用于航空发动机火焰筒头部位置度的测量装置及测量方法与流程

1.本发明属于航空发动机检测技术领域，涉及一种用于航空发动机火焰筒头部位置度的测具及测量方法。


背景技术：

2.火焰筒是航空发动机的核心部件，也是发动机最重要的受热部件之一。它是燃烧室的主要构件和组织燃烧的场所。当发动机工作时，燃油和高压空气进入火焰筒内部不断混合、燃烧，使燃油化学能转化为热能，并在高温环境下持续工作，承受着极大的热应力、蠕变应力和疲劳应力。其中，有些火焰筒为薄壁筒体与头部组件的焊接件，零件结构复杂，焊缝多，筒体厚度最薄处约1mm，且表面分布很多气膜小孔，在高温下极易产生变形，造成火焰筒头部位置度偏离设计规定值。
3.目前由于头部结构复杂，被测部位空间有限，形状复杂，由多个零件焊接组成，易变形，测量头部的位置度存在较大困难，现场目前实际采用类似通规止规原理的检测工装，对头部位置度进行检测，将工装上按理论位置度设计的销轴插到头部的孔内，若顺利插入，则零件位置度检测合格，若不能插入或干涉，则判定零件位置度不合格，再用其他办法校正后再测量，这种老式的检测方法存在的主要问题是：1)不能直接反映出零件的位置度数值，就无法指导工人返修时按数据值修复，而只能不断反复校正，不断试检，周期长，费时费力；2)而且仅体现是否合格的记录，不能精确反映零件加工情况；3)老式检测工装上的销轴在插入头部时，会根据工人手上施加的力的不同，使零件产生一定的变形，这个变形是由于零件结构为钣金件，且多个钣金和机加件焊接后的特点所致，因而极易造成插入头部的假象，不能反应头部位置度的真实情况。
4.综上所述，由于火焰筒头部空间有限，组件结构复杂，无法直接检测出头部位置度，大多采用夹具间接控制的方法替代。但由于薄壁零件极易变形，在夹具夹持下，零件会通过变形保证装配要求，产生头部位置度合格、满足装配要求的假象。进而掩盖头部位置度偏离的真实状况，导致发动机工作时，火焰筒内部流场分布不均匀，出现局部富油现象，使火焰筒壁面产生异常高温区域，最终引起火焰筒裂纹、烧蚀、掉块等故障，严重时甚至影响发动机的性能和使用，造成严重的经济损失。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述现有技术中，传统测具使用过程中可能存在的测量假象问题、掩盖头部偏离的真实情况，从而造成火焰筒局部供油量大，进而导致裂纹、烧蚀等故障的缺点，提供一种用于航空发动机火焰筒头部位置度的测具及检测方法。
6.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
7.一种用于航空发动机火焰筒头部位置度的测量装置，火焰筒设有外壁，火焰筒头部包括第一涡流器、第二涡流器、套筒和外壁，第一涡流器和第二涡流器固定连接，第二涡流器和套筒固定连接，测量装置包括芯棒、压板和螺母，芯棒套设在套筒内部且与套筒共轴
线，芯棒包括底座和棒体，棒体的末端固定在底座上，压板安装在棒体的顶端，螺母固定在压板的上表面，并将压板与棒体进行固定，压板穿过棒体并位于第一涡流器的端面上。
8.优选地，芯棒与套筒间隙配合。
9.优选地，芯棒与套筒的间隙为0～0.03mm。
10.优选地，底座由两个直径不同的圆柱叠加构成，分别为大圆柱和位于大圆柱顶面的小圆柱；
11.棒体的直径小于底座上小圆柱的直径。
12.优选地，棒体与底座集成为一体，棒体位于底座的顶面中心。
13.优选地，测量装置还包括放置在外壁底部、对外壁进行固定的支撑垫块。
14.优选地，支撑垫块设有若干个，分散布置在外壁的底部。
15.优选地，压板为圆形板，压板的直径大于棒体的直径。
16.优选地，螺母的内径大于棒体的直径。
17.一种基于所述用于航空发动机火焰筒头部位置度的测量装置的测量方法，包括如下步骤：
18.步骤1)将外壁进行暂时固定；
19.步骤2)将芯棒对准套筒的中心，使棒体穿过第一涡流器和第二涡流器的中心孔，使底座与套筒的外圆配合；
20.步骤3)将压板压到第一涡流器的端面，然后拧紧螺母，最后检测棒体顶端的位置度，即为火焰筒头部位置度。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.本发明公开了一种用于航空发动机火焰筒头部位置度的测量装置，包括芯棒、压板和螺母，通过借助局限空间和复杂结构组件上的机加面作为基准，将芯棒与基准贴紧后，穿过第一涡流器和第二涡流器的中心孔，将压板压到第二涡流器上，拧紧螺母，即完成了芯棒的安装。最后通过三坐标检测出芯棒棒体端的位置度数据，通过换算得到对应理论设计点的实际位置度数据。利用本发明的测量装置测量火焰筒头部位置度，能够直接反映头部位置度偏离情况。避免火焰筒因外力变形，带着装配应力装配至夹具中，且无法直观反映头部位置度数据，造成装配检测合格的假象，掩盖头部位置偏离问题。避免因火焰筒头部位置度问题未被检测出来，装配使用后导致的火焰筒内部流场分布不均匀，出现局部富油以及异常高温区域，减少火焰筒裂纹、烧蚀、掉块等故障。实用性较强，适合推广应用。
