涡轴发动机起动扭矩测量装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种涡轴发动机起动扭矩测量装置，包括：扭矩传感器，第一安装座和第二安装座。扭矩传感器包括第一扭转盘、第二扭转盘和联接轴；第一扭转盘和第二扭转盘可转动的对合连接，联接轴穿设于第一扭转盘的轴心位置和第二扭转盘的轴心位置，联接轴一端设有连接发动机输入轴的第一连接头，另一端设有连接起动机输出轴的第二连接头。第一安装座的首端连接发动机壳体，尾端连接于第一扭转盘。第二安装座的首端连接起动机壳体，尾端连接于第二扭转盘。上述涡轴发动机起动扭矩测量装置采用间接测量的方法获取起动机的起动扭矩，避免直接测量起动机输出轴容易引起振动，难度大，存在安全风险的问题。并且结构简单、准确度高。
【专利说明】涡轴发动机起动扭矩测量装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及涡轴发动机测试领域，特别地，涉及一种涡轴发动机起动扭矩测量装 置。
【背景技术】
[0002] 在发动机技术鉴定试验中，起动扭矩测量试验为必作项目，用于测量发动机起动 时各转速下起动机输出扭矩。检查发动机在规定扭矩条件下的起动情况，为确定起动机进 口空气压力提供依据。涡轴发动机结构紧凑，安装空间狭小，此外转速高，容易引起振动，因 此采用直接测量起动机传动轴扭矩的方法，难度相当大，且存在很安全大风险。因此对涡轴 发动机一般不进行起动扭矩测量试验，只通过理论计算取得了相关数据。起动扭矩的理论 计算的相关因数很多，大多靠经验获得，一个因数的误差将导致最终计算结果有较大误差， 所以准确度低。
【发明内容】
[0003] 本发明目的在于提供一种涡轴发动机起动扭矩测量装置，以解决通过理论计算涡 轴发动机扭矩准确度低的技术问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0005] -种涡轴发动机起动扭矩测量装置，包括：
[0006] 扭矩传感器，扭矩传感器包括第一扭转盘、第二扭转盘和联接轴；第一扭转盘和第 二扭转盘可转动的对合连接，联接轴穿设于第一扭转盘的轴心位置和第二扭转盘的轴心位 置，联接轴一端设有连接发动机输入轴的第一连接头，另一端设有连接起动机输出轴的第 -连接头。
[0007] 第一安装座，第一安装座的首端连接发动机壳体，尾端连接于第一扭转盘。
[0008] 第二安装座，第二安装座的首端连接起动机壳体，尾端连接于第二扭转盘。
[0009] 优选地，第一安装座和第二安装座均为圆环结构，第一安装座的首端沿径向外延 形成第一连接板，第二安装座的首端沿径向外延形成第二连接板，第一连接板和第二连接 板均设有螺孔。
[0010] 优选地，螺孔在第一连接板和第二连接板上均匀分布。
[0011] 优选地，第一连接板的端面的内沿沿轴向延伸形成第一定位板。
[0012] 优选地，第一连接头和第二连接头均为花键结构。
[0013] 优选地，联接轴还设有两个密封槽，其中一个密封槽靠近第一连接头，另一个密封 槽靠近第二连接头。
[0014] 优选地，联接轴设有保护截面。
[0015] 优选地，第一安装座通过紧固件与第一扭转盘连接，第二安装座通过另一紧固件 与第二扭转盘连接。
[0016] 本发明具有以下有益效果：扭矩传感器的第一扭转盘通过第一安装座与发动机壳 体连接，第二扭转盘通过第二安装座与起动机壳体连接。通过扭矩传感器测量起动机壳体 的反扭矩来取得扭矩数据，从而获取起动机的起动扭矩，相比通过理论计算取得的数据值， 准确度较高。上述涡轴发动机起动扭矩测量装置采用间接测量的方法来获取起动机的起动 扭矩，避免了直接测量起动机输出轴容易引起振动，难度大，存在安全风险的问题。上述涡 轴发动机起动扭矩测量装置结构简单、准确度高。
[0017] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。 下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0019] 图1是本发明优选实施例的涡轴发动机起动扭矩测量装置的结构示意图；
[0020] 图2是本发明优选实施例的涡轴发动机起动扭矩测量装置的剖面结构示意图；
[0021] 图3是本发明优选实施例的第一安装座的结构示意图；
[0022] 图4是本发明优选实施例的第二安装座的结构示意图；
[0023] 图5是本发明优选实施例的联接轴的结构示意图；
[0024] 图6是本发明优选实施例的涡轴发动机起动扭矩测量装置的扭矩测量结果图。
[0025] 附图标记说明：100、扭矩传感器；120、第一扭转盘；140、第二扭转盘；160、联接 轴；162、第一连接头；164、第二连接头；180、密封槽；200、第一安装座；220、第一连接板； 240、第一定位板；300、第二安装座；320、第二连接板。
