[实用新型]一种航空发动机软壁机匣纤维布缠绕装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种纤维布缠绕装置，尤其涉及一种用于实现航空发动机软壁机匣上高性能纤维布缠绕的装置。

背景技术

机匣是航空发动机的重要零件之一，是发动机转子部件外围的承载和防护结构。当航空发动机的高速旋转部件在工作中出现断裂失效，机匣必须具有足够的包容能力，防止高速高能的转子碎片穿出机匣，从而进一步击伤飞机的机舱、油箱、液压管路和电器控制线路等，造成严重的后果。因此各航空大国对航空发动机包容问题都非常重视，在民用和军用航空发动机规范中都有专门条文对包容性做出严格规定。根据所使用的材料的不同，航空发动机机匣有两种基本类型的包容性设计概念。第一种是传统的硬壁包容，采用韧性高的不锈钢、铝合金或者钛合金材料制作机匣，利用其在撞击载荷作用下发生较大塑性变形以吸收断叶动能，机匣需设计有足够厚度，将所有碎片包容在机匣内部。第二种是软壁包容，在薄壁金属机匣外缠绕强度和韧性优良的纤维(如Kevlar)条带，碎片击穿机匣内层，被外部增强的柔性纤维布抓获。软壁机匣结构因其质量轻以及优良的抗冲击性能在民用航空发动机风扇级机匣上得到广泛应用，如Trent700,PW4084,GE90等发动机风扇机匣均采用了软壁包容结构。应用发现，这种设计在具有良好包容能力的同时，其重量比金属包容环减轻近50％。

软壁机匣在结构上的主要特点是将多层的高性能材料纤维布缠绕到薄壁金属内层机匣外形成整体的复合结构。我国在航空发动机软壁机匣方面的设计和制造基本还处在空白阶段，没有可以借鉴的经验，国外则对相关技术实行封锁。因此探索研究航空发动机软壁机匣的制造方法，设计专用的高性能纤维布缠绕装置是十分有必要的。

发明内容

本实用新型提供了一种可用于实现航空发动机软壁机匣纤维布缠绕功能的装置。装置的基本原理是将软壁机匣的薄壁金属内层和高性能纤维布筒分别作为收卷端和放卷端，纤维布从纤维布筒放出，缠绕至机匣上。动力源带动软壁机匣转动，阻力源与高性能纤维布筒相连提供阻力扭矩使纤维布张紧，张力传感器对缠绕过程中纤维布上的张力进行测量，根据张力信号调节阻力源阻力扭矩，实现对缠绕张力的控制。从而实现将高性能纤维布恒张力地均匀紧密地缠绕到金属内层机匣之外，达到要求的层数后停止缠绕，复合结构的软壁机匣制作完成。整个装置包括安装底座、减速电机、磁粉制动器、张力传感器、计数传感器、传动同步带轮、传动轴、监控电柜等主要组成元件和轴承座、联轴器等安装附件。

一种航空发动机软壁机匣纤维布缠绕装置，包括安装底座、动力部分、阻力部分、张力测试部分、监控电柜。

所述的安装底座是整个装置的基座，用于对其他部件提供基础支撑。

所述的动力部分包括减速电机、传动同步带、传动同步带轮、电磁式计数传感器、高度调节支架、轴承座、驱动轴、转接安装环、机匣安装板。所述的减速电机是将电机和减速器装配成一体的动力源，以较慢的转速稳定输出动力。电机通过所述的传动同步带和传动同步带轮带动驱动轴转动。驱动轴通过转接安装环和机匣安装板与机匣相连，机匣随着驱动轴缓慢旋转。作为优选的技术方案，驱动轴通过高度调节支架和轴承座安装，可以通过调整支架高度来安装不同直径大小的机匣，使机匣处在一个合适的高度，旋转时不与其他部件发生干涉。作为优选的技术方案，可选择安装不同速比的同步带轮来控制机匣转动的转速。作为优选的技术方案，因为机匣和同步带轮的转速相同，因此在传动同步带轮表面放置磁钢，通过电磁式计数传感器对同步带轮和机匣的转圈次数进行记录，也就是对纤维布缠绕的层数进行记录。

所述的阻力部分包括磁粉制动器、联轴器、轴承座、被动轴、纤维布筒压盖。所述的磁粉制动器是由输出轴和含激磁线圈的磁轭组成的阻力源，磁粉制动器输出轴传递的扭矩与其输入激磁电流成正比例线性关系，通过控制磁粉制动器的输入电流可控制其输出轴转动所需的扭矩。所述的被动轴通过轴承座安装在安装底座的支架上，通过联轴器与磁粉制动器的输出轴相连。成卷的纤维布筒套在被动轴的另一端，通过一个压盖轴向固定。当缠绕过程中纤维布筒随着机匣转动时，磁粉制动器通过被动轴向纤维布筒传递阻力扭矩，使得纤维布张紧。

所述的张力测试部分包括张力传感器、纤维布辊筒、轴承座。三根纤维布辊筒通过轴承座安装，在空间上呈三角布置。纤维布从纤维布筒卷出，依次绕过三根辊筒，卷向机匣。在中间辊筒的轴承座下方布置张力传感器，测量纤维布对中间辊筒的压力，通过转换获得缠绕过程中纤维布上的张力。