喷管喷口直径测量装置、测量系统和测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种喷管喷口直径测量装置，包括：定测头、压力传感器、编码器、伺服电机、减速机、联轴器、丝杠传动机构、推杆、动测头、轴承、测量壳体；定测头连接压力传感器，压力传感器安装在测量壳体一端；编码器连接伺服电机，伺服电机连接减速机，减速机连接联轴器，联轴器连接丝杠传动机构的丝杠一端，靠近该丝杠一端的丝杠段承载于轴承，丝杠螺母装配于丝杠上，并连接活塞，活塞连接推杆的一端；推杆的前端伸出测量壳体，且连接动测头；测量壳体内还设有限制丝杠螺母旋转并对丝杠螺母轴向移动起导向作用的旋转限制机构。本发明专利技术还提供了一种测量系统和测量方法。本发明专利技术实现了高精度的航空发动机喷管喷口直径自动测量，操作简便。

Nozzle diameter measuring device, system and method

【技术实现步骤摘要】
喷管喷口直径测量装置、测量系统和测量方法
本专利技术涉及一种测量系统，尤其是一种用于对航空发动机喷管的喷口直径进行测量的测量装置、测量系统。
技术介绍
喷管是燃烧室内高温高压燃气的出口，是航空发动机能量转化的重要部件，其喉道大小控制燃气的质量流率，直接影响到发动机的性能。某型发动机采用带液压机械备份的全权限数字电子控制系统，在发动机装机时需要对喷口角位移传感器进行标定。而喷口角位移传感器标定需要测量喷管临界截面直径。由于喷管是柔性结构，测量需要对喷管施加一个预胀紧力。传统的测量方式采用机械式测量设备，在测量过程中主要面临五大问题：（1）、直径测量精度低；（2）、预胀紧力无法调节；（3）、预胀紧力超差发现难；（4）、测量精度重复性差；（5）、测量效率低。鉴于上述原因，传统的测量方法需要多人协同、多次定位且工作效率低。在测量过程中无法判断预胀紧力是否超差，直接影响测量结果和测量的可追溯性。同时预胀紧力不可调节，导致该测量方法的通用性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种喷管喷口直径测量装置、测量系统以及测量方法，实现了高精度的航空发动机喷管喷口直径自动测量，操作简便，测量精度高。本专利技术实施例采用的技术方案是：一种喷管喷口直径测量装置，包括：定测头、压力传感器、编码器、伺服电机、减速机、联轴器、丝杠传动机构、推杆、动测头、轴承、测量壳体；所述编码器、伺服电机、减速机、联轴器、丝杠传动机构、推杆、轴承安装在测量壳体内；所述定测头、压力传感器和动测头设置在测量壳体之外，定测头和压力传感器，与动测头分别位于测量壳体两端；所述丝杠传动机构包括丝杠、丝杠螺母和活塞；定测头连接压力传感器，压力传感器安装在测量壳体一端；编码器连接伺服电机，伺服电机连接减速机，减速机连接联轴器，联轴器连接丝杠传动机构的丝杠一端，靠近该丝杠一端的丝杠段承载于轴承，丝杠螺母装配于丝杠上，并连接活塞，活塞连接推杆的一端；推杆的前端伸出测量壳体，且连接动测头；测量壳体内还设有限制丝杠螺母旋转并对丝杠螺母轴向移动起导向作用的旋转限制机构。进一步地，所述推杆中空，套设于丝杠前段。进一步地，测量装置还包括操作按钮和第一显示屏；操作按钮和第一显示屏分别与控制装置中的主控制器连接。进一步地，测量装置还包括能够连接在推杆与动测头之间的加长杆。一种喷管喷口直径测量系统，包括上述的测量装置，以及一个控制装置；控制装置包括主控制器、压力变送器、伺服控制器、第二显示屏；主控制器分别与测量装置中的操作按钮和第一显示屏连接；主控制器连接第二显示屏；测量装置中的压力传感器通过压力变送器连接主控制器；测量装置中的编码器连接主控制器；主控制器通过伺服控制器连接测量装置中的伺服电机。进一步地，控制装置还包括温度传感器和温度变送器，温度传感器连接温度变送器，温度变送器连接主控制器。进一步地，第二显示屏采用触摸屏。一种喷管喷口直径测量方法，适用于上述的喷管喷口直径测量系统，包括：主控制器内预设涨紧力阈值、测量装置原长度；将测量装置置入喷管喷口，定测头对准喷管喷口内侧壁测量点a，启动伺服电机；丝杠传动机构带动推杆移动，动测头向喷管喷口内侧壁测量点a对向的测量点b移动；当动测头接触测量点b后，主控制器通过压力传感器检测到涨紧力，控制伺服电机减慢转速；动测头以相较于先前速度一个较慢的速度持续顶住测量点b，当压力传感器检测到的涨紧力达到预设涨紧力阈值时，主控制器控制伺服电机停转；计算喷口直径实测值等于测量装置原长度与伸长长度之和；显示当前的涨紧力值和喷口直径实测值。进一步地，测量装置的伸长长度根据编码器发出的脉冲数计算得到。