[发明专利]一种发动机扭矩测量装置

说明书

本发明涉及一种发动机输出扭矩测量装置，尤其适用于小型燃气涡轮发动机，在发动机中间齿轮轴的前端设有扭矩活塞，扭矩活塞前设扭矩活塞接触测力器，扭矩活塞接触测力器包括受压环和滑动电阻器，当受压环外侧受压时带动滑片在滑动电阻器的滑杆上滑动；当受压环不受压时，弹性部件推动受压环移动至滑动电阻器滑杆自由端；当发动机对外输出轴功率时，扭矩活塞前端与受压环外侧抵接并推动受压环移动；滑动电阻器与外部电源和电流表构成回路。本发明的扭矩测量装置，通过直接测量电流获得齿轮系的轴向力以此间接测量发动机输出扭矩，从而提高扭矩测量的响应速度，并且由于测量误差只受弹簧组弹性系数和电源电压稳定性影响，所以测量精度和可靠性高。

技术领域

本发明涉及一种发动机输出扭矩测量装置，具体涉及应用于以轴功率输出为主的小型燃气涡轮发动机，通过测量齿轮轴的轴向力对发动机输出扭矩进行实时测量的装置。

背景技术

对以轴功率输出为主的燃气涡轮发动机，例如燃气轮机、涡轴发动机和涡桨发动机等，对其输出扭矩进行实时测量是必要的监控手段。一方面可监测发动机的负载状态，为操作人员提供依据；另一方面在发动机输出扭矩过大时，采取必要措施确保发动机轴系不因过载而引发事故。

目前，对燃气涡轮发动机输出轴进行精确测量仍然是具有挑战性的问题。现有燃气涡轮发动机的扭矩测量装置多是通过测量油压的方法进而测量发动机的输出扭矩，例如通过测量压力容腔内的压力间接测量齿轮轴的轴向力，从而实现对发动机扭矩的测量。由于油压的建立需要时间，所以该类装置测量的数据具有严重的滞后性；并且由于影响油压的因素较多，例如齿轮箱压力波动、供油管路堵塞等，导致扭矩测量的可靠性较低。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺点和不足，本发明提出了一种小型燃气涡轮发动机扭矩测量装置，基于测量弹簧压缩变形，并将变形量与电流信号关联，通过测量齿轮系的轴向力间接测量发动机输出扭矩，从而提高扭矩测量的响应速度，并且由于测量误差只受弹簧组弹性系数测量和电源电压稳定性等少量因素的影响，所以测量精度和可靠性高。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种发动机输出扭矩测量装置，所述发动机的前端设置输入齿轮轴、中间齿轮轴和输出齿轮轴，所述输入齿轮轴通过一与所述中间齿轮轴啮合的圆柱斜齿轮将发动机涡轮的功率传递至中间齿轮轴，所述中间齿轮轴通过另一与所述输出齿轮轴啮合的圆柱斜齿轮将功率传递至所述输出齿轮轴，所述输出齿轮轴与外部负载联接，其特征在于，

所述中间齿轮轴的前端设置一台阶孔，所述台阶孔中设置有角接触球轴承，所述角接触球轴承的外环固定设置在所述中间齿轮轴前端内孔上，所述角接触球轴承的内环中固定设置一扭矩活塞，所述扭矩活塞的前方设置一扭矩活塞接触测力器，其中，

所述扭矩活塞接触测力器包括一受压环和一滑动电阻器，所述滑动电阻器上设置有滑片，所述滑片的外侧与所述受压环的内侧固定连接，所述受压环或所述滑片的内侧通过一弹性部件抵接在所述滑动电阻器的本体上；当所述受压环的外侧受压时可带动所述滑片在所述滑动电阻器的滑杆上向所述滑动电阻器的固定端滑动，此时所述弹性部件处于压缩状态；当所述受压环的外侧不受压时，所述弹性部件推动所述受压环移动至所述滑动电阻器滑杆的自由端；

当所述发动机不对外输出轴功率时，所述扭矩活塞的前端与所述受压环的外侧具有一轴向间隙；当所述发动机对外输出轴功率时，所述扭矩活塞的前端与所述受压环的外侧抵接并推动所述受压环移动；

所述滑动电阻器与一外部电源和一电流表构成回路。

优选地，所述中间齿轮轴的前后两端分别设置一滚棒轴承，所述滚棒轴承用以支承所述中间齿轮轴并承受径向载荷。

优选地，所述扭矩活塞接触测力器还包括一支撑壳体，所述支撑壳体的开口端抵接在所述中间齿轮轴前端的轴承座上，由此所述支撑壳体与扭矩活塞形成一密闭空腔。