一种涡轮发动机动态扭矩测量机构的制作方法

本发明涉及涡轮发动机技术领域，尤其涉及一种涡轮发动机动态扭矩测量机构。

背景技术：

涡轮螺旋桨发动机是一种通常用于飞机上的燃气涡轮发动机，涡桨发动机的驱动原理大致上与使用活塞发动机作为动力来源的传统螺旋桨飞机雷同，是以螺旋桨旋转时所产生的力量来作为飞机前进的推进力。而涡轮轴发动机在工作和构造上同涡轮螺桨发动机根相近，它们都是由涡轮风扇发动机的原理演变而来，只不过后者将风扇变成了螺旋桨，而前者将风扇变成了直升机的旋翼。

涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机均是输出轴功经过减速器来驱动外部推进装置，其内部结构复杂，同时是发动机动力系统中唯一高速运转的组件，也是故障率最高的部件之一。经统计分析发现，涡轮发动机系统的故障占较大的比例，其中发动机输出轴摩擦力矩增大和轴承损坏是涡轮发动机故障中的两大主要原因，对多次启动的涡轮发动机来说，在某一次启动结束后，发动机是否可以安全可靠地完成下一次启动成为研究者关注的问题。

涡轮螺旋桨、涡轮轴发动机输出轴上的扭矩超出设定值会造成轴扭断、发动机空中停车、螺旋桨飞出等重大事故，因此涡轮发动机输出轴转动扭矩的大小成为判断涡轮发动机是否存在故障的关键性指标，通过测量转动扭矩来判断故障可能性的方法成为快速检测涡轮发动机状态的一种重要手段，因此有必要对涡轮发动机输出轴上的扭矩进行实时监测。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种涡轮发动机动态扭矩测量机构。

本发明提供了一种涡轮发动机动态扭矩测量机构，将行星减速器的固定外齿圈的齿型设计成斜齿，在扭矩作用下，外齿圈在斜齿上允许轴向滑移一段微小距离，推动油缸活塞轴向运动，从而改变油压缸内的油压，通过对油压压力测量可得出扭矩值大小。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种涡轮发动机动态扭矩测量机构，包括涡轮输出轴和与所述涡轮输出轴连接的行星减速器，所述行星减速器包括外齿圈和机匣，所述外齿圈的外圆周面沿其周向设置有斜齿；

在所述涡轮输出轴的扭矩作用下，所述外齿圈在所述斜齿上允许轴向滑移，并推动油缸活塞轴向移动改变油压缸内的油压大小，通过测量所述油压缸内的油压压力可得所述涡轮输出轴的扭矩值。

进一步地，在所述的涡轮发动机动态扭矩测量机构上，所述机匣内侧壁对应所述斜齿的位置开设有斜槽，所述斜槽与所述斜齿呈一定间隙布置。

进一步地，在所述的涡轮发动机动态扭矩测量机构上，所述油缸活塞设置于所述外齿圈侧端面，且所述油缸活塞连接所述油压缸。

进一步地，在所述的涡轮发动机动态扭矩测量机构上，所述斜齿的轴向滑移间距为1-50μm。

进一步地，在所述的涡轮发动机动态扭矩测量机构上，所述油压缸内设置有压力传感器。

进一步地，在所述的涡轮发动机动态扭矩测量机构上，所述涡轮发动机为涡轮螺旋桨发动机或涡轮轴发动机。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明提供的涡轮发动机动态扭矩测量机构，通过将行星减速器的固定外齿圈的齿型设计成斜齿，在扭矩作用下，外齿圈在斜齿上允许轴向滑移一段微小距离，推动油缸活塞轴向运动，从而改变油压缸内的油压，油压的大小和扭矩值呈一定比例，通过对油压压力测量可得出扭矩值大小；该涡轮发动机动态扭矩测量机构通过齿圈轴向微动带动油压波动实现扭矩测量的方式，结构新颖，测量误差小，使用方便，具有良好的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明涡轮发动机动态扭矩测量机构的剖视结构示意图；

其中，各附图标记为：

1-外齿圈，2-斜齿，3-机匣，4-油缸活塞，5-油压缸。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。

请参阅图1所示，本实施例提供一种涡轮发动机动态扭矩测量机构，包括涡轮输出轴和与所述涡轮输出轴连接的行星减速器，所述行星减速器包括外齿圈1和机匣3，所述外齿圈1的外圆周面沿其周向设置有斜齿2；在所述涡轮输出轴的扭矩作用下，所述外齿圈1在所述斜齿2上允许轴向滑移，并推动油缸活塞4轴向移动改变油压缸5内的油压大小，因油压缸5内油压的大小和所待测的扭矩值呈一定比例关系，通过测量所述油压缸5内的油压压力可得所述涡轮输出轴的扭矩值。该该涡轮发动机动态扭矩测量机构通过齿圈轴向微动带动油压波动实现扭矩测量的方式，结构新颖，测量误差小，使用方便。

在本实施例中，请参阅图1所示，所述机匣3内侧壁对应所述斜齿2的位置开设有斜槽，所述斜槽与所述斜齿2呈一定间隙布置。该斜槽的结构形状与所述斜齿2相匹配，使得该斜齿2可在斜槽内随输出轴扭矩变化时发生轴向移动，所述斜齿2的轴向滑移间距为1-50μm，避免机匣3与斜齿2轴向移动时接触，提高测量精准度。

在本实施例中，请参阅图1所示，所述油缸活塞4设置于所述外齿圈1侧端面，在扭矩作用下，所述外齿圈1及其上的斜齿2允许轴向滑移一段微小距离在该轴向移动过程中推动油缸活塞4产生轴向位移。且所述油缸活塞4连接所述油压缸5，所述油缸活塞4在被移动过程中同步引起油压缸5内的液压油的油压发生变化，通过对油压压力测量可得出扭矩值大小。

在本实施例中，假设油缸活塞受轴向力fa＝p*a，外齿圈受轴向力fa'＝fa；则根据斜齿圆柱齿轮受力计算：

斜齿圆周力ft＝fa'cotα；

扭矩t＝ft*d/2＝p*a*dcotα/2；

其中，a：油缸活塞面积；α：斜齿角度；p：油缸监测压力值；d：斜齿受力点直径。

在本实施例中，请参阅图1所示，所述油压缸5内设置有压力传感器，通过所述压力传感器对所述油压缸5内的油压压力进行实时测量。

在本实施例中，所述涡轮发动机为涡轮螺旋桨发动机或涡轮轴发动机。该涡轮发动机动态扭矩测量机构适用于涡轮螺旋桨发动机或涡轮轴发动机输出轴扭矩的测量。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。