一种温度-位移信号机械转换部件设计方法与流程

本发明涉及一种机械转换部件设计方法，特别是一种温度-位移信号机械转换部件设计方法。

背景技术：

1、温度传感器是感受航空涡轮风扇发动机进口处空气温度变化的重要装置，温度信号转换部件是温度传感器的核心部件，因温度信号转换部件的设计机理不同，采取的控制方式不同；其中气体控制方式的温度传感器核心部件在设计方法上运用惰性气体的固有特性，实现温度信号的转换，但该核心部件对焊接技术要求很高，需配置复杂的专有制造和检测设备，使用的材料要求高，抗污染能力较低，故障率较高。数字电子控制方式的温度传感器核心部件在设计上对抗电磁干扰要求高。

2、因此，如何保证设计出的温度-位移信号机械转换部件能够满足高可靠性、长寿命、抗污染、抗电磁干扰，且制造加工、检测更容易等需求条件，成为了行业亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种温度-位移信号机械转换部件设计方法。本发明方法设计出的温度信号转换部件能够适应更加严苛的工作环境，以及提高可靠性、提升工作寿命、抗污染、抗电磁干扰，且更易加工。

2、本发明的技术方案：一种温度-位移信号机械转换部件设计方法，设计流程包含以下步骤：设计输入、部件结构设计、零组件选材、初步设计计算、试件加工、温度-位移特性测量、修正计算参数和设计输出。

3、前述的一种温度-位移信号机械转换部件设计方法中，所述设计输入具体为：获取环境要求、寿命要求、功能性能要求、轮廓尺寸限制要求、重量要求这些设计条件作为温度-位移信号机械转换部件设计的输入。

4、前述的一种温度-位移信号机械转换部件设计方法中，所述部件结构设计具体为：依据设计输入确定适合的温度-位移信号机械转换部件结构组成，部件结构主要包括金属杆支座、外金属管、金属杆、导套、防护罩、轴向橡胶密封件、螺母、调整垫和支撑座。

5、前述的一种温度-位移信号机械转换部件设计方法中，所述金属杆、外金属管和金属杆支座通过紧固装配形成转换部件的敏感部件，外金属管结构的设计采用薄壁、多孔结构；防护罩结构上的设计成多孔状结构，并兼具高强度、耐冲击性能。

6、前述的一种温度-位移信号机械转换部件设计方法中，所述零组件选材过程中，金属杆支座、外金属管、金属杆，在材料选取方面选取极性差异大的材料，且材料应具有较好的抗拉强度、伸长率、断面收缩率性能；而作为支撑和保护的零组件，防护罩、导套在材料方面的选取采用强度高、耐腐蚀性好的钢材料；其他金属零件为一般件，选取耐腐蚀性好的钢材料。

7、前述的一种温度-位移信号机械转换部件设计方法中，所述初步设计计算过程中，运用金属材料的热涨冷缩特性，外金属管、金属杆两个敏感件的材料选取方面采用两个极性不同的材料，运用δl=α*l*δt公式和结构尺寸链计算方法，初步计算得出敏感件的主要参数和温度-位移变化特性曲线。

8、前述的一种温度-位移信号机械转换部件设计方法中，所述温度-位移特性测量具体为对试验件进行温度-位移数据采集，采集所用的测量系统包括高低温试验箱、测试支架、千分表，温度-位移信号机械转换部件安装在测试支架上，用千分表测量初始h值，将高低温试验箱箱内温度控制在-60℃至100℃范围内，分别从低到高，按照每间隔10℃的要求，调节高低温试验箱内的温度，并保持30分钟并用千分表测量该温度下的h值，减去初始h值，记录δh差值为实际位移量，连续记录不同温度下的δh值，获取温度-位移信号机械转换部件的温度-位移特性。

9、本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的设计方法包括有设计流程环节有设计输入、部件结构设计、零组件选材、初步设计计算、试件加工、温度-位移测量、修正计算参数、设计输出几个步骤，本发明的工作原理是充分利用金属材料的热涨冷缩特性，依据机械转换部件中关键零组件材料的热膨胀性能差异大的特点，采用恰当的结构设计，在不同的温度环境下，将温度变化信号转换成位移信号。本发明设计方法与现有设计方法（采用惰性气体特性实现温度变化信号转换成位移）相比，解决了加工难、故障率高等问题，具有结构可靠、性能稳定、使用寿命长、抗污染抗腐蚀抗高低温以及抗电磁干扰等优点。同时，该方法设计出的温度-位移信号机械转换部件更易于加工，减少对复杂专有设备的依赖。

