一种航空发动机多分力台架的空间力加载装置的制作方法

本发明属于航空发动机领域，涉及发动机多分力台架校准装置设计技术，具体涉及一种航空发动机多分力台架的空间力加载装置。

背景技术：

1、为了准确评定航空发动机喷管性能和确定发动机飞行力，需要使用地面设备（如试车台）进行发动机校准试验，以建立飞行力与发动机可测物理量的数学模型。其中，多分力台架作为重要的地面设备，其性能优劣直接影响飞行力精度，并且随着航空发动机技术发展多分力台架的高精度需求也面临着新的挑战。

2、对多分力台架进行校准其目的是移除或很大程度地减少地面设备固有特性的影响，比如地面设备中测力组件之间的耦合影响、挠性构件的弹力、发动机外壳的拖曳、以及测量传感器传输特征的系统误差等，因此多分力台架的校准精度会直接影响航空发动机的测试精度。目前，多分力台架广泛采用原位加载和中心加载两种方式进行校准，中心加载相比原位加载是一种较慢、较不便捷的校准方法，它主要用来对原位加载校准提供一条中心校正曲线，或者偶尔在特殊的试车台上对原位加载校准方法的准确度提供验证，因此其能精确拟模拟实际的发动机测试情况。

3、目前，现有的中心加载装置多采用刚性连，该结构带来的问题是传力装置的横向弯矩会对多分力台架造成二次干扰，进而会提升多分力台架的解耦难度。且经验证，即使将力装置的两端采用球形铰链连接，其轴向载荷引起的铰链非线性摩擦力也无法消除。

4、因此，亟需一种适用于航空发动机多分力台架的空间力加载装置，保证在准确提供校准装置空间位置信息的前提下提升多分力台架校准精度。

技术实现思路

1、为了解决现有空间力加载装置难以为多分力台架提供准确的空间位置信息，导致其校准精度低的技术问题，本发明提供了一种航空发动机多分力台架的空间力加载装置，所述空间力加载装置包括水平安装架、安装板、周向角度调节机构、径向位置调节机构、加载钢缆和加载架。

2、其中，所述安装板固定在水平安装架的竖直方向上；

3、所述周向角度调节机构转动设置在所述安装板中心，所述周向角度调节机构上固定有径向位置调节机构；

4、所述加载钢缆的一端设置在所述周向角度调节机构的中心，另一端穿过所述径向位置调节机构后固定在加载架上；

5、所述周向角度调节机构与所述径向位置调节机构配合调节所述加载钢缆的角度，为位于所述加载架下方的多分力台架提供校准空间角。

6、在周向角度调节机构的一个可选地实施例中，所述周向角度调节机构包括旋转组件、驱动组件、转接板和固定部。所述旋转组件经圆锥轴承设置在所述安装板中心，所述旋转组件与所述驱动组件连接，所述旋转组件上固定有所述转接板，所述转接板上设有所述固定部，所述固定部上设置有所述加载钢缆。

7、在旋转组件和驱动组件的一个可选的实施例中，所述旋转组件包括第一齿轮和轴向旋转法兰，所述轴向旋转法兰经圆锥轴承设置在所述安装板的固定法兰上，所述轴向旋转法兰上固定有所述第一齿轮和所述转接板。

8、所述驱动组件包括第二齿轮和周向径向伺服电机，所述周向径向伺服电机的输出轴与所述第二齿轮连接，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合。

9、在转接板的一个可选的实施例中，所述转接板包括第一转接板和第二转接板，所述第一转接板和所述第二转接板对称设置在所述旋转组件上，所述固定部固定在所述第一转接板和所述第二转接板的背面，所述第一转接板和所述第二转接板之间设有所述加载钢缆穿过的通道。

10、在上述空间力加载装置的一个改进的实施例中，所述空间力加载装置还包括预紧力调节机构，所述预紧力调节机构设置在所述周向角度调节机构背面的固定部上，所述加载钢缆的一端设置在所述预紧力调节机构上，另一端依次穿过所述周向角度调节机构中心和所述径向位置调节机构后与所述加载架连接，所述预紧力调节机构用于调整所述加载钢缆的受力大小，为位于所述加载架下方的多分力台架提供校准预紧力。

11、在预紧力调节机构的一个可选的实施例中，所述预紧力调节机构包括第一固定支架、第二固定支架、绕丝轮和绕丝伺服电机，所述第一固定支架和所述第二固定支架固定在所述固定部上，所述第一固定支架和所述第二固定支架之间经转轴设置有所述绕丝轮，所述绕丝轮上缠绕有所述加载钢缆，所述转轴与所述绕丝伺服电机输出轴连接。

12、在上述空间力加载装置的另一个改进的实施例中，所述空间力加载装置还包括位移传感器和校准力传感器。所述位移传感器设置在所述安装板上，用于测量加载钢缆的位移变化量以计算所述校准空间角。所述校准力传感器的一端与所述加载钢缆连接，另一端与所述加载架连接，所述校准力传感器用于测量所述校准预紧力。

13、在校准力传感器的一个可选的实施例中，校准力传感器的两端分别经球铰与所述加载钢缆和所述加载架连接。

14、在径向位置调节机构的一个可选的实施例中，所述径向位置调节机构包括对称设置在所述周向角度调节机构上且同步运动的第一径向位移机构和第二径向位移机构，所述第一径向位移机构和所述第二径向位移机构的滑块之间设有导向筒，所述加载钢缆与所述导向筒表面接触。

15、在第一径向位移机构和第二径向位移机构的一个可选的实施例中，所述第一径向位移机构和所述第二径向位移机构相同，均包括丝杠固定部、丝杠、滑块和径向伺服电机，所述丝杠固定部固定在所述周向角度调节机构上，所述丝杠固定部上设有所述丝杠，所述丝杠上设有所述滑块，所述径向伺服电机的输出端与所述丝杠连接。

