一种基于3D打印的微型涡喷发动机测速装置的制作方法

一种基于3d打印的微型涡喷发动机测速装置
技术领域
1.本发明涉及涡轮发动机测速技术领域，更具体地讲，涉及一种基于3d打印的微型涡喷发动机测速装置。


背景技术：

2.涡喷发动机作为推进能源和动力系统领域发展的新领域，其具有高转速，体积小，重量轻，推重比大，应用范围广等优点，在小型无人机，航模飞机上均有广泛应用。
3.在发动机运行过程中，转速是十分重要的运行参数，它的大小决定发动机动力推进和运行状态，因此测量转速具有重要的意义。传统的测量转速的方式一般有电磁脉冲式、光电式和霍尔效应式。
4.在一般发动机内部都有一个测量转速的装置，用来控制飞行状态，主要在主轴上套上磁环，然后旁边装上锁键型霍尔传感器并接上示波器，磁环每旋转一周经历n-s两极，霍尔传感器就发送一个脉冲信号，从示波器上的波形频率再通过频率换算每分钟转速。但因装置放置在内部，环境复杂，故信号不稳定，转速过快，易出现误差，精度不高。
5.由于发动机内部温度比较高，测速装置需考虑耐高温等适应复杂环境的设计，且测速结构复杂，大多数磁环结构需根据主轴和锁紧装置定制，价格昂贵周期长，一旦需要维修，更换需拆整机很麻烦。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于3d打印的微型涡喷发动机测速装置，安拆方便、测速精确。
7.本发明解决技术问题所采用的解决方案是：
8.一种基于3d打印的微型涡喷发动机测速装置，包括与涡喷发动机传扭轴靠近进气道一端连接的锁紧螺母组件、安装在锁紧螺母组件内的磁体、以及安装在涡喷发动机进气道上且与磁体配合使用的测速传感器组件。
9.本发明中，锁紧螺母组件与涡喷发动机的传扭轴连接有效的实现了固定传扭轴和涡喷发动机中转子组件作用；在锁紧螺母组件的内部设置磁体，并与安装在进气道上的测速传感器组件配合，有效的实现传扭轴转速的测量；磁体与测速传感器组件均设置在涡喷发动机壳体的外侧，使得结构更加简单，便于安拆和更换。
10.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现与传扭轴端部的连接，以及能够实现对于磁体的安装；
11.所述锁紧螺母组件包括与传扭轴螺接的螺母座、与螺母座远离传扭轴一端连接的螺母头；
12.所述螺母头上设置有用于安装磁体的安装槽。
13.当安装槽与螺母座的轴向相交时，为了有效的对于磁体进行限位，避免在传扭轴转动时，使得磁体在安装槽内移动；
14.在一些可能的实施方式中，所述安装槽的轴线与螺母座的轴线相交且贯穿螺母头，所述螺母座上设置有安装槽端部连通的限位槽，在所述限位槽内安装有挡块；
15.所述限位槽沿螺母座的轴向设置。
16.在一些可能的实施方式中，所述安装槽呈圆柱状结构，包括依次同轴且连通大孔段、圆柱段及小孔段。
17.当安装槽沿螺母座的轴向设置时；为了有效的实现对于磁体的安装，并对磁体进行限位；
18.在一些可能的实施方式中，所述安装槽与螺母座同轴设置；
19.所述螺母头靠近螺母座的一侧设置有螺母孔，所述螺母座上设置有与螺母孔配合的螺杆，所述安装槽与螺母孔连通。
20.在一些可能的实施方式中，所述安装槽沿螺母座的轴向设置，所述螺母座上设置有与安装槽连通的贯穿槽；
21.所述安装槽至少为两个，且沿螺母座的周向均匀设置。
22.在一些可能的实施方式中，所述安装槽内设置有用于限制磁体沿螺母座轴向移动的限位凸起。
23.在一些可能的实施方式中，为了保证在传扭轴旋转时，锁紧螺母组件不会出现松动或与传扭轴分离；
24.所述螺母座设置内螺纹孔，所述内螺纹孔的螺纹旋向与传扭轴的旋转方向一致。
25.在一些可能的实施方式中，为了使得测速传感器组件在进行测量时，测量更加准确；
26.所述螺母头的外侧设置有与安装槽侧面连通的腔室。
27.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现测速传感器组件与锁紧螺母组件的位置关系，使得测量更加精确；