进一步地，通过测量装置在喷管喷口内纵置、斜置、横置多种方式测量喷管喷口的直径，并取平均值；在测量装置纵置、斜置、或横置时，相应预设的涨紧力阈值不同，其中纵置时对应的涨紧力阈值最大，横置时对应的涨紧力阈值最小。进一步地，还可以在推杆与动测头之间连接加长杆；主控制器内还预设加长杆长度；计算喷口直径实测值等于测量装置原长度、加长杆长度与伸长长度之和；进一步地，主控制器还根据喷管喷口的温度，对测量装置的原长度和加长杆的长度进行补偿。本专利技术的优点在于：1）可以预设不同的涨紧力阈值，满足不同型号发动机喷管喷口直径测量。2）可实现单人操作、且测量的效率远高于传统的测量方式。3）测量过程中的涨紧力可以实时显示，且测量精度远优于传统的测量方式。4）测量过程中胀紧力超差的风险低，不会对发动机的喷管带来损害。5）测量装置的机械结构简洁合理，产生机械故障的概率低。6）测量数据可追溯，便于后期大数据的分析与应用。附图说明图1为本专利技术的测量装置示意图。图2为本专利技术的测量系统示意图。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术实施例提出的一种用于航空发动机喷管喷口直径测量的测量系统，包括测量装置100和控制装置200；如图1所示，测量装置100包括定测头101、压力传感器102、编码器103、伺服电机104、减速机105、联轴器106、丝杠传动机构107、推杆108、动测头109、轴承110、测量壳体111；所述编码器103、伺服电机104、减速机105、联轴器106、丝杠传动机构107、推杆108、轴承110安装在测量壳体111内；所述定测头101、压力传感器102和动测头109设置在测量壳体111之外，定测头101和压力传感器102，与动测头109分别位于测量壳体111两端；所述丝杠传动机构107包括丝杠1071、丝杠螺母1072和活塞1073；定测头101连接压力传感器102，压力传感器102安装在测量壳体111一端；编码器103连接伺服电机104，伺服电机104连接减速机105，减速机105连接联轴器106，联轴器106连接丝杠传动机构107的丝杠1071一端，靠近该丝杠1071一端的丝杠段承载于轴承110，丝杠螺母1072装配于丝杠1071上，并连接活塞1073，活塞1073连接推杆108的一端；推杆108的前端伸出测量壳体111，且连接动测头109；测量壳体111内还设有限制丝杠螺母1072旋转并对丝杠螺母1072轴向移动起导向作用的旋转限制机构；在一些实施例中，活塞1073的侧面具有至少一个平面，测量壳体111中设有与该活塞1073平面适配的导向板114；导向板114能够限制活塞1073转动从而限制丝杠螺母1072旋转，导向板114还对活塞移动起到导向作用，从而对丝杠螺母1072轴向移动起导向作用；在一些实施例中，旋转限制机构也可以是设置在测量壳体111内壁的滑槽，活塞1073的侧面可设置与所述滑槽相适配的凸起；在一些实施例中，推杆108中空，套设于丝杠1072前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种喷管喷口直径测量装置(100)，其特征在于，包括：定测头(101)、压力传感器(102)、编码器(103)、伺服电机(104)、减速机(105)、联轴器(106)、丝杠传动机构(107)、推杆(108)、动测头(109)、轴承(110)、测量壳体(111)；/n所述编码器(103)、伺服电机(104)、减速机(105)、联轴器(106)、丝杠传动机构(107)、推杆(108)、轴承(110)安装在测量壳体(111)内；所述定测头(101)、压力传感器(102)和动测头(109)设置在测量壳体(111)之外，定测头(101)和压力传感器(102)，与动测头(109)分别位于测量壳体(111)两端；/n所述丝杠传动机构(107)包括丝杠(1071)、丝杠螺母(1072)和活塞(1073)；/n定测头(101)连接压力传感器(102)，压力传感器(102)安装在测量壳体(111)一端；编码器(103)连接伺服电机(104)，伺服电机(104)连接减速机(105)，减速机(105)连接联轴器(106)，联轴器(106)连接丝杠传动机构(107)的丝杠(1071)一端，靠近该丝杠1071一端的丝杠段承载于轴承(110)，丝杠螺母(1072)装配于丝杠(1071)上，并连接活塞(1073)，活塞(1073)连接推杆108的一端；推杆(108)的前端伸出测量壳体(111)，且连接动测头(109)；测量壳体(111)内还设有限制丝杠螺母(1072)旋转并对丝杠螺母(1072)轴向移动起导向作用的旋转限制机构。/n...