16、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：本发明的航空发动机多分力台架的空间力加载装置，通过设计周向角度调节机构和径向位置调节机构，能够为多分力台架的校准加载一定的校准空间角，同时，通过在周向角度调节机构上增加预紧力调节机构，还可以为多分力台架的校准加载一定大小的校准预紧力，实现当采用柔性拉索进行传力时，在确保校准装置空间位置信息准确的前提下控制空间多分力的加载精度小于0.1°，进而提升多分力台架的校准精度。

技术特征：

1.一种航空发动机多分力台架的空间力加载装置，其特征在于，所述空间力加载装置包括：

2.根据权利要求1所述的航空发动机多分力台架的空间力加载装置，其特征在于，所述周向角度调节机构（3）包括旋转组件、驱动组件、转接板和固定部（303），所述旋转组件经圆锥轴承设置在所述安装板（2）中心，所述旋转组件与所述驱动组件连接，所述旋转组件上固定有所述转接板，所述转接板上设有所述固定部（303），所述固定部（303）上设置有所述加载钢缆（5）。

3.根据权利要求2所述的航空发动机多分力台架的空间力加载装置，其特征在于，所述旋转组件包括第一齿轮（301）和轴向旋转法兰（302），所述轴向旋转法兰（302）经圆锥轴承设置在所述安装板（2）的固定法兰（201）上，所述轴向旋转法兰（302）上固定有所述第一齿轮（301）和所述转接板；

4.根据权利要求2所述的航空发动机多分力台架的空间力加载装置，其特征在于，所述转接板包括第一转接板（306）和第二转接板（307），所述第一转接板（306）和所述第二转接板（307）对称设置在所述旋转组件上，所述固定部（303）固定在所述第一转接板（306）和所述第二转接板（307）的背面，所述第一转接板（306）和所述第二转接板（307）之间设有所述加载钢缆（5）穿过的通道（308）。

5.根据权利要求1所述的航空发动机多分力台架的空间力加载装置，其特征在于，所述空间力加载装置还包括预紧力调节机构（7），所述预紧力调节机构（7）设置在所述周向角度调节机构（3）背面的固定部（303）上，所述加载钢缆（5）的一端设置在所述预紧力调节机构（7）上，另一端依次穿过所述周向角度调节机构（3）中心和所述径向位置调节机构（4）后与所述加载架（6）连接，所述预紧力调节机构（7）用于调整所述加载钢缆（5）的受力大小，为位于所述加载架（6）下方的多分力台架提供校准预紧力。

6.根据权利要求5所述的航空发动机多分力台架的空间力加载装置，其特征在于，所述预紧力调节机构（7）包括第一固定支架（701）、第二固定支架（702）、绕丝轮（703）和绕丝伺服电机（704），所述第一固定支架（701）和所述第二固定支架（702）固定在所述固定部（303）上，所述第一固定支架（701）和所述第二固定支架（702）之间经转轴设置有所述绕丝轮（703），所述绕丝轮（703）上缠绕有所述加载钢缆（5），所述转轴与所述绕丝伺服电机（704）输出轴连接。

7.根据权利要求1所述的航空发动机多分力台架的空间力加载装置，其特征在于，所述空间力加载装置还包括位移传感器和校准力传感器（8），所述位移传感器设置在所述安装板（2）上，用于测量加载钢缆（5）的位移变化量以计算所述校准空间角；所述校准力传感器（8）的一端与所述加载钢缆（5）连接，另一端与所述加载架（6）连接，所述校准力传感器（8）用于测量所述校准预紧力。

8.根据权利要求7所述的航空发动机多分力台架的空间力加载装置，其特征在于，校准力传感器（8）的两端分别经球铰（501）与所述加载钢缆（5）和所述加载架（6）连接。

9.根据权利要求1所述的航空发动机多分力台架的空间力加载装置，其特征在于，所述径向位置调节机构（4）包括对称设置在所述周向角度调节机构（3）上且同步运动的第一径向位移机构和第二径向位移机构，所述第一径向位移机构和所述第二径向位移机构的滑块之间设有导向筒（401），所述加载钢缆（5）与所述导向筒（401）表面接触。

10.根据权利要求9所述的航空发动机多分力台架的空间力加载装置，其特征在于，所述第一径向位移机构和所述第二径向位移机构相同，均包括丝杠固定部（402）、丝杠（403）、滑块（404）和径向伺服电机（405），所述丝杠固定部（402）固定在所述周向角度调节机构（3）上，所述丝杠固定部（402）上设有所述丝杠（403），所述丝杠（403）上设有所述滑块（404），所述径向伺服电机（405）的输出端与所述丝杠（403）连接。

技术总结
本发明属于航空发动机领域，涉及发动机多分力台架校准装置设计技术，公开了一种航空发动机多分力台架的空间力加载装置，包括水平安装架、安装板、周向角度调节机构、径向位置调节机构、加载钢缆和加载架。安装板固定在水平安装架上；周向角度调节机构转动设置在安装板中心，周向角度调节机构上固定有径向位置调节机构；加载钢缆的一端设置在周向角度调节机构的中心，另一端穿过径向位置调节机构后固定在加载架上。本发明的空间力加载装置能够为多分力台架的校准加载一定的校准空间角和预紧力，实现当采用柔性拉索进行传力时，在确保校准装置空间位置信息准确的前提下控制空间多分力的加载精度小于0.1°，以提升多分力台架的校准精度。

技术研发人员：钟华贵,王建,张有,刘冬根,侯鑫正,邝文,贾伟,刘文双
受保护的技术使用者：中国航发四川燃气涡轮研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5