一种带桨活塞发动机扭矩测量装置应用实施_惠彦山.pdf
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1、 年第 期一种带桨活塞发动机扭矩测量装置应用实施惠彦山(芜湖钻石航空发动机有限公司,安徽 芜湖 )摘要:近年来随着通航产业规划起步,配套产业建设及关键部件开发也是蓄势待发。通航发动机作为通航飞行器的核心部件,也开始自主研发。从技术掌握程度、经济型角度看通航活塞式发动机占主流地位。通航活塞式发动机研发扭矩监控是重要工作之一。通航活塞式发动机结构有别于传统活塞式发动机,所以需要从结构、运行特性、精度要求等角度考虑,研制一种专用的扭矩检测装置。本文介绍了这种专用扭矩检测装置需要满足的性能要求、结构组成、运行原理及制作应用过程。关键词:扭矩监控;定制扭矩传感器;应变片遥感传感器中图分类号:文献标识码:
2、文章编号:()(,):,:;作者简介:惠彦山(),男,内蒙古乌兰察布人,汉族,职称:中级,研究方向:机械制造及自动化。讨论背景及实施缘由通航产业成为评价经济体发达程度的重要指标。中国在快速发展中需要更多的经济增长点,同时也要完善产业链,补齐工业体系短板。基于通航产业的经济属性,发展通航产业在多层面已经达成共识。通用航空作为民用航空的一个重要补充,广泛的应用在农林牧渔、医疗救护、应急救援、气象探测、文化旅游等领域。通过在以上行业的应用证明,通用航空广泛应用不止提高了生产效率、降低了成本,更重要的是促成生产方式的迭代。通航产业也是民航发展的生态基础,就像发展科技需要重视基础科学教育。通航产业在经济
3、建设中有产业链条长、覆盖范围广、区域经济带动强等特点,所以为促成科技领域新突破,对通航产业的规划发展提出了更迫切的需求,尤其从 年开始出台了一系列的政策、法规用于支持、指导通航产业的发展建设。通航产业包含多个产业链如原材料、燃料、航空器制造、核心零部件供应和维护、机场建设、下游一系列的辐射产业。随着深入发展还会衍生出更多的行业,在潜移默化中完成产业升级。位于产业链上的每个环节,都会影响或决定中国通航产业发展的深度、维度及速度。在目前国际技术应用环境下,关键是把核心技术、核心环节打通。通航飞机核心零部件之一的通航发动机的研发也在紧锣密鼓的进行。从技术掌握程度、燃油、制造、维护等角度看通航活塞式发
4、动机发动具有明显优势,目前装机最多的也是活塞式发动机。考核发动机性能最基础的参数是扭矩和转速,传统发动机研发过程测试多数是在试验台架上运行检测,配套检测设备也很成熟,通航活塞式发动机与传统活塞式发动机动力输出方式不一样,传统活塞式发动机输出端连接离合器、变速箱等机构。测试时可以通过过渡轴直接和试验台架连接,进行性能测试或是耐久试验,实现转速、扭矩等数据监控、采集。而通航活塞式发动机输出端连接的是齿轮箱和螺旋桨,在试验台架上只能进行不带螺旋桨的试验,安装螺旋桨后的发动机无法再和试验台架连接,也就没法实现发动机带桨工况下转速、扭矩等数据监控、采集,带桨工况下发动机运行影响因数更多,而缺少带桨工况运
5、行数据,无法证明所研发的通航活塞式发动机符合适航要求,也就无法取得相应的许可证。本文主要论述的是,为实现带桨活塞式发动机在没有专用试验台架时监控、记录带桨交变工况下运行的扭矩,而研制一种专用扭矩测量装置的实施过程。最终实现试验数据完整,用于带桨通航活塞式发动机性能测试、数据分析、优化控制及取证的依据,同时也可以减少研发费用。DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.13.019内燃机与配件 实施过程及关键控制点 依据现场安装、运行条件及试验要求分解需求按照现场安装、运行条件及试验要求,可以确定扭矩检测装置需要动态在线扭矩测量的结构形式才能满足要求,主要检测部件结构形
6、式确定为应变片遥感动态传感器,主要由检测部分、信号接收处理部分、数据转换显示部分等附件组成。制作扭矩检测装置之前依据现场安装、运行条件及试验要求,细分扭矩检测装置现场安装、运行条件、精度等要求,对应需求再整理出扭矩检测装置具体结构、性能要求。运行条件、现场安装及试验要求是,发动机启停、加减速、运行交变工况时,发动机整体连同齿轮箱和螺旋桨会有很大幅度的振动,发动机与发动机支架之间有减震胶墩,所以至少是检测部分、信号接收部分需要安装在发动机上。为避免发动机启停、加减速、运行交变工况时剧烈抖动,同时也为了减少齿轮箱输出轴负载,不改变原有安装结构情况下,需要尽量减小扭矩检测装置重量及外形尺寸。按照试验
7、扭矩检测,是检测齿轮箱输出轴到螺旋桨的传输扭矩,检测部分只能安装在螺旋桨与齿轮箱输出轴之间。参考目前主流应变片遥感传感器结构,检测部分和信号接收部分为非接触式结构,这种结构优点是,不会因为转速变化、运行产生的振动导致的导电环等信号收发元器件磨损,同时具有能耗低、性能稳定等特点。各部件不是集成式好处是,备件替换方便,不会因为故障需要整体更换,维护成本低。后期开发其它发动机机型可以通过修改安装法兰、安装支架实现互换通用,也是可以减少检测设备、减少研发费用。由于是非接触式,检测部分和信号接收处理部分存在安装间隙,一般在 之间。根据带桨发动机安装布局,需要设法在齿轮箱上生根、制作支架、安装信号接收处理
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