【技术特征摘要】
1.一种喷管喷口直径测量装置(100)，其特征在于，包括：定测头(101)、压力传感器(102)、编码器(103)、伺服电机(104)、减速机(105)、联轴器(106)、丝杠传动机构(107)、推杆(108)、动测头(109)、轴承(110)、测量壳体(111)；
所述编码器(103)、伺服电机(104)、减速机(105)、联轴器(106)、丝杠传动机构(107)、推杆(108)、轴承(110)安装在测量壳体(111)内；所述定测头(101)、压力传感器(102)和动测头(109)设置在测量壳体(111)之外，定测头(101)和压力传感器(102)，与动测头(109)分别位于测量壳体(111)两端；
所述丝杠传动机构(107)包括丝杠(1071)、丝杠螺母(1072)和活塞(1073)；
定测头(101)连接压力传感器(102)，压力传感器(102)安装在测量壳体(111)一端；编码器(103)连接伺服电机(104)，伺服电机(104)连接减速机(105)，减速机(105)连接联轴器(106)，联轴器(106)连接丝杠传动机构(107)的丝杠(1071)一端，靠近该丝杠1071一端的丝杠段承载于轴承(110)，丝杠螺母(1072)装配于丝杠(1071)上，并连接活塞(1073)，活塞(1073)连接推杆108的一端；推杆(108)的前端伸出测量壳体(111)，且连接动测头(109)；测量壳体(111)内还设有限制丝杠螺母(1072)旋转并对丝杠螺母(1072)轴向移动起导向作用的旋转限制机构。


2.如权利要求1所述的喷管喷口直径测量装置(100)，其特征在于，
所述推杆(108)中空，套设于丝杠(1072)前段。


3.如权利要求1或2所述的喷管喷口直径测量装置(100)，其特征在于，
测量装置(100)还包括操作按钮(112)和第一显示屏(113)；操作按钮(112)和第一显示屏(113)分别与控制装置(200)中的主控制器(201)连接。


4.如权利要求1或2所述的喷管喷口直径测量装置(100)，其特征在于，
测量装置(100)还包括能够连接在推杆(108)与动测头(109)之间的加长杆。


5.一种喷管喷口直径测量系统，其特征在于，包括如权利要求3或4所述的测量装置(100)，以及一个控制装置(200)；
控制装置(200)包括主控制器(201)、压力变送器(202)、伺服控制器(203)、第二显示屏(204)；
主控制器(201)分别与测量装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵柏松，薛楠，唐周军，毛云峰，陈小东，朱慧彦，
申请(专利权)人：中国航发控制系统研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32