28.所述测速传感器组件包括安装在进气道上的转接管、与转接管靠近锁紧螺母组件一端螺接的连接轴一、以及安装在连接轴一的另外一端连接且安装有霍尔传感器的探头。
29.在一些可能的实施方式中，所述转接管包括安装在进气道上的限位头、与限位头连接且伸入进气孔内的连接轴二；
30.所述连接轴二设置有内螺纹孔，连接轴一设置有外螺纹。
31.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现将转接管固定在进气道上；
32.所述测速传感器组件还包括与连接轴一螺接的压紧螺母、套装在连接轴二外侧的压紧环。
33.在一些可能的实施方式中，所述测速传感器组件包括安装在进气道上的安装架、安装在安装架靠近锁紧螺母组件一侧且与磁体配合使用的卡片式测速传感器。
34.与现有技术相比，本发明的有益效果：
35.本发明通过在固定传扭轴的锁紧螺母组件上设置磁体，并在进气道上设置有磁体配合使用对转速进行测量的测速传感器组件；有效的实现对于转速的测量；
36.本发明通过将整个测速装置均安装在进气道上，使得安拆更加方便；锁紧螺母组件将不仅仅只对传扭轴进行固定，还与测速传感器组件配合实现转速的测量功能；
37.本发明通过转接管、连接轴、探头的配合，有效的实现测速传感器组件与锁紧螺母
组件之间的距离可调，使得测量更加精确；
38.本发明通过螺母座内螺纹孔的螺纹旋向设置与传扭轴的旋转方向一致，这样有效的在测量过程中，锁紧螺母组件与传扭轴能够有效的固定，不会出现松动或分离；
39.本发明3d打印一体成型，结构紧凑，内部结构传统机加工无法做到，制作速度快，效率高；
40.本发明结构简单、实用性强。
附图说明
41.图1为本发明的轴侧示意图；
42.图2为本发明中设置有挡块的锁紧螺母组件的轴侧示意图；
43.图3为图2的剖面结构示意图；
44.图4为本发明中通过螺杆与磁体抵接的锁紧螺母组件的轴侧结构示意图；
45.图5为图4的剖面结构示意图；
46.图6为本发明中磁体长度与安装槽、贯穿槽的长度相等时，螺母座与螺母头的连接关系示意图；
47.图7为图6的剖视图；
48.图8为本发明中磁体为薄片结构时，锁紧螺母组件的结构示意图；
49.图9为图8的立面图；
50.图10为图8的剖面结构示意图；
51.图11为本发明中探头的结构示意图；
52.图12为本发明中压紧环的结构示意图；
53.图13为本发明中转接管的结构示意图；
54.图14本发明中采用卡片式测速传感器时的结构示意图；
55.其中：1、进气道；10、传扭轴；11、进气口；2、锁紧螺母组件；21、螺母头；211、安装槽；212、限位凸起；22、螺母座；23、挡块；24、腔室；25、磁体；3、测速传感器组件；31、转换管；32、压紧环；33、探头。
具体实施方式
56.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。本技术所提及的"第一"、"第二"以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，"一个"或者"一"等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。在本技术实施中，“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个定位柱是指两个或两个以上的定位柱。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
57.下面对本发明进行详细说明。
58.在现有技术中，涡喷发动机的传扭转穿过其壳体将进入进气道1内，并与进气道1上所设置的进气口11同轴设置。
59.一种基于3d打印的微型涡喷发动机测速装置，包括与涡喷发动机传扭轴10靠近进气道1一端连接的锁紧螺母组件2、安装在锁紧螺母组件2内的磁体25、以及安装在涡喷发动机进气道1上且与磁体25配合使用的测速传感器组件3。
