装孔102与静子叶片13的轴颈连接。其中，预定角度又可以叫“零角度”，是人为规定的一个基准角度，可以根据需要进行适合的选择，此时联动环12位置固定唯一，静子叶片13角度也唯一。

角度指示器包括标准仪表2、转接件4、芯轴件5、摇臂6、以及表座7等。

转接件4一端与标准仪表2的转轴202固定连接，另一端呈具有一个开口的筒状，筒的轴线与标准仪表2的转轴202轴线重合，且筒壁上开设有套齿。具体地，标准仪表2的转轴202通过联轴节3与转接件4的一端固定连接。

芯轴件5的轴线与标准仪表2的转轴轴线重合，一端具有与转接件4的套齿相匹配的套齿，并与转接件4通过套齿连接，另一端与其中一个静子叶片13的轴颈连接，芯轴件5的轴线还与静子叶片13的轴线重合。

摇臂6包括第一接头601和第二接头602，第一接头601活动套设在芯轴件5的外壁上，绕芯轴件5的轴线转动，第二接头602与同一级别的另一个静子叶片13的轴颈连接。另外，第二接头602是通过上述安装件9与静子叶片13的轴颈连接；进一步，为了保证摇臂6第一接头601处的轴线与芯轴件5轴线重合，以及保证第二接头602中安装件9的轴线与静子叶片13的轴线重合，摇臂6的杆部分需要设置为具有一定弧度的弯曲结构，具体可以根据需要进行适合的设置。

表座7呈圆筒状，一端与标准仪表2的表盘201的底端固定连接，另一端活动套设在摇臂6的第一接头601外壁上，绕芯轴件5的轴线转动，且标准仪表2的转轴202、转接件4以及芯轴件5与转接件4连接的部分均位于表座7内部。

固定件8可以为多种适合的结构，用于固定表座7与摇臂6的第一接头601。本实施例中，固定件8为滚花螺钉，表座7外壁上开设有与滚花螺钉相匹配的螺孔，贯穿至摇臂6的第一接头601的外壁处。

本发明的用于压气机可调静子叶片角度标定的测具中，零基准定位器1上的多个安装孔位置预先确定，安装完成时，能够保证当同一级别的静子叶片13的级间角度处于预定角度状态(或者叫“零角度”状态)。再在预定角度状态下驱动该级联动环12，通过角度指示器的标准仪表2的指针读数更准确反应静子叶片开角和闭角实际情况，最终静子叶片角度的标定误差更小，更精确。

本发明用于压气机可调静子叶片角度标定的测具的测量过程如下：

静子叶片角度测量时，先将零基准定位器1安装到压气机静子机匣上。以0级角度为例(如图6所示，以及图7所示的最左端)，先将0级零基准定位器1(如图1至图3所示的)安装到压气机零级联动环12上，使0级零基准定位器1的配合弧面贴合到联动环12的外径上，其中0级零基准定位器1上的两个第二安装孔101(1个圆柱孔，1个窄槽孔)通过两个小精密的定位销10和联动环12上的定位孔14连接，另一处的第一安装孔102通过一个安装件9连接到可调静子叶片13的轴颈上。从而，通过0级零基准定位片1限制零级联动环18和零级静子叶片之间的相对位置，按照0级零基准定位器1的三个安装孔位置设计关系，可确定此时零级静子叶片13的级间角度为“零角度”状态。

再将角度指示器安装到静子叶片13轴颈上。同样以0级角度为例，先单独将带套齿的芯轴件5通过其下端的内螺纹连接到待测静子叶片13的轴颈上，并固定拧紧，使其可以随着静子叶片13同步转动；再单独将摇臂16的第一接头601安装到芯轴件5外壁上(在第一接头601通过开设的孔套设在芯轴件5外部的轴肩上)，且为间隙配合，不影响芯轴件5自由转动，摇臂16的第二接头602通过一个安装件9固定支撑在同级的另一个静子叶片13的轴颈上，使其在待测静子叶片13旋转时无周向运动；随后将角度指示器的其他部分(表座7、转接件4等)安装到芯轴件5以及摇臂16上，使转接件4的套齿部分插入芯轴件5的套齿上，实现连接。另外，表座7的下端要完全贴合支撑在摇臂16的第一接头601头部轴肩上，特别注意进行该步骤时滚花螺钉处于松脱状态。

此时，由于零级静子叶片13的级间角度已通过0级零基准定位器1固定在“零角度”状态。因此，待角度指示器安装到位后，为了方便后续角度测量，对角度指示器部分进行调零操作，通过旋转芯轴件5和标准仪表2的表盘201，使角度指示器部分(未示出)的指针读数指向标记零位，再拧紧滚花螺钉使其顶紧摇臂16第一接头601的轴肩，从而使标准仪表2及角度指示器的静子件部分(包括标准仪表2、表座7等)在待测静子叶片13旋转时无周向旋转。

待上述零级角度指示器部分调零完成后，从零级联动环12上拆下0级零基准定位器1和两个小精密定位销10，以使零级联动环12恢复自由运动；此时，驱动零级联动环12驱动静子叶片13转动，静子叶片13再依次带动芯轴件5、转接件4、联轴节3以及标准仪表2的转轴202转动，使得标准仪表2的指针偏转，其读数即反应静子叶片开角和闭角实际情况。

随后，再次按照零基准定位片部分安装步骤安装0级零基准定位器1，检查零级静子叶片13级间角度是否与之前的调零角度一致；若两次调零角度保持一致，说明角度指示器和零基准定位器1进行了正确安装，随后即可进行零级可调静子叶片的级间角度的测量和调整。

按照上述安装操作流程，依次分别安装其他三级角度指示器和零基准定位器1。待各级角度指示器安装、调整到位后，即可进行0～3级可调静子叶片13角度的标定，能够使得标定误差更小，更精确。

本发明用于压气机可调静子叶片角度标定的测具通过自身结构的优化设计，确保了综合检测精度。其综合检测精度可以为±10′，实现了设计公差为±30′的压气机可调静子叶片冷态角度精确标定的技术难题。从而从溯源上有效控制了角度检测精度，为准确获悉多级压气机静子匹配关系提供了技术支撑；而且测具结构简单，操作方便，易于实现。另外，本发明提供的测具如采取圆弧段贴合联动环和定位孔与机匣同心技术实现了与机匣的精确定位。通过挠性角度传递机构(带套齿的芯轴件5与带套齿的转接件4构成的连接机构)技术，消除了测具内部角度传递零件因安装偏差、可能产生的空行程等因素引起的轴向和径向误差，提高了角度传递精度。进一步，选用最小示值为5′的高精度标准仪表实现了叶片角度的精确传递和测量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。