一种用于叶轮机扇形流场测量的探针夹持装置的制作方法

本申请涉及航空发动机和重型燃气轮机试验的领域，尤其是涉及一种用于叶轮机扇形流场测量的探针夹持装置。

背景技术：

1、航空发动机和燃气轮机的研制过程中，需要在扇形叶栅、部件试验件、整机试验件上测量一个扇形区域内的气流参数，当前针对这种需求的方法主要有：

2、1)使用多支多点梳妆探针。在压气机/涡轮部件试验中，针对被测对象的叶片在周向上均布排列从而形成的流场具有周期性的特点，在不同叶片槽道的后方使用多点梳妆探针测量槽道对应的不同周向位置、相同叶高处的多个测点的流场，从而等效于获得了同一叶片槽道的不同轴向位置的流场参数，该方法存在三方面不足：一是所使用的探针数量较多，容易形成较大的堵塞比，尤其是使用压力方向复合探针的情况下，由于引压管数量庞大，导致探针支杆尺寸大，堵塞比无法满足测试准则需求；二是由于探针的结构限制，同一探针不同叶高测点距离相对较远，因此，同一周向位置的叶高方向测点不能满足细致的流场；三是已有的研究表明，在很多情况下，部件、整机试验并不是完全的周期性和对称性流场，因此该种测量方法从原理上存在一定的缺陷，不能很好的满足流场测量的需求。

3、2)使用多台单自由度位移机构。该方法是在上一方法的基础上，在探针的安装位置处各增加一台单自由度位移机构，控制探针在叶高方向上步进，从而解决了同一周向位置叶高方向上测点密度不够的问题，然而，该方法占用的空间较大，且每一套夹持装置都需要配备相应的动力和控制系统、探针等设备，增大了成本和准备周期；同时，该方法没有完全改变上一方法的缺陷。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种用于叶轮机扇形流场测量的探针夹持装置，解决了现有技术中的问题，使探针可以分别沿试验件外机匣做往复的圆周运动，在圆周上的各点做沿径向的直线往复运行，从而达到使用一支探针大密度的测量扇形区域的目的。

2、本申请提供的一种用于叶轮机扇形流场测量的探针夹持装置采用如下的技术方案：

3、一种用于叶轮机扇形流场测量的探针夹持装置，包括安装座、弧形导轨、弧线驱动机构、安装板和直线运动机构；

4、所述安装座用于固定在叶轮机的外壁上；

5、所述弧形导轨固定在安装座上，所述弧形导轨和所述叶轮机的扇形流场的同轴设置；

6、所述安装板滑动的安装在弧形导轨上，所述弧线驱动机构驱动所述安装板在弧形导轨上绕所述叶轮机的扇形流场的轴心转动；

7、所述直线运动机构安装在安装板上，所述直线运动机构的输出端用于安装探针，所述直线运动机构的输出端沿所述叶轮机的扇形流场的径向方向运动。

8、可选的，所述安装座包括与所述叶轮机的扇形流场同轴设置的弧形板，所述弧形板的凹面贴紧所述叶轮机的外壁，所述弧形板固定连接所述叶轮机。

9、可选的，所述弧形板包括固定弧形层板和多个不同厚度的填充弧形层板，所述固定弧形层板和填充弧形层板同轴设置，多个所述填充弧形层板可拆卸的安装在固定弧形层板的凹面上，所述弧形导轨安装在所述固定弧形层板上。

10、可选的，所述弧形导轨包括沿所述叶轮机的轴向方向间隔分布的两个弧形导杆，所述弧形导杆固定在弧形板的外侧凸面上，两个所述弧形导杆之间形成弧形空腔，所述安装板上设有套设在弧形导杆上的滑动块，所述滑动块沿弧形导杆滑动。

11、可选的，所述弧线驱动机构包括蜗轮蜗杆机构和第一驱动装置，所述蜗轮蜗杆机构位于弧形空腔中，保留所述蜗轮蜗杆机构中的部分蜗轮扇形段安装在弧形板上，所述第一驱动装置安装在安装板上，所述第一驱动装置的输出端连接所述蜗杆，所述蜗轮扇形段和所述叶轮机的扇形流场同轴设置，所述蜗轮扇形段的齿端背对所述叶轮机的扇形流场一侧，所述蜗杆与蜗轮扇形段啮合。

12、可选的，所述直线运动机构包括安装支架、滚珠丝杠机构、直线导轨副、运动板和第二驱动装置，所述安装支架固定在安装板上，所述滚珠丝杠机构的丝杠转动的安装在安装支架上，所述直线导轨副的导轨固定在安装支架上，所述直线导轨副的导轨和滚珠丝杠机构的丝杠沿所述叶轮机扇形的流场的径向方向延伸，所述滚珠丝杠机构的移动部和直线导轨副的移动部连接所述运动板，所述运动板作为直线运动机构的输出端。