60.本发明中，锁紧螺母组件2与涡喷发动机的传扭轴10连接有效的实现了传扭轴10的固定和涡喷发动机中转子组件作用；在锁紧螺母组件2的内部设置磁体25，并与安装在进气道1上的测速传感器组件3配合，有效的实现传扭轴10转速的测量；磁体25与测速传感器组件3均设置在涡喷发动机壳体的外侧，使得结构更加简单，便于安拆和更换。
61.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现与传扭轴10端部的连接，以及能够实现对于磁体25的安装；
62.所述锁紧螺母组件2包括与传扭轴10螺接的螺母座22、与螺母座22远离传扭轴10一端连接的螺母头21；
63.所述螺母头21上设置有用于安装磁体25的安装槽211。
64.螺母座22与传扭轴10连接，实现传扭轴10的固定和涡喷发动机中转子组件作用；螺母头21上所设置使得安装槽211用于磁体25的安装，在传扭轴10旋转的情况下，螺母座22、螺母头21将同步转动，进而使得磁体25转动，从而使得测速传感器组件3能够进行转速的测量；
65.当安装槽211与螺母座22的轴向相交时，为了有效的对于磁体25进行限位，避免在传扭轴10转动时，使得磁体25在安装槽211内移动；
66.作为一种优选的实施方案；如图2、图3所示；所述安装槽211的轴线与螺母座22的轴线相交且贯穿螺母头21，所述螺母座22上设置有安装槽211端部连通的限位槽，在所述限位槽内安装有挡块23；所述限位槽沿螺母座22的轴向设置。
67.如图3所示，安装槽211的轴线方向与螺母座22的轴向相互垂直。
68.在一些可能的实施方式中，所述安装槽211圆柱状结构，包括依次同轴且连通大孔段、圆柱段及小孔段。
69.上述结构的安装槽211使得柱状结构或球状结构的磁体25只能从安装槽211的大孔段装入，安装在圆柱段内，小孔段将有效的限制其滑出，此时挡块23只需设置在安装槽211大孔段的一侧，即可与安装槽211的小孔段相互配合实现对于磁体25位置的限制，避免其在测量过程中在安装槽211内发生位置。
70.当安装槽211沿螺母座22的轴向设置时；为了有效的实现对于磁体25的安装，并对磁体25进行限位；
71.作为一种优选的实施方案，如图4、图5所示；所述安装槽211与螺母座22同轴设置；
72.所述螺母头21靠近螺母座22的一侧设置有螺母孔，所述螺母座22上设置有与螺母孔配合的螺杆，所述安装槽211与螺母孔连通。
73.螺杆实现螺母头21与螺母座22的连接，磁体25安装在安装槽211内，螺杆靠近安装槽211的一端，在螺母头21与螺母座22连接到位后，将与安装在安装槽211内的磁体25抵接，从而避免磁体25在安装槽211内移动。
74.在一些可能的实施方式中，如图6-图10所示，所述安装槽211沿螺母座22的轴向设
置，所述螺母座22上设置有与安装槽211连通的贯穿槽；
75.所述安装槽211至少为两个，且沿螺母座22的周向均匀设置。
76.螺母座22上设置贯穿槽，磁体25从贯穿槽进入安装槽211内实现安装；
77.如图6、图7所示，磁体25的长度可以为贯穿槽沿螺母座22轴向的长度与安装槽211沿螺母座22轴向的长度之和，这样螺母座22底部与传扭轴10接触的位置将作为限制面，限制磁体25的移动，此时贯穿槽、安装槽211和磁体25为过盈配合。
78.在一些可能的实施方式中，如图8-图10所示，所述安装槽211内设置有用于限制磁体25沿螺母座22轴向移动的限位凸起212。
79.磁体25为薄片结构，贯穿槽的作用为使得磁体25能够有效的进入到安装槽211内；为了避免磁体25在安装槽211内移动，故在安装槽211内设置两个限位凸起212，通过两个限位凸起212的配合将磁体25卡紧，使其不会在安装槽211内移动；
80.优选的，限位凸起212具有弹性，能够产产生弹性变形。
81.如图8所示，安装槽211沿螺母座22轴向的两侧与螺母座22的外侧连通，限位凸起212则安装在位置，对于位于安装槽211内的磁体25进行固定，避免其发生位移。