23.进一步地，芯棒尺寸设计的原则，首先，要合理借用被测件现有精度较高的机加面为定位基准，确保后续测得的数据的准确性，其次是芯棒结构设计，要实现在狭小空间的定位和使用，且便于安装检测。
24.本发明还公开了一种航空发动机火焰筒头部位置度的测量方法，是基于上述测具完成的，首先将外壁进行固定，然后对芯棒的安装位置进行确定，最后通过压板对芯棒进行固定，该方法首先是能够间接反映出零件的实际位置度数据；其次，该测量方法简单，缩短检测周期；最后，该测量方法用到的测具安装、使用方便，不会对头部施加较大装配应力，避免被测件产生变形，检测数据真实，为头部位置度超标后的修复方案提供可靠依据，有效指导现场返修，提高修复合格率以及产品交付质量。
附图说明
25.图1为被测件的结构示意图；
26.图2为测具的结构示意图；
27.图3为被测件安装测具后的组件示意图；
28.其中：1-芯棒；2-压板；3-螺母；4-第一涡流器；5-第二涡流器；6-套筒；7-外壁；8-支撑垫块。
具体实施方式
29.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
30.实施例1
31.一种用于航空发动机火焰筒头部位置度的测量装置，火焰筒设有外壁7，火焰筒头部，如图1所示，包括第一涡流器4、第二涡流器5、套筒6，第一涡流器4和第二涡流器5固定连接，第二涡流器5和套筒6固定连接，测量装置如图2所示，包括芯棒1、压板2和螺母3，如图3所示，芯棒1套设在套筒6内部且与套筒6共轴线，芯棒1包括底座11和棒体12，棒体12的末端固定在底座11上，压板2安装在棒体12的顶端，螺母3固定在压板2的上表面，并将压板2与棒体12进行固定，压板2穿过棒体12并位于第一涡流器4的端面上。
32.实施例2
33.除以下内容外，其余内容均与实施例1相同。
34.底座11由两个直径不同的圆柱叠加构成，分别为大圆柱和位于大圆柱顶面的小圆柱；棒体12的直径小于底座11上小圆柱的直径。棒体12与底座11集成为一体，且棒体12位于底座11的顶面中心。底座11为芯棒1的大端，棒体12为芯棒1的小端。芯棒1与套筒6间隙配合。芯棒1与套筒6的间隙为0～0.03mm。
35.实施例3
36.测量装置由芯棒1、压板2和螺母3组成。芯棒1借用火焰筒头部焊接组件中的机加面进行定位，压板2为圆形板，压板2的直径大于棒体12的直径。螺母3的内径大于棒体12的直径。用螺母3固定芯棒，通过检测芯棒棒体12的位置度间接反映火焰筒头部的位置度。芯棒1的轴向定位面(见附图1为第二涡流器5的端面“f”，中心线定位为套筒6的机加外圆面(与外壁7的内圆面配合，芯棒1端部为螺纹连接形式。通过检测该工装端面圆心坐标及圆柱中心线，间接得出火焰筒头部实际位置度及角向位置。径涡序号以k槽处为第一，逆航向逆时针依次递增，直至完成所有火焰筒头部位置度检测。测量装置还包括放置在外壁7底部、对外壁7进行固定的支撑垫块8，支撑垫块8可以为一个矩形块(精度极高的长方体。支撑垫块8设有若干个，分散布置在外壁7的底部。
37.芯棒关键尺寸，径向定位基准φa1：为保证定位精度，与套筒6配合关系为间隙0～0.03mm。控制芯棒轴向定位基准到头部理论位置度测点的距离。
38.实施例4
39.一种航空发动机火焰筒头部位置度的测量方法，包括如下步骤：
40.步骤1)将外壁7进行暂时固定，支撑垫块8支撑外壁7的底面c1基准，中心孔内圆b1基准定位，d1基准确定角向位置，各基准如图3所示。
41.步骤2)将芯棒1对准套筒6的中心，使棒体12穿过第一涡流器4和第二涡流器5的中
心孔，使底座11与套筒6的外圆配合。
42.步骤3)将压板2压到第一涡流器4的端面，然后拧紧螺母3，最后检测棒体12顶端的位置度，间接反映出火焰筒头部位置度。
43.需要说明的是，由于芯棒1与套筒6之间采用小间隙配合定位，安装时需要保证底座11与套筒6的外圆配合，不可歪斜，通过压板2与第一涡流器4的贴合度，也可以反映出芯棒1径向定位面与套筒6的外圆配合是否到位。
44.按照实施例4的测量步骤，检测出两台份火焰筒头部位置度，结果见表1和表2。
45.表1 第一台份火焰筒头部位置度检测
[0046][0047][0048]
表2 第二台份火焰筒头部位置度检测
[0049][0050][0051]
由上表可知，该检测数据可以反映出火焰筒头部位置度实际偏离设计理论位置的情况，检测数据精度较高，能够满足现场使用需求；通过本测量装置，合理借用了被测零件的自身加工面作为定位基准，并对测量装置进行安装定位，将理论头部位置成功的转换到芯棒上，实现了狭小空间对结构复杂的火焰筒头部位置度的检测。
[0052]
综上所述，采用本发明的测具测量航空发动机火焰筒头部位置度时，能够间接检测出头部位置度数据；测量装置结构简单，安装、使用方便，累积误差小，结合三坐标检测，测量精度高，检测数据真实可靠，为头部位置度超标后的修复方案提供有效证据，提高修复合格率和产品交付质量；同时，本发明的测具无需校型保证装配，减去校型环节2-3天，大幅缩短测量周期。
[0053]
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。