[發(fā)明專利]一種基于散斑干涉原理的航空發(fā)動機低壓渦輪軸盤緊固力檢測方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610819189.6
• 申請日: 2016-09-12
• 公開（公告）號: CN106323531B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫清超;黃偉強;孫志勇;孫偉;張偉
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: G01L5/24
• 分類號: G01L5/24
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

1.一種基于散斑干涉原理的航空發(fā)動機低壓渦輪軸盤緊固力檢測方法，其特征在于具有如下步驟：

S1、獲取低壓渦輪螺栓預(yù)緊力與盤面位移大小、分布的關(guān)系：

S11、對低壓渦輪軸盤上的各螺栓進行擰緊，選擇端面摩擦系數(shù)、牙面摩擦系數(shù)及軸向力一致的螺栓，并記錄其在低壓渦輪軸盤上的位置；

S12、制作與所述低壓渦輪軸盤相同的低壓渦輪軸盤試件，通過散斑干涉儀獲取未擰緊螺栓的低壓渦輪軸盤試件的散斑圖樣，之后，按十字交叉法對試件上的螺栓進行擰緊，并對與步驟S11所述位置相對應(yīng)的螺栓進行編號，記為1、2……n_max-1、n_max；

S13、在編號3～n_max-2的范圍內(nèi)依次選取兩顆螺栓，并分別標(biāo)識為n₁、n₂；

S14、對選取的兩顆螺栓按以下三種工況施加預(yù)緊力：

a)兩顆螺栓預(yù)緊力均為預(yù)期值；

b)一顆螺栓預(yù)緊力不足或偏大、另一顆螺栓預(yù)緊力為預(yù)期值；

c)兩顆螺栓預(yù)緊力均不足或偏大；

S15、通過散斑干涉儀獲取不同工況下n₁-n₂中間區(qū)域低壓渦輪軸盤盤面位移，螺栓預(yù)緊力不足或偏大作用下的盤面位移標(biāo)示為u(x,y)，預(yù)期值作用下的盤面位移值標(biāo)識為u_n(x,y)，則采用Δu(x,y)＝u(x,y)-u_n(x,y)標(biāo)識螺栓預(yù)緊力不足或偏大狀態(tài)下位置(x,y)的盤面位移變化，根據(jù)測試結(jié)果建立Δu(x,y)與預(yù)緊力大小之間的關(guān)系：

Δu(x,y)＝g(F_n1,F_n2,x,y)，

得到滿足條件Δu(x,y)＝常數(shù)的位置點集合，確定Δu(x,y)＝常數(shù)的區(qū)域，

在所述區(qū)域內(nèi)選取位置點a₁，a₂，a₃，a₄，a₅，以及b₁，b₂，b₃，b₄，b₅，作為確定擰緊前、擰緊后散斑圖位置失配量的基準(zhǔn)：

D＝{(x_a1,y_a1)，......，(x_a5,y_a5)，(x_b1,y_b1)，......，(x_b5,y_b5)}，

其中F_n1為施加到n₁上的預(yù)緊力，F(xiàn)_n2為施加到n₂上的預(yù)緊力；

S16、針對不同工況條件、不同預(yù)緊力作用下的n₁-n₂中間區(qū)域各個位置Δu(x,y)進行測試、分析，結(jié)合牙面摩擦系數(shù)、端面摩擦系數(shù)偏差引起的螺栓軸向力偏差及低壓渦輪軸盤緊固性能要求，確定判定螺栓預(yù)緊力不足或偏大的閾值：

Δu_c(x,y)＝g(F_n1,F_n2,x,y)，(x,y)∈D_f，

D_f為判斷螺栓預(yù)緊力狀態(tài)、預(yù)緊力大小的特征點集合；

S2、測試裝配過程中或裝配后的低壓渦輪軸盤結(jié)構(gòu)盤面位移：

散斑干涉儀沿低壓渦輪軸盤的徑向移動，針對低壓渦輪軸盤上各個相鄰螺栓的中間區(qū)域，確定散斑干涉儀的測試位置，分別測試螺栓擰緊前和擰緊后低壓渦輪軸盤上各個相鄰螺栓的中間區(qū)域的散斑圖樣，作為判斷各螺栓擰緊狀態(tài)的依據(jù)；

S3、判斷螺栓擰緊狀態(tài)，確定預(yù)緊力偏差值：

對于各個相鄰螺栓的中間區(qū)域，f和g分別表示螺栓擰緊前后散斑圖樣對應(yīng)的位移分布：

在點集D＝{(x_a1,y_a1)，......，(x_a5,y_a5)，(x_b1,y_b1)，......，(x_b5,y_b5)}附近調(diào)整螺栓擰緊前或擰緊后散斑圖樣坐標(biāo)，以實現(xiàn)D中各位置附近點的g(x^*-Δx_d,y^*-Δy_d)-f(x,y)＝常數(shù)，得到的Δx_d，Δy_d即為散斑場失配位移量，則螺栓擰緊前后盤面位移變化可表達為：

Δu(x,y)＝g(x^*-Δx_d,y^*-Δy_d)-f(x,y)，

對于點集D_f中各位置點的Δu(x,y)，若D_f中50％以上的位置點滿足Δu(x,y)＞Δu_c(x,y)，(x,y)∈D_f，則可判定螺栓預(yù)緊力不足或偏大；擬合D_f中各位置點的Δu(x,y)特征規(guī)律，并與Δu(x,y)＝g(F_n1,F_n2,x,y)相比較，具體確定預(yù)緊力偏差值。