[发明专利]一种测量涡轮转子的静动态叶尖回转半径的装置及方法

摘要

本发明是一种测量涡轮转子的静动态叶尖回转半径的装置及方法，可以用于获取航空发动机及燃气轮机中的涡轮转子叶片的叶尖部位的静态与动态回转半径，从而为获得航空发动机及燃气轮机装配过程中的转、静部件之间的叶尖间隙提供一项测量技术支撑。该装置将被测涡轮转子安装在前支架和后支架的滚轮上，并通过锁紧架进行锁紧，然后通过万向联轴器与主轴箱的输出轴连接。对于被测涡轮转子轮缘上的各个叶片，本发明采用非接触式的光幕测距传感器测量其叶尖部位的回转半径，当转速较低时，叶身的伸长量可以忽略不计，此时所测得的结果为静态叶尖回转半径；当转速较高时，叶身的伸长量较大，此时所测得的结果为动态叶尖回转半径。

主权项

1.一种测量涡轮转子的静动态叶尖回转半径的装置，其特征在于：该装置包括基座(1)、前支架(2)、后支架(3)、主轴箱(4)、万向联轴器(6)、被测涡轮转子(7)、光幕测距传感器(8)和传感器移动台(9)。其中，基座(1)的底部通过地脚螺栓固定在坚实的地基或地面上，在基座(1)的台面上沿Y方向依次安装并固定前支架(2)、后支架(3)和主轴箱(4)。前支架(2)和后支架(3)之间的距离与被测涡轮转子(7)上的前轴颈(22)和后轴颈(23)之间的轴向距离相同。主轴箱(4)内部安装有电机，电机的输出轴(5)通过万向联轴器(6)与被测涡轮转子(7)的后部连接，从而带动被测涡轮转子(7)转动；主轴箱(4)内部还设置有角度编码器，以记录输出轴(5)的周向转角位置，并标记被测涡轮转子(7)上的各个叶片(20)的序号，使各个叶片(20)与输出轴(5)的周向转角位置对应。前支架(2)和后支架(3)的结构相同，前支架(2)和后支架(3)包括支架底座(10)、销轴(11)、锁紧架(12)、锁紧机构(13)和滚轮(14)。支架底座(10)安装在基座(1)的台面上，在支架底座(10)的上部设置有2个滚轮(14)，以从下方支撑在被测涡轮转子(7)的前轴颈(22)或后轴颈(23)的底部两侧。锁紧架(12)的一端通过安装在支架底座(10)一侧的销轴(11)与支架底座(10)连接在一起，锁紧架(12)可以绕销轴(11)转动，以实现锁紧架(12)的打开和闭合；锁紧架(12)的另一端安装有锁紧机构(13)，以用于闭合后与支架底座(10)的另一侧锁紧。在锁紧架(12)的中部安装有一个滚轮(14)，以用于从上方压紧被测涡轮转子(7)的前轴颈(22)或后轴颈(23)的顶部。当锁紧架(12)和支架底座(10)闭合并锁紧后，支架底座(10)和锁紧架(12)上的3个滚轮(14)能够实现对被测涡轮转子(7)的前轴颈(22)或后轴颈(23)的夹紧和定位。在基座(1)上靠近前支架(2)的一侧安装有传感器移动台(9)，光幕测距传感器(8)的横梁(18)沿Z方向安装在传感器移动台(9)上。传感器移动台(9)能够产生沿X方向和Y方向的二维运动，以调整光幕测距传感器(8)与被测涡轮转子(7)之间的相互位置关系，从而使被测涡轮转子(7)的叶片(20)的叶尖部位能够进入到光幕测距传感器(8)的测量区域内。传感器移动台(9)的X方向和Y方向上均配备有光栅尺。光幕测距传感器(8)与主轴箱(4)内部的角度编码器同步进行数据采集，以使光幕测距传感器(8)的输出结果能够与被测叶片(20)的序号相对应。