一种碰摩力可测的转静碰摩装置及试验方法

本发明涉及航空发动机叶片碰摩测试，尤其涉及一种碰摩力可测的转静碰摩装置及试验方法。

背景技术：

1、转静碰摩是航空发动机的典型故障之一，可能会引发转子振动过大、机匣耦合共振、以及叶片断裂丢失等问题，严重影响航空发动机安全性。现代航空发动机对高推重比和低油耗的不断追求，使得转静间隙越来越小，从而导致转静碰摩发生概率更高，因此对碰摩机理进行研究具有重要意义。但现有碰摩实验装置普遍具有以下一点或几点不足：只能实现一种材料的一种碰摩形式，不能实现对碰摩轴向力和碰摩切向力的实时测量，不能碰摩力的量化控制，不能实现自动化碰摩，不能安装到航空发动机机匣上从而避免额外的支架。

2、因此如何构建一种可以测量碰摩轴向力与碰摩切向力、可以实现自动化与量化的碰摩控制以及可以直接安装到发动机机匣上的碰摩装置，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种碰摩力可测的转静碰摩装置及试验方法，操作简单，测量准确。

2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

3、一种碰摩力可测的转静碰摩装置，包含轴向伺服电机、电机固定件、壳体、导板、三向力传感器、碰摩头、支架和控制模块；

4、所述壳体为两端开口的空心轴对称柱体，其内部周向设有n条平行于其轴线的滑轨，且滑轨上均设有能够自由滑动的滑块，n为大于等于2的自然数；

5、所述导板设置在壳体内，垂直于壳体轴线，分别和壳体内n个滑轨上的滑块固连，能够在壳体内自由滑动；

6、所述轴向伺服电机通过电机固定件固定在所述壳体的一端，其输出轴伸入壳体内和导板固连，且轴向伺服电机的输出轴和壳体同轴；

7、所述三向力传感器一端和所述导板远离轴向伺服电机的一侧固连，另一端和所述碰磨头固连，三向力传感器、碰磨头、壳体同轴，三向力传感器、碰磨头和壳体内壁之间均留有空隙，且碰磨头从壳体远离轴向伺服电机的一端伸出；

8、所述控制模块用于控制轴向伺服电机的输出轴在其轴向上的伸出和收缩；

9、所述支架用于将壳体固定在待测量航空发动机的机匣上，使得碰摩头伸入至待测量航空发动机内、在控制模块的驱动下和待测量航空发动机的叶片发生碰磨。

10、由于三向力传感器、碰磨头和壳体内壁之间均留有空隙，碰摩头能够在径向方向发生较小的位移，使得三向力传感器能够测量切向碰摩力。

11、作为本发明一种碰摩力可测的转静碰摩装置进一步的优化方案，所述n取3。

12、本发明还公开了一种该碰摩力可测的转静碰摩装置的试验方法，包含以下步骤：

13、步骤1），控制模块控制轴向伺服电机工作，使得碰摩头在轴向方向运动，直至碰摩头和待测量航空发动机的叶片发生碰摩现象；

14、步骤2），控制模块控制轴向伺服电机，使其定量运动以控制碰摩的程度；

15、步骤3），控制模块控制三向力传感器在碰摩过程中采集切向碰摩力与轴向碰摩力的信号。

16、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

17、本发明可以测量碰摩过程中的切向碰摩力与轴向碰摩力，并且可自动化、定量控制碰摩的轻重程度，操作简单，测量准确。

技术特征：

1.一种碰摩力可测的转静碰摩装置，其特征在于，包含轴向伺服电机、电机固定件、壳体、导板、三向力传感器、碰摩头、支架和控制模块；

2.根据权利要求1所述的碰摩力可测的转静碰摩装置，其特征在于，所述n取3。

3.基于权利要求1所述的碰摩力可测的转静碰摩装置的试验方法，其特征在于，包含以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种碰摩力可测的转静碰摩装置及试验方法，试验装置包括轴向伺服电机、电机固定件、壳体、导板、三向力传感器、碰摩头、支架和控制模块。通过壳体将该装置安装在航空发动机的机匣上，利用控制模块控制轴向私伺服电机驱动碰摩头前进，从而与航空发动机的叶片发生碰摩，然后利用三向力传感器记录碰摩力的大小。本发明能够完成不同碰摩程度的碰摩试验并测量其切向碰摩力与轴向碰摩力，操作简单，测量准确。

技术研发人员：沈响响,陈果,刘富海,陈智超
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25