一种航空发动机软壁机匣纤维布缠绕装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种航空发动机软壁机匣纤维布缠绕装置。装置的基本原理是将软壁机匣的薄壁金属内层和高性能纤维布筒分别作为收卷端和放卷端，纤维布从纤维布筒放出，缠绕至机匣上。减速电机作为动力源带动机匣转动，磁粉制动器作为阻力源为纤维布筒提供阻力扭矩。张力传感器安装在收卷端和放卷端的中间测量纤维布在缠绕过程中的张力，通过调节磁粉制动器的输出扭矩来控制纤维布的张力保持稳定。整个装置包括安装底座、减速电机、磁粉制动器、张力传感器、计数传感器、传动同步带轮、传动轴、监控电柜等主要组成元件和轴承座、联轴器等安装附件。

A filament winding device for Aeroengine soft wall casing

The utility model discloses a fiber cloth winding device for an aeroengine soft wall casing. The basic principle of the device is that the thin wall metal inner layer and the high performance fiber cloth tube of the soft wall casing are used as the winding end and the reeling end respectively. The fiber cloth is released from the fiber cloth tube and wound to the casing. The decelerating motor is used as the power source with the actuator box to rotate, and the magnetic powder brake is used as the resistance source to provide resistance torque for the fiber cloth barrel. The tension sensor is installed in the middle of the reel end and the reel end to measure the tension of the fiber cloth during the winding process. The tension of the fiber cloth is controlled by adjusting the output torque of the magnetic powder brake to keep the tension of the fabric stable. The whole device includes installation base, deceleration motor, magnetic powder brake, tension sensor, counting sensor, transmission synchronous belt wheel, drive shaft, monitoring electric cabinet and other main components, bearing seat, coupling and other installation accessories.

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机软壁机匣纤维布缠绕装置
本技术涉及一种纤维布缠绕装置，尤其涉及一种用于实现航空发动机软壁机匣上高性能纤维布缠绕的装置。
技术介绍
机匣是航空发动机的重要零件之一，是发动机转子部件外围的承载和防护结构。当航空发动机的高速旋转部件在工作中出现断裂失效，机匣必须具有足够的包容能力，防止高速高能的转子碎片穿出机匣，从而进一步击伤飞机的机舱、油箱、液压管路和电器控制线路等，造成严重的后果。因此各航空大国对航空发动机包容问题都非常重视，在民用和军用航空发动机规范中都有专门条文对包容性做出严格规定。根据所使用的材料的不同，航空发动机机匣有两种基本类型的包容性设计概念。第一种是传统的硬壁包容，采用韧性高的不锈钢、铝合金或者钛合金材料制作机匣，利用其在撞击载荷作用下发生较大塑性变形以吸收断叶动能，机匣需设计有足够厚度，将所有碎片包容在机匣内部。第二种是软壁包容，在薄壁金属机匣外缠绕强度和韧性优良的纤维(如Kevlar)条带，碎片击穿机匣内层，被外部增强的柔性纤维布抓获。软壁机匣结构因其质量轻以及优良的抗冲击性能在民用航空发动机风扇级机匣上得到广泛应用，如Trent700,PW4084,GE90等发动机风扇机匣均采用了软壁包容结构。应用发现，这种设计在具有良好包容能力的同时，其重量比金属包容环减轻近50％。软壁机匣在结构上的主要特点是将多层的高性能材料纤维布缠绕到薄壁金属内层机匣外形成整体的复合结构。我国在航空发动机软壁机匣方面的设计和制造基本还处在空白阶段，没有可以借鉴的经验，国外则对相关技术实行封锁。因此探索研究航空发动机软壁机匣的制造方法，设计专用的高性能纤维布缠绕装置是十分有必要的。
