[發明專利]一種航空發動機高壓轉子封嚴盤前置螺母擰緊裝置及方法

有效

• 申請號: 201711317977.6
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108080939B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 高航;周天一
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B23P19/06
• 分類號: B23P19/06;B23P19/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

1.一種航空發動機高壓轉子封嚴盤前置螺母擰緊裝置，包括轉位系統(1)、進給運動系統(2)和連桿式擰緊執行系統(3)；

所述的轉位系統(1)固定安裝于高壓渦輪轉子(6)后軸端口；

所述的進給運動系統(2)位于轉位系統(1)內部，進給運動系統(2)與轉位系統(1)通過軸承(8)相連接，轉位系統(1)實現進給運動系統(2)的數控轉動；

所述的連桿式擰緊執行系統(3)位于進給運動系統(2)內部，進給運動系統(2)實現連桿式擰緊執行系統(3)的軸向數控直線進給運動；

所述的連桿式擰緊執行系統(3)通過連桿(10)使桿狀齒輪箱(11)數控轉位，實現擰緊套筒(12)至擰緊工位對螺母(13)進行擰緊；

所述的擰緊套筒(12)安裝在桿狀齒輪箱(11)的后側，即擰緊套筒(12)的套筒口朝向后方與封嚴盤前置的螺母(13)相對應；

所述的連桿式擰緊執行系統(3)尺寸設計滿足公式：l₁'-l₂＝R₁；f_max(θ)<R₂，f_max(θ)為f(θ)＝l₁·sinθ-L·tanθ在θ∈(0°,90°)的極大值；其中，l₁為桿狀齒輪箱(11)頂端到O點的距離，l₁'為擰緊套筒(12)軸線到O點的距離，l₂為內套筒(9)軸線到O點的距離，R₁為待擰緊螺母(13)軸線到高壓轉子軸線的距離，R₂為封嚴盤(32)內孔半徑，L為空氣導管(34)后端面到封嚴盤(32)前端面的距離，θ為桿狀齒輪箱(11)長度方向與高壓轉子軸線的夾角，O點為桿狀齒輪箱(11)與內套筒(9)的鉸接點；

所述的轉位系統(1)通過外套筒(4)的法蘭(5)固定安裝于高壓渦輪轉子(6)后軸端口；

所述的進給運動系統(2)的中套筒(7)與轉位系統(1)的外套筒(4)通過軸承(8)相連接；

所述的連桿式擰緊執行系統(3)通過中套筒(7)與套裝在中套筒(7)內部的連桿式擰緊執行系統(3)的內套筒(9)以滑動接觸的方式相配合；

其特征在于：所述的轉位系統(1)由外套筒(4)、外套筒端蓋(14)、減速機(15)、伺服電機(16)、聯軸器(17)和軸承(8)組成；外套筒(4)為前端敞開式的圓柱筒形結構，其外圓柱面設有法蘭(5)，法蘭(5)與高壓渦輪轉子(6)后軸端口相連接，實現外套筒(4)相對高壓渦輪轉子(6)的固定安裝；外套筒端蓋(14)固定安裝于外套筒(4)的尾端，減速機(15)固定安裝于外套筒端蓋(14)上，減速機(15)輸入端與伺服電機(16)輸出端連接，減速機(15)輸出端通過聯軸器(17)與中套筒端蓋(18)相連接，外套筒(4)內部通過軸承(8)安裝有中套筒(7)，通過伺服電機(16)與減速機(15)的驅動，實現中套筒(7)相對外套筒(4)的數控轉動；

所述的進給運動系統(2)由中套筒(7)、中套筒端蓋(18)和電缸I(19)組成；中套筒(7)為前端敞開式的圓柱筒形結構，中套筒端蓋(18)固定安裝于中套筒(7)的尾端；電缸I(19)的缸體固定安裝于中套筒(7)內部，電缸I(19)的伸出桿的頂端與內套筒端蓋(20)相固接；中套筒(7)內部套裝有內套筒(9)，中套筒(7)與內套筒(9)通過滑動接觸的方式相配合，通過導向鍵(21)實現軸向導向，通過電缸I(19)的驅動，實現內套筒(9)相對中套筒(7)的軸向直線運動；

所述的連桿式擰緊執行系統(3)由內套筒(9)、內套筒端蓋(20)、桿狀齒輪箱(11)、電缸II(22)、連桿(10)、擰緊動力系統(24)、擰緊套筒(12)和反扭桿(25)組成；內套筒(9)為前端敞開式的圓柱筒形結構，內套筒端蓋(20)固定安裝于內套筒(9)的尾端；桿狀齒輪箱(11)的尾端通過鉸接結構(23)與內套筒(9)的前端連接，實現整體桿狀齒輪箱(11)以尾端鉸接結構(23)為軸心，從相對轉子軸線水平位置到垂直位置的0-90°轉動，桿狀齒輪箱(11)的尾端內部安裝有輸入齒輪(26)，頭端內部安裝有輸出齒輪(27)，輸入齒輪(26)到輸出齒輪(27)之間通過多組傳動齒輪傳動，實現輸入齒輪(26)驅動輸出齒輪(27)；電缸II(22)的缸體固定安裝于內套筒(9)內部，電缸II(22)的伸出桿的頂端與連桿(10)的一端鉸接，連桿(10)的另一端與桿狀齒輪箱(11)鉸接，實現將電缸II(22)的直線運動轉化為桿狀齒輪箱(11)整體的轉動，電缸II(22)的伸出實現桿狀齒輪箱(11)整體向相對高壓轉子軸線水平位置轉動，電缸II(22)的退回實現桿狀齒輪箱(11)整體向相對高壓轉子軸線垂直位置轉動；所述的擰緊動力系統(24)安裝于內套筒(9)內部，由擰緊軸伺服電機(28)、擰緊軸減速機(29)、扭矩傳感器(30)和動力軸(31)連接組成，具有擰緊動力輸出、擰緊轉角和扭矩反饋功能，當桿狀齒輪箱(11)轉動至垂直位置時，桿狀齒輪箱(11)的輸入齒輪(26)與動力軸(31)端部相連接，實現擰緊動力向桿狀齒輪箱(11)的傳遞；擰緊套筒(12)安裝于桿狀齒輪箱(11)的輸出齒輪(27)上，相對桿狀齒輪箱(11)后端面突出，擰緊套筒(12)內圈與待擰緊螺母(13)適配，實現螺母(13)安裝和擰緊；反扭桿(25)固定安裝于桿狀齒輪箱(11)頭端，當擰緊套筒(12)套入到螺母(13)時，反扭桿(25)的限位孔套入至螺母(13)的相鄰兩側螺栓尾部，實現將擰緊過程中的反力傳遞到相鄰螺栓上；桿狀齒輪箱(11)后端面安裝有攝像頭(35)，實現對擰緊部位的觀測。