[發(fā)明專利]基于聲彈效應(yīng)的大型高速回轉(zhuǎn)裝備裝配緊固力測量方法

有效

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• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN110849517B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚久彬;劉永猛;孫傳智;王曉明;劉恩曉
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01L1/25
• 分類號: G01L1/25
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 李恩慶

本發(fā)明提出一種基于聲彈效應(yīng)的大型高速回轉(zhuǎn)裝備裝配緊固力測量方法，工控機(jī)控制激光器發(fā)射脈沖激光，脈沖激光被分光鏡分成兩束，數(shù)據(jù)采集卡將采集到的信號傳至工控機(jī)進(jìn)行處理，計(jì)算出Δt₀；所有螺栓緊固后，對第一個(gè)螺栓進(jìn)行測量，計(jì)算出Δt₁，求出該螺栓的緊固力F₁，工控機(jī)控制精密回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，對第二個(gè)螺栓進(jìn)行測量，計(jì)算出Δt₂，求出該螺栓的緊固力F₂，直至轉(zhuǎn)子裝配體回轉(zhuǎn)一周，完成若干個(gè)螺栓緊固力的測量。解決了現(xiàn)有技術(shù)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子裝配緊固力難以直接測量、測量效率低且會對轉(zhuǎn)子表面造成腐蝕等問題，提出一種基于聲彈效應(yīng)的大型高速回轉(zhuǎn)裝備裝配緊固力測量方法，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子裝配緊固力的直接、高效率和高精度測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種裝配緊固力測量方法，具體涉及一種基于聲彈效應(yīng)的大型高速回轉(zhuǎn)裝備裝配緊固力測量方法，屬于超聲測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)系統(tǒng)由多級轉(zhuǎn)子裝配而成，各級轉(zhuǎn)子之間的裝配質(zhì)量對航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能具有非常大的影響。螺栓組的預(yù)緊力若存在不均勻性將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的螺栓連接表面產(chǎn)生不規(guī)則形變，易使裝配后的轉(zhuǎn)子同軸度超標(biāo)，不平衡量超過要求值。在發(fā)動(dòng)機(jī)長時(shí)間工作后，螺栓預(yù)緊力的蠕變現(xiàn)象會使螺栓初始預(yù)緊力下降，將螺栓預(yù)緊力的不均勻性放大，使轉(zhuǎn)子的剛度均勻性變差，在受軸向負(fù)載時(shí)對轉(zhuǎn)子的工作性能有較大影響，減少了轉(zhuǎn)子的工作壽命，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性。所以，迫切要求精密測量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的裝配緊固力，只有測量精密，才能裝配的精準(zhǔn)。

目前常用的螺栓裝配緊固力測量方法有扭矩扳手法、電阻應(yīng)變片電測法、光折射法等。扭矩扳手法是通過扭矩間接控制螺栓預(yù)緊力的，因而這個(gè)測量值將有較大的誤差；電阻應(yīng)變片電測法通過測量螺栓表面應(yīng)變獲得螺栓軸向應(yīng)力，但螺栓在擰緊時(shí)表面會產(chǎn)生一定剪切形變，導(dǎo)致測量結(jié)果與實(shí)際軸向應(yīng)力有偏差；光折射法僅局限于實(shí)驗(yàn)室條件下，并不能廣泛應(yīng)用于工程上的在線測量。上述測試方法由于受到測量精度、安裝條件及現(xiàn)場環(huán)境等各方面的限制，目前在工程中實(shí)現(xiàn)在線測量還存在一定的困難。

超聲波螺栓裝配緊固力測量方法通過對螺栓中超聲波波速的變化的測量而獲取螺栓軸向應(yīng)力，進(jìn)而得出螺栓裝配緊固力，具有對被測物無損傷、測量速度快、測量精度高等特點(diǎn)，因而國內(nèi)外學(xué)者對超聲測量方法開展了廣泛研究。傳統(tǒng)的超聲技術(shù)多采用接觸式換能器，為保證有高的靈敏度和可靠性，通常還應(yīng)使用各種超聲耦合劑，超聲波在穿越耦合劑時(shí)需要一定的渡越時(shí)間，并且會產(chǎn)生干擾諧波，給測量帶來不穩(wěn)定的因素，并且耦合劑的使用會對增加額外的工作量，導(dǎo)致測量效率低，更嚴(yán)重的是會對工件表面造成一定的腐蝕和傷害，因而在實(shí)際應(yīng)用中傳統(tǒng)的超聲波法受到了一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子裝配緊固力難以直接測量、傳統(tǒng)的超聲波法測量效率低且會對轉(zhuǎn)子表面造成腐蝕等問題，提出一種基于聲彈效應(yīng)的大型高速回轉(zhuǎn)裝備裝配緊固力測量方法，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子裝配緊固力的直接、高效率和高精度測量。

本發(fā)明提出一種基于聲彈效應(yīng)的大型高速回轉(zhuǎn)裝備裝配緊固力測量方法，具體包括以下步驟：

第一步，轉(zhuǎn)子裝配體置于精密回轉(zhuǎn)臺上并調(diào)整其位置，使轉(zhuǎn)子裝配體與精密回轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)軸線一致，通過夾具將轉(zhuǎn)子裝配體固定；

第二步，激光器和分光鏡調(diào)整位置及姿態(tài)，使激光器發(fā)射的激光能夠穿過分光鏡照射到螺栓上端面的中心；

第三步，第二光電探測儀調(diào)整位置及姿態(tài)，使其能夠接收到螺栓上端面的超聲波信號；

第四步，衰減片、聚焦透鏡和第一光電探測儀調(diào)整位置及姿態(tài)，使分光鏡分出的激光束能夠穿過衰減片和聚焦透鏡被第一光電探測儀接收；