13、可选的，所述运动板上设有精密转台和第三驱动装置，所述第三驱动装置的输出轴连接精密转台的输入轴，所述直线运动机构通过精密转台连接探针。

14、可选的，所述精密转台的输出端上设有探针夹紧器，所述探针夹紧器用于夹持探针。

15、综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

16、本申请针对需要测量的扇形截面流场的特征，通过弧线驱动机构使探针可以沿试验件外机匣做往复的圆弧运动，配合直线运动机构使探针可以在圆周上的各点做沿径向的直线往复运行。达到使用一支探针进行大密度的测量扇形区域的目的。本申请在使用过程中，根据需要测量的径向位置，通过直线运动机构调整并确定探针的径向位置后，对不同周向位置进行检测时，只需要控制弧线驱动机构带动安装板沿弧形导轨进行滑移，安装板位于不同的周向位置时探针位于同一环面上，即可快速的对同一环面上的不同周向位置进行测量，不用在改变安装板位置后，重新调整直线运动机构使探针位于需要的径向高度；即，本申请在对同一环面上不同周向的位置进行测量时，不需要反复调整探针的径向位置，提高测量效率。

技术特征：

1.一种用于叶轮机扇形流场测量的探针夹持装置，其特征在于，包括安装座(1)、弧形导轨(2)、弧线驱动机构(3)、安装板(4)和直线运动机构(5)；

2.根据权利要求1所述的用于叶轮机扇形流场测量的探针夹持装置，其特征在于，所述安装座(1)包括与所述叶轮机的扇形流场同轴设置的弧形板(11)，所述弧形板(11)的凹面贴紧所述叶轮机的外壁，所述弧形板(11)固定连接所述叶轮机。

3.根据权利要求1所述的用于叶轮机扇形流场测量的探针夹持装置，其特征在于，所述弧形板(11)包括固定弧形层板(12)和多个不同厚度的填充弧形层板(13)，所述固定弧形层板(12)和填充弧形层板(13)同轴设置，多个所述填充弧形层板(13)可拆卸的安装在固定弧形层板(12)的凹面上，所述弧形导轨(2)安装在所述固定弧形层板(12)上。

4.根据权利要求1所述的用于叶轮机扇形流场测量的探针夹持装置，其特征在于，所述弧形导轨(2)包括沿所述叶轮机的轴向方向间隔分布的两个弧形导杆(21)，所述弧形导杆(21)固定在弧形板(11)的外侧凸面上，两个所述弧形导杆(21)之间形成弧形空腔，所述安装板(4)上设有套设在弧形导杆(21)上的滑动块(22)，所述滑动块(22)沿弧形导杆(21)滑动。

5.根据权利要求1所述的用于叶轮机扇形流场测量的探针夹持装置，其特征在于，所述弧线驱动机构(3)包括蜗轮蜗杆机构和第一驱动装置(33)，所述蜗轮蜗杆机构位于弧形空腔中，保留所述蜗轮蜗杆机构中的部分蜗轮扇形段(31)安装在弧形板(11)上，所述第一驱动装置(33)安装在安装板(4)上，所述第一驱动装置(33)的输出端连接所述蜗杆(32)，所述蜗轮扇形段(31)和所述叶轮机的扇形流场同轴设置，所述蜗轮扇形段(31)的齿端背对所述叶轮机的扇形流场一侧，所述蜗杆(32)与蜗轮扇形段(31)啮合。

6.根据权利要求1所述的用于叶轮机扇形流场测量的探针夹持装置，其特征在于，所述直线运动机构(5)包括安装支架(51)、滚珠丝杠机构(52)、直线导轨副(53)、运动板(54)和第二驱动装置(55)，所述安装支架(51)固定在安装板(4)上，所述滚珠丝杠机构(52)的丝杠转动的安装在安装支架(51)上，所述直线导轨副(53)的导轨固定在安装支架(51)上，所述直线导轨副(53)的导轨和滚珠丝杠机构(52)的丝杠沿所述叶轮机的扇形流场的径向方向延伸，所述滚珠丝杠机构(52)的移动部和直线导轨副(53)的移动部连接所述运动板(54)，所述运动板(54)作为直线运动机构(5)的输出端。

7.根据权利要求6所述的用于叶轮机扇形流场测量的探针夹持装置，其特征在于，所述运动板(54)上设有精密转台(6)和第三驱动装置(62)，所述第三驱动装置(62)的输出轴连接精密转台(6)的输入轴，所述直线运动机构(5)通过精密转台(6)连接探针(7)。

8.根据权利要求7所述的用于叶轮机扇形流场测量的探针夹持装置，其特征在于，所述精密转台(6)的输出端上设有探针(7)夹紧器(61)，所述探针(7)夹紧器(61)用于夹持探针(7)。

技术总结
本申请提供了一种用于叶轮机扇形流场测量的探针夹持装置，属于航空发动机和重型燃气轮机试验的技术领域，包括安装座、弧形导轨、弧线驱动机构、安装板和直线运动机构；安装座用于固定在叶轮机的外壁上；弧形导轨固定在安装座上，弧形导轨和叶轮机的扇形流场的同轴设置；安装板滑动的安装在弧形导轨上，弧线驱动机构驱动安装板在弧形导轨上绕叶轮机的扇形流场的轴心转动；直线运动机构安装在安装板上，直线运动机构的输出端用于安装探针，直线运动机构的输出端沿叶轮机的扇形流场的径向方向运动。通过本申请的处理方案，达到使用一支探针大密度的测量扇形区域的目的。

技术研发人员：代秋林,唐凯,李嘉,赵建通,刘剑鹏
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：2024/1/13