技术实现思路
本技术提供了一种可用于实现航空发动机软壁机匣纤维布缠绕功能的装置。装置的基本原理是将软壁机匣的薄壁金属内层和高性能纤维布筒分别作为收卷端和放卷端，纤维布从纤维布筒放出，缠绕至机匣上。动力源带动软壁机匣转动，阻力源与高性能纤维布筒相连提供阻力扭矩使纤维布张紧，张力传感器对缠绕过程中纤维布上的张力进行测量，根据张力信号调节阻力源阻力扭矩，实现对缠绕张力的控制。从而实现将高性能纤维布恒张力地均匀紧密地缠绕到金属内层机匣之外，达到要求的层数后停止缠绕，复合结构的软壁机匣制作完成。整个装置包括安装底座、减速电机、磁粉制动器、张力传感器、计数传感器、传动同步带轮、传动轴、监控电柜等主要组成元件和轴承座、联轴器等安装附件。一种航空发动机软壁机匣纤维布缠绕装置，包括安装底座、动力部分、阻力部分、张力测试部分、监控电柜。所述的安装底座是整个装置的基座，用于对其他部件提供基础支撑。所述的动力部分包括减速电机、传动同步带、传动同步带轮、电磁式计数传感器、高度调节支架、轴承座、驱动轴、转接安装环、机匣安装板。所述的减速电机是将电机和减速器装配成一体的动力源，以较慢的转速稳定输出动力。电机通过所述的传动同步带和传动同步带轮带动驱动轴转动。驱动轴通过转接安装环和机匣安装板与机匣相连，机匣随着驱动轴缓慢旋转。作为优选的技术方案，驱动轴通过高度调节支架和轴承座安装，可以通过调整支架高度来安装不同直径大小的机匣，使机匣处在一个合适的高度，旋转时不与其他部件发生干涉。作为优选的技术方案，可选择安装不同速比的同步带轮来控制机匣转动的转速。作为优选的技术方案，因为机匣和同步带轮的转速相同，因此在传动同步带轮表面放置磁钢，通过电磁式计数传感器对同步带轮和机匣的转圈次数进行记录，也就是对纤维布缠绕的层数进行记录。所述的阻力部分包括磁粉制动器、联轴器、轴承座、被动轴、纤维布筒压盖。所述的磁粉制动器是由输出轴和含激磁线圈的磁轭组成的阻力源，磁粉制动器输出轴传递的扭矩与其输入激磁电流成正比例线性关系，通过控制磁粉制动器的输入电流可控制其输出轴转动所需的扭矩。所述的被动轴通过轴承座安装在安装底座的支架上，通过联轴器与磁粉制动器的输出轴相连。成卷的纤维布筒套在被动轴的另一端，通过一个压盖轴向固定。当缠绕过程中纤维布筒随着机匣转动时，磁粉制动器通过被动轴向纤维布筒传递阻力扭矩，使得纤维布张紧。所述的张力测试部分包括张力传感器、纤维布辊筒、轴承座。三根纤维布辊筒通过轴承座安装，在空间上呈三角布置。纤维布从纤维布筒卷出，依次绕过三根辊筒，卷向机匣。在中间辊筒的轴承座下方布置张力传感器，测量纤维布对中间辊筒的压力，通过转换获得缠绕过程中纤维布上的张力。所述的监控电柜用于安装张力传感器和计数传感器的显示仪表以及其他供电和控制电路，对减速电机和磁粉制动器供电，并控制电机启停、正反转，以及磁粉制动器的输入电流。本技术一种航空发动机软壁机匣纤维布缠绕装置，具有的有益效果有：1、通过本技术提供的装置能实现将纤维布均匀紧密地缠绕到机匣上形成复合结构的软壁机匣。缠绕过程中，纤维布张紧力可控，缠绕层数可控。2、本技术提供的装置结构稳固，安装方便，操作简单，工作效率高，适用性广，可实现不同直径大小、不同层数要求、不同张力要求的软壁机匣纤维布缠绕。附图说明图1为纤维布缠绕装置正面主视图；图2为纤维布缠绕装置左视图即纤维布筒一侧(阻力部分)侧视图；图3为纤维布缠绕装置右视图即软壁机匣一侧(动力部分)侧视图；图4为监控电柜面板。图中：1、安装底座，2、纤维布辊筒轴承座，3、张力传感器，4、纤维布辊筒，5、高度调节支架，6、机匣，7、机匣安装板，8、转接安装环，9、纤维布筒，10、纤维布，11、纤维布筒压盖，12、被动轴轴承座，13、被动轴，14、联轴器，15、磁粉制动器，16、电机安装座，17、减速电机，18、传动同步带，19、电磁式计数传感器，20、传动同步带轮，21、驱动轴轴承座，22、驱动轴，23、张力显示表，24、计数显示表，25、电源开关，26、电源指示灯，27、电机反转按钮，28、电机正转按钮，29、电机停止按钮，30、磁粉制动器输入电流调节旋钮。具体实施方式下面结合附图和实施例进一步说明本技术。参阅图1、图2和图3所示的装置结构，一种航空发动机软壁机匣纤维布缠绕装置可以分为安装底座1、动力部分、阻力部分、张力测试部分、监控电柜。