技术特征：

1.一种温度-位移信号机械转换部件设计方法，其特征在于：设计流程包含以下步骤：设计输入、部件结构设计、零组件选材、初步设计计算、试件加工、温度-位移特性测量、修正计算参数和设计输出。

2.根据权利要求1所述的一种温度-位移信号机械转换部件设计方法，其特征在于：所述设计输入具体为：获取环境要求、寿命要求、功能性能要求、轮廓尺寸限制要求、重量要求这些设计条件作为温度-位移信号机械转换部件设计的输入。

3.根据权利要求1所述的一种温度-位移信号机械转换部件设计方法，其特征在于：所述部件结构设计具体为：依据设计输入确定适合的温度-位移信号机械转换部件结构组成，部件结构主要包括金属杆支座（1）、外金属管（2）、金属杆（3）、导套（4）、防护罩（5）、轴向橡胶密封件（6）、螺母（7）、调整垫（8）和支撑座（9）。

4.根据权利要求3所述的一种温度-位移信号机械转换部件设计方法，其特征在于：所述金属杆（3）、外金属管（2）和金属杆支座（1）通过紧固装配形成转换部件的敏感部件，外金属管（2）结构的设计采用薄壁、多孔结构；防护罩（5）结构上的设计成多孔状结构，并兼具高强度、耐冲击性能。

5.根据权利要求1所述的一种温度-位移信号机械转换部件设计方法，其特征在于：所述零组件选材过程中，金属杆支座（1）、外金属管（2）、金属杆（3），在材料选取方面选取极性差异大的材料，且材料应具有较好的抗拉强度、伸长率、断面收缩率性能；而作为支撑和保护的零组件，防护罩（5）、导套（4）在材料方面的选取采用强度高、耐腐蚀性好的钢材料；其他金属零件为一般件，选取耐腐蚀性好的钢材料。

6.根据权利要求1所述的一种温度-位移信号机械转换部件设计方法，其特征在于：所述初步设计计算过程中，运用金属材料的热涨冷缩特性，外金属管（2）、金属杆（3）两个敏感件的材料选取方面采用两个极性不同的材料，运用δl=α*l*δt公式和结构尺寸链计算方法，初步计算得出敏感件的主要参数和温度-位移变化特性曲线。

7.根据权利要求1所述的一种温度-位移信号机械转换部件设计方法，其特征在于：所述温度-位移特性测量具体为对试验件进行温度-位移数据采集，采集所用的测量系统包括高低温试验箱（12）、测试支架（13）、千分表（14），温度-位移信号机械转换部件（10）安装在测试支架（13）上，用千分表（14）测量初始h值，将高低温试验箱（12）箱内温度控制在-60℃至100℃范围内，分别从低到高，按照每间隔10℃的要求，调节高低温试验箱（12）内的温度，并保持30分钟并用千分表（14）测量该温度下的h值，减去初始h值，记录δh差值为实际位移量，连续记录不同温度下的δh值，获取温度-位移信号机械转换部件（10）的温度-位移特性。

技术总结本发明公开了一种温度‑位移信号机械转换部件设计方法，设计流程包含以下步骤：设计输入、部件结构设计、零组件选材、初步设计计算、试件加工、温度‑位移特性测量、修正计算参数和设计输出。本发明的工作原理是充分利用金属材料的热涨冷缩特性，依据机械转换部件中关键零组件材料的热膨胀性能差异大的特点，采用恰当的结构设计，在不同的温度环境下，将温度变化信号转换成位移信号。本发明与采用惰性气体特性实现温度变化信号转换成位移信号的现有技术相比，解决了加工难、故障率高等问题，具有结构可靠、性能稳定、使用寿命长、抗污染抗腐蚀抗高低温以及抗电磁干扰等优点。同时，该方法设计出的部件更易于加工，减少对复杂专有设备的依赖。技术研发人员：袁林,王飞,孔文圆,李文斌受保护的技术使用者：中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29