【具体实施方式】
[0026] 以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定 和覆盖的多种不同方式实施。
[0027] 参照图1、图2、图3、图4和图5, 一种涡轴发动机起动扭矩测量装置，包括：
[0028] 扭矩传感器100,扭矩传感器100包括第一扭转盘120、第二扭转盘140和联接轴 160 ;第一扭转盘120和第二扭转盘140可转动的对合连接，联接轴160穿设于第一扭转盘 120的轴心位置和第二扭转盘140的轴心位置，联接轴160 -端设有连接发动机输入轴的第 一连接头162,另一端设有连接起动机输出轴的第二连接头164。
[0029] 第一安装座200,第一安装座200的首端连接发动机壳体，尾端连接于第一扭转盘 120。
[0030] 第二安装座300,第二安装座300的首端连接起动机壳体，尾端连接于第二扭转盘 140。
[0031] 发动机壳体的安装边与第一安装座200的连接，可采用活动连接的方式，如螺接， 也可以采用固定连接的方式，如焊接、铆接等，只要满足发动机壳体和第一安装座200连接 稳固，不能发生相对移动即可。
[0032] 同样的，起动机壳体的安装边与第二安装座300的连接，可采用活动连接的方式， 如螺接，也可以采用固定连接的方式，如焊接、铆接等。
[0033] 联接轴160位于第一扭转盘120和第二扭转盘140的轴心，一端连接于发动机输 入轴，另一端连接于起动机输出轴，并且第一扭转盘120连接发动机壳体，第二扭转盘140 连接起动机壳体，可自行保证起动机输出轴和发动机输入轴的同轴度要求，无需另行调整， 也无需对发动机和起动机进行任何改动。
[0034] 扭矩传感器100的第一扭转盘120通过第一安装座200与发动机壳体连接，第二 扭转盘140通过第二安装座300与起动机壳体连接。通过扭矩传感器100测量起动机壳体 的反扭矩来取得扭矩数据，从而获取起动机的起动扭矩，相比通过理论计算取得的数据值， 准确度较高。上述涡轴发动机起动扭矩测量装置采用间接测量的方法来获取起动机的起动 扭矩，避免了直接测量起动机输入轴容易引起振动，难度大，存在安全风险的问题。上述涡 轴发动机起动扭矩测量装置结构简单、准确度高。
[0035] 优选地，参照图1、图2、图3和图4,第一安装座200和第二安装座300均为圆环结 构，第一安装座200的首端沿径向外延形成第一连接板220,第二安装座300的首端沿径向 外延形成第二连接板320,第一连接板220和第二连接板320均设有螺孔。
[0036] 第一连接板220增大了第一安装座200和发动机壳体之间的接触面积，使得二者 之间结合更为稳固，第一连接板220的端面平整，使第一安装座200和发动机壳体贴合更为 紧密，便于安装。同样的，第二连接板320增大了第二安装座300和起动机壳体之间的接触 面积，使得二者之间结合更为稳固，第二连接板320的端面平整，使第一安装座200和起动 机壳体贴合更为紧密，便于安装。通过螺孔和螺栓配合连接，结构简单，便于安装和拆卸，便 于日常维护和维修。
[0037] 优选地，参照图1、图2、图3和图4,螺孔在第一连接板220和第二连接板320上均 匀分布。螺孔均匀分布可使第一连接板220和第二连接板320受力均匀，与发动机壳体以 及起动机壳体的结合也更为稳固。
[0038] 优选地，参照图1和图2,第一连接板220的端面的内沿沿轴向延伸形成第一定位 板240。第一定位板240可以为沿第一连接板220的端面的内沿设置的环状结构，也可以为 多个不连续排列的凸块组成的环状结构。发动机端部可深入第一定位板240和第一连接板 220围成的空腔中，第一定位板240凸设于第一连接板220外，限制发动机发生径向位移，保 证发动机的输入轴位于轴心位置。
[0039] 优选地，参照图1、图2和图5,第一连接头162和第二连接头164均为花键结构。 花键结构可使第一连接头162和发动机输入轴的结合、第二连接头164和起动机输出轴的 结合更为稳固。
[0040] 优选地，参照图1、图2和图5,联接轴160还设有两个密封槽180,其中一个密封槽 180靠近第一连接头162,另一个密封槽180靠近第二连接头164。密封槽180内存储有润 滑油，润滑油沿联接轴160流至第一连接头162和第二连接头164,起到润滑和保护第一连 接头162和第二连接头164的作用，增强其使用寿命。
[0041] 优选地，联接轴160设有保护截面。在超扭情况下可断轴保护，以保护发动机和起 动机不受损伤。
[0042] 优选地，第一安装座200通过紧固件与第一扭转盘120连接，第二安装座300通过 紧固件与第二扭转盘140连接。
[0043] 实施例
[0044] 扭矩传感器100采用德国HBM公司生产的TB1A型非转动盘式传感器，采用应变间 接测量扭矩，量程为0-100N · m，精度等级0· 05。