82.在一些可能的实施方式中，为了保证在传扭轴10旋转时，锁紧螺母组件2不会出现松动或与传扭轴10分离；
83.所述螺母座22设置内螺纹孔，所述内螺纹孔的螺纹旋向与传扭轴10的旋转方向一致。
84.采用上述设置，内螺纹孔的螺纹旋向与传扭转旋转方向一致，即顺时针旋转时，螺纹为右旋，逆时针旋转时，螺纹为左旋，内螺纹与被测速连旋转轴一端的螺纹连接，这样可以保证锁紧螺母在运行启动时，螺母座22越转越紧，不会松动。
85.在一些可能的实施方式中，为了使得测速传感器组件3在进行测量时，测量更加准确；
86.所述螺母头21的外侧设置有与安装槽211侧面连通的腔室24。
87.在安装槽211的外侧设置腔室24，并与安装槽211连通，这样使得磁体25部分将裸露出来，测速传感器组件3，将能够直接对磁体25裸露出来的部分进行测量，避免由于磁体25本遮挡造成测量数据不准确的情况出现。
88.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现测速传感器组件3的安装与锁紧螺母组件2的位置关系，从而改变信号的强弱，使得测量更加精确；
89.所述测速传感器组件3包括安装在进气道1上的转接管、与转接管靠近锁紧螺母组件2一端螺接的连接轴一、以及安装在连接轴一的另外一端连接且安装有霍尔传感器的探头33。
90.如图1所示，转接管从进气道1的外侧向进气道1的进气口11一侧伸入，连接轴一与转接管靠近进气口11的一侧螺接，两者螺接可实现转换管31与连接轴一沿其轴向的位置变化，由于连接轴一的另外一端与探头33连接，从而实现通过探头33靠近或远离磁体25，一方实现探头33与磁体25的配合实现测速，另一方面通过探头33靠近或远离磁体25能够调节信号的强弱，使得测量更加准确。
91.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现转换管31与连接轴一相对位置的变化；
92.如图1、图11-图13所示，所述转接管包括安装在进气道1上的限位头、与限位头连接且伸入进气孔内的连接轴二；
93.所述连接轴二设置有内螺纹孔，连接轴一设置有外螺纹。
94.在一些可能的实施方式中，为了有效的实现将转接管固定在进气道1上；
95.所述测速传感器组件3还包括与连接轴一螺接的压紧螺母、套装在连接轴二外侧且位于进气口11内的压紧环32。
96.在进行转换管31安装时，压紧螺母向远离探头33的一侧运动，使得压紧环32向限位头的一侧运动，通过压紧环32与转换头对于进气道1的卡紧，使得转换管31有效的固定在进气道1上。
97.作为一种优选的实施方案，如图14所示，所述测速传感器组件3包括安装在进气道1上的安装架、安装在安装架靠近锁紧螺母组件2一侧且与磁体25配合使用的卡片式测速传感器。采用该设置虽然不能够实现测速传感器组件3与磁体25的相对位置关系的调整，但该方式的安拆更加方便。
98.在本发明中的霍尔传感器、卡片式测速传感器均为现有元器件，在组装时，可直接在市场上进行购买，然后组装即可；本发明的改进点不在于霍尔传感器、卡片式测速传感器其结构或电路上的改进，故不在详述。
99.优选的，霍尔传感器最大检测频率为10khz，1频段对应1hz，最大检测转速为10000r/s，一分钟内最大可测转速为600000rpm，最大可测范围可根据磁体25数量和大小来调节，测角为60
°‑
90
°
；
100.本发明中采用钛合金或高温合金材料制成，满足涡喷发发动机强度和精度的要求。
101.本发明相比现有技术，采用3d打印增材制造，通过3d打印可有效的实现结构的轻量化设计，能够制造出内外部结构复杂的零件，通过各结构的合并组装，为后期设备的组装提供更多的方式和优化方案。同时采用3d打印一体成型，结构紧凑，内部结构传统机加工无法做到，制作速度快，效率高。
102.本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。