主要组成元件包括安装底座1、减速电机17、磁粉制动器15、张力传感器3、驱动轴22、被动轴13等。动力部分如图3所示，减速电机17是将三相异步电机和减速器装配成一体的动力源，通过电机安装座16安装在安装底座1上。减速电机17通过传动同步带18和传动同步带轮20带动驱动轴22转动。驱动轴22通过转接安装环8和机匣安装板7与机匣6相连，机匣6随着驱动轴缓慢旋转。驱动轴22通过驱动轴轴承座21安装在高度调节支架5上。电磁式计数传感器19对同步带轮20的转圈次数进行记录，也就是对机匣6的转圈次数和纤维布10缠绕的层数进行记录。阻力部分如图2所示，磁粉制动器15是有由输出轴和含激磁线圈的磁轭组成的阻力源。被动轴13通过被动轴轴承座12安装在安装底座1的支架上，通过联轴器14与磁粉制动器15的输出轴相连。纤维布筒9套在被动轴13的另一端，通过一个压盖11轴向固定。缠绕过程中当纤维布筒9随着机匣6转动时，磁粉制动器15通过被动轴13向纤维布筒9传递阻力扭矩，使得纤维布10张紧。张力测试部分包括张力传感器3、纤维布辊筒4、纤维布辊筒轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航空发动机软壁机匣纤维布缠绕装置，其特征在于包括安装底座(1)、动力部分、阻力部分、张力测试部分、监控电柜，所述的动力部分包括减速电机(17)、传动同步带(18)、传动同步带轮(20)、电磁式计数传感器(19)、高度调节支架(5)、驱动轴轴承座(21)、驱动轴(22)、转接安装环(8)、机匣安装板(7)；所述的阻力部分包括磁粉制动器(15)、联轴器(14)、被动轴轴承座(12)、被动轴(13)、纤维布筒压盖(11)；所述的张力测试部分包括张力传感器(3)、纤维布辊筒(4)、纤维布辊筒轴承座(2)；减速电机(17)通过电机安装座(16)安装在安装底座(1)上，减速电机(17)的输出端通过传动同步带(18)和传动同步带轮(20)带动驱动轴(22)转动，驱动轴(22)与转接安装环(8)固定相连，转接安装环(8)的圆周上均匀安装有若干块机匣安装板(7)，机匣安装板(7)与待缠绕的机匣(6)相连；驱动轴(22)通过驱动轴轴承座(21)安装在高度调节支架(5)上；电磁式计数传感器(19)正对同步带轮(20)，对同步带轮(20)的转圈次数进行记录；被动轴(13)通过被动轴轴承座(12)安装在安装底座(1)的支架上，被动轴(13)一端通过联轴器(14)与磁粉制动器(15)的输出轴相连，另一端上套有纤维布筒(9)，纤维布筒(9)通过压盖(11)轴向固定，所述的纤维布辊筒(4)共三个，三个纤维布辊筒(4)通过轴承座(2)安装，在空间上呈三角布置，纤维布(10)从纤维布筒(9)卷出，依次绕过三根辊筒(4)，卷向机匣(6)，在中间辊筒(4)的轴承座(2)下方布置张力传感器(3)；所述的监控电柜连接所述的电磁式计数传感器(19)和张力传感器(3)，并显示传感器的采集的数据，所述的监控电柜控制所述的减速电机(17)和磁粉制动器(15)。...

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机软壁机匣纤维布缠绕装置，其特征在于包括安装底座(1)、动力部分、阻力部分、张力测试部分、监控电柜，所述的动力部分包括减速电机(17)、传动同步带(18)、传动同步带轮(20)、电磁式计数传感器(19)、高度调节支架(5)、驱动轴轴承座(21)、驱动轴(22)、转接安装环(8)、机匣安装板(7)；所述的阻力部分包括磁粉制动器(15)、联轴器(14)、被动轴轴承座(12)、被动轴(13)、纤维布筒压盖(11)；所述的张力测试部分包括张力传感器(3)、纤维布辊筒(4)、纤维布辊筒轴承座(2)；减速电机(17)通过电机安装座(16)安装在安装底座(1)上，减速电机(17)的输出端通过传动同步带(18)和传动同步带轮(20)带动驱动轴(22)转动，驱动轴(22)与转接安装环(8)固定相连，转接安装环(8)的圆周上均匀安装有若干块机匣安装板(7)，机匣安装板(7)与待缠绕的机匣(6)相连；驱动轴(22)通过驱动轴轴承座(21)安装在高度调节支架(5)上；电磁式计数传感器(19)正对同步带轮(20)，对同步带轮(20)的转圈次数进行记录；被动轴(13)通过被动轴轴承座(12)安装在安装底座(1)的支架上，被动轴(13)一端通过联轴器(14)与磁粉制动器(15)的输出轴相连，另一端上套有纤维布筒(9)，纤维布筒(9)通过压盖(11)轴向固定，所述的纤维布辊筒(4)共三个，三个纤维布辊筒(4)通过轴承座(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：何泽侃，宣海军，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33