[发明专利]大型高速回转装备几何形貌与质量特性一体化测量装置

说明书

本发明提供了一种大型高速回转装备几何形貌与质量特性一体化测量装置，包括平行设置在基座两侧的两个立柱、气浮轴系、调心调倾工作台、称重机构、翻转卡盘和起振机构；翻转卡盘调节被测转子的测量姿态，所述的气浮轴系设置在基座的中心，所述的气浮轴系由力矩电机带动，力矩电机的转轴末端固设有扭杆，扭杆的末端由励磁制动器制动，力矩电机上设有光栅测角机构，在两个立柱上滑动设置有四个横臂，且四个横臂两两一组，每个横臂的端部处均配置一球关节万向表架，在每一球关节万向表架的端部处配置一电感传感器。本发明通过单次装夹测得大型高速回转装备单级盘几何形貌参数与质量特性参数，测量集成化更高，节约测量时间与测量成本。

技术领域

本发明属于机械测量装置技术领域，尤其是涉及一种大型高速回转装备几何形貌与质量特性一体化测量装置。

背景技术

以航空发动机、舰船燃机、电站燃机、天然气/石油输送增压燃机为代表的大型精密高速回转装备，存在技术复杂，研制难度大的问题。

以航空发动机为例子，核心机作为航空发动机的心脏，其装配质量直接影响航空发动机的性能，其中形心装配偏差造成的同轴度误差，将导致几何轴线和回转轴线的偏离；重心装配偏差造成的初始不平衡量与附加激振力，将导致航空发动机高速工作时回转挠度随转动角度高频变化、振动加剧、甚至故障；惯性主轴装配偏差将造成的转动惯量增大，将影响航空发动机加、减速性能，动态振动特性和战斗机的格斗性能。然而核心机装配后的几何特性、质量特性、转动惯量特性等依赖于单级盘的几何形心与质量特性的准确测量，其中几何形心测量以同轴度为核心指标，辅以同心度、平行度、垂直度、径向跳动、轴向跳动、圆度、直线度和圆柱度等，质量特性主要包括单级盘重心、惯性张量(包括转动惯量与惯性积)的测量。

当前国内的几何形心与转动惯量多采用分体式测量方法，如在发动机几何综合测量系统上测量几何形心，在多点称重台上测量重心，在扭摆台上测量转动惯量，在动平衡机上测量惯性积。由于要多次更换设备，测量过程繁琐，测量成本高，且多次装夹容易造成基准不统一，测量误差大。此外国内外转动惯量测量装置主要针对特定被测对象的转动惯量测量(如导弹，无人机)且难以获得其绕自身三个坐标轴的转动惯量。对于航空发动机核心机转子部件以及类似的大型高速回转装备薄壁圆柱件的转动惯量测量，测量设备难以直接应用。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种大型高速回转装备几何形貌与质量特性一体化测量装置，通过单次装夹测得大型高速回转装备单级盘几何形貌参数与质量特性参数，测量集成化更高，节约测量时间与测量成本。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种大型高速回转装备几何形貌与质量特性一体化测量装置，包括平行设置在基座两侧的两个立柱、设置在基座内部的气浮轴系、设置在两个立柱之间的且固定在气浮轴系上的调心调倾工作台、固定在调心调倾工作台上的称重机构、设置在称重机构上的翻转卡盘和设置在基座上的对气浮轴系起振的起振机构；所述的翻转卡盘夹紧被测转子且调节被测转子的测量姿态；

所述的气浮轴系设置在基座的中心，所述的气浮轴系由力矩电机带动，力矩电机的转轴末端固设有扭杆，扭杆的末端与励磁制动器连接，力矩电机上设有光栅测角机构，所述光栅测角机构测量起振机构对气浮轴系起振时，气浮轴系的摆动角度及摆动周期；

在两个立柱上滑动设置有四个横臂，且四个横臂两两一组设置，每个横臂的端部处均配置一球关节万向表架，在每一球关节万向表架的端部处配置一电感传感器。

进一步的，所述气浮轴系包括气浮轴、气浮轴套、上台面和气浮下板，所述气浮轴设置在气浮轴套内，所述上台面和气浮下板设置在气浮轴套外，所述上台面固定在气浮轴的上端，所述气浮下板固定在气浮轴的下端，所述调心调倾工作台固定在上台面上。