[0045] 联接轴160为实心轴，采用40CrNiMoA制造。联接轴160两端花键尺寸同原轴，因 在起动机与发动机间加装了第一安装座200、第二安装座300与扭矩传感器100,联接轴160 总长与原轴相比增加了 54mm。
[0046] 起动机为空气涡轮起动机，靠压缩空气驱动。用于控制起动空气的起动阀是一 台气动调节阀，靠压缩空气驱动气缸，再带动阀芯转动来实现起动，开启时间可控制在 0. 5S-3S。阀门开启时间相对较短，管路压力存在突变，压缩空气对起动机有一定的冲击，导 致在加速过程中扭矩有急剧上升现象，前段扭矩值和要求值存在一定差异。通过调整阀门 开启速度可以降低冲击，但阀门开启太慢将影响起动时间，只能综合考虑两方面因素折中 考虑，开启时间控制在1. 5S左右。
[0047] 扭矩传感器100安装到发动机上以后，对侧扭盘进行了通电检查，数据通信正常。 为确保试验安全，在起动机上加装了振动测点。
[0048] 试验过程中，分别将空气起动机进口压力调节为0· 24MPa，0. 25MPa，0. 26MPa进行 了 3次冷运转。并测得空气起动机在上述进口压力下不同的转速的输出扭矩，具体的检测 结果见图6。
[0049] 从图6上，可以看出，在0· 24MPa，0. 25MPa，0. 26MPa的进口压力下，空气起动机的 输出扭矩的分布趋势和最大允许扭矩以及最小需求扭矩的分布趋势一致，说明涡轴发动机 起动扭矩测量装置的测量结果准确。此外冷吹过程中起动机振动未超限制值，测扭装置输 出信号稳定，跟随性良好。
[0050] 在0· 26MPa的进口空气压力下，起动过程中实测扭矩和规定扭矩存在一定偏差， 起动机转速在2000?8000r/min时未超出最小需求扭矩值± 10%的要求。在8000r/min 以后，扭矩偏差值超出规定范围，但与测量无关，为发动机自身特性所致。
[0051] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人 员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种涡轴发动机起动扭矩测量装置，其特征在于，包括： 扭矩传感器（100)，所述扭矩传感器（100)包括第一扭转盘（120)、第二扭转盘（140) 和联接轴（160);所述第一扭转盘（120)和所述第二扭转盘（140)可转动的对合连接，所述 联接轴（160)穿设于所述第一扭转盘（120)的轴心位置和所述第二扭转盘（140)的轴心位 置，所述联接轴（160) -端设有连接发动机输入轴的第一连接头（162)，另一端设有连接起 动机输出轴的第二连接头（164); 第一安装座（200)，所述第一安装座（200)的首端连接发动机壳体，尾端连接于第一扭 转盘（120); 第二安装座（300)，所述第二安装座（300)的首端连接起动机壳体，尾端连接于第二扭 转盘（140)。
2. 根据权利要求1所述的涡轴发动机起动扭矩测量装置，其特征在于，所述第一安 装座（200)和所述第二安装座（300)均为圆环结构，所述第一安装座（200)的首端沿径 向外延形成第一连接板（220)，所述第二安装座（300)的首端沿径向外延形成第二连接板 (320)，所述第一连接板（220)和所述第二连接板（320)均设有螺孔。
3. 根据权利要求2所述的涡轴发动机起动扭矩测量装置，其特征在于，所述螺孔在所 述第一连接板（220)和所述第二连接板（320)上均匀分布。
4. 根据权利要求2所述的涡轴发动机起动扭矩测量装置，其特征在于，所述第一连接 板（220)的端面的内沿沿轴向延伸形成第一定位板（240)。
5. 根据权利要求1所述的涡轴发动机起动扭矩测量装置，其特征在于，所述第一连接 头（162)和所述第二连接头（164)均为花键结构。
6. 根据权利要求1所述的涡轴发动机起动扭矩测量装置，其特征在于，所述联接轴 (160)还设有两个密封槽（180)，其中一个所述密封槽（180)靠近所述第一连接头（162)，另 一个所述密封槽（180)靠近所述第二连接头（164)。
7. 根据权利要求1所述的涡轴发动机起动扭矩测量装置，其特征在于，所述联接轴 (160)设有保护截面。
8. 根据权利要求1?7任一项所述的涡轴发动机起动扭矩测量装置，其特征在于，所述 第一安装座（200)通过紧固件与所述第一扭转盘（120)连接，所述第二安装座（300)通过 另一所述紧固件与所述第二扭转盘（140)连接。
【文档编号】G01L3/04GK104048788SQ201410282804
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】贾宗芸, 刘明春, 张浙波, 付征宇 申请人:中国航空动力机械研究所