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

有效

• 申請號: 201610819189.6
• 申請日: 2016-09-12
• 公開（公告）號: CN106323531B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 孫清超;黃偉強;孫志勇;孫偉;張偉
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 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任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

本發明公開了一種基于散斑干涉原理的航空發動機低壓渦輪軸盤緊固力檢測方法及裝置，所述方法具有如下步驟：獲取低壓渦輪螺栓預緊力與盤面位移大小、分布的關系，測試裝配過程中或裝配后的低壓渦輪軸盤結構盤面位移，判斷螺栓擰緊狀態，確定預緊力偏差值。本發明基于散斑干涉原理測量盤面位移，能夠同時獲取一定范圍的盤面位移變化特征，從而結合盤面位移整體變化規律進行預緊狀態判斷，結合預緊過程中盤面位移差為常數的一系列穩定位置點，解決螺栓預緊前后測量，以及多位置測量過程中產生的散斑圖樣失配問題，從而支持判斷低壓渦輪軸盤中多個螺栓預緊狀態。

技術領域

本發明屬于航空發動機裝配技術，具體涉及一種基于散斑干涉原理的航空發動機低壓渦輪軸盤緊固力檢測方法及裝置。

背景技術

航空發動機低壓渦輪是將低壓渦輪盤的動力傳遞給風扇的一種結構，它的工作轉速高，傳遞扭矩值大。低壓渦輪軸盤的裝配工作主要由螺栓擰緊操作組成，擰緊力大小、擰緊順序、擰緊次數等緊固工藝參數會對螺栓的預緊力大小產生影響，繼而對于軸‐盤連接界面接觸應力、盤面變形及低壓渦輪軸同軸度、低壓渦輪軸盤動剛度及動力學穩定性等產生顯著影響，不合理的緊固工藝將降低航空發動機低壓渦輪軸運行可靠性。

目前裝配現場是通過監測擰緊螺栓時的扭矩值來控制螺栓的預緊力的大小，難以準確保證各螺栓軸向力的一致性。螺栓預緊過程中，輸入能量只有大約10％轉化為螺栓的預緊力，其它約90％轉化為螺栓‐被連接件接觸端面及螺紋牙面摩擦損耗，端面及牙面摩擦系數的微小波動將導致螺栓軸向力的不一致性；預緊過程中施加扭矩常使螺栓達到彈性‐塑性臨界狀態，扭矩與預緊力不再符合線性關系，更對預緊力精確控制提出了難題；即使采用扭矩‐轉角符合控制策略，不同螺栓間端面摩擦系數、牙面摩擦系數的差異性也將導致螺栓軸向力出現隨機性；航空發動機低壓渦輪軸盤連接螺栓數目達數十個，目前主要采用人工擰緊方式，某些螺栓也容易發生擰緊力不足的問題。

測試預緊過程中螺栓伸長量是精確控制預緊力的方法之一，但航空發動機低壓渦輪軸盤用螺栓屬于短螺栓，考慮到測試儀器的誤差，采用超聲測長儀等設備也難以準確測定該類螺栓預緊力。

航空發動機低壓渦輪軸盤連接預緊力測試方法未見相關文獻。現有螺栓預緊狀態測試技術有以下幾種方法：

1)CN 105241598公開了《一種發動機轉子預緊力測量方法及系統》，在發動機轉子的中心拉桿上選取與其它零件不會干涉的橫截面作為測量截面，在測量界面的圓周外沿上設置光纖光柵應變傳感器，發射光信號給光纖光柵應變傳感器并接收光纖光柵應變傳感器反射的光束，根據接收的光纖光柵應變傳感器反射的光束的中心波長偏移得到光纖光柵應變傳感器的應變值，進而得到中心拉桿的軸向預緊力。但該發動機轉子連接結構為中心拉桿，與低壓渦輪軸盤螺栓連接方式有所不同，針對低壓渦輪軸盤連接結構數十個螺栓布置光纖光柵傳感器困難，且難以保證低壓渦輪軸各個螺栓與被連接件不發生干涉。