[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

本發明公開了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，所述的裝置包括轉位系統、進給運動系統和連桿式擰緊執行系統。所述的進給運動系統位于轉位系統內部，用于實現進給運動系統的數控轉動。所述的連桿式擰緊執行系統位于進給運動系統內部，用于實現連桿式擰緊執行系統的軸向直線進給運動。所述的連桿式擰緊執行系統用于實現擰緊套筒至擰緊工位對螺母進行擰緊。本發明采用數控作業方式，實現轉位至擰緊工位、套筒位移到位、螺母安裝和擰緊等步驟，具有自動化程度高和運動精度高的特點，避免人工誤操作，保證各螺母擰緊一致性。本發明采用轉位系統實現螺母組二次擰緊，提高了工作效率，減少了工人的技能要求和勞動強度。

技術領域

本發明屬于自動化裝配技術領域，特別涉及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。

背景技術

在航空發動機核心機中，高壓轉子主要由高壓壓氣機轉子和高壓渦輪轉子 裝配組成，高壓壓氣機轉子的后安裝邊與封嚴盤的前端面相連接，高壓渦輪轉 子的前安裝邊與封嚴盤的后端面相連接，三者通過沿軸線周向均布的數十個螺 紋連接件相緊固，實現高壓轉子的主體結構裝配。對于部分機型，螺紋緊固件 中的螺母為封嚴盤前置式螺母，其位于封嚴盤前側，接觸端面對高壓壓氣機轉 子的后安裝邊壓緊，連接螺栓采用具有軸向限位和轉角鎖定功能的專用D形螺 栓。由于高壓轉子為航空發動機的核心動力部件，工作處在高溫、高壓的外載 條件下，其轉速可高達18000rpm，并承受30-40t的軸向載荷，而高壓壓氣機轉子和高壓渦輪轉子的連接部位為關鍵易損位置，螺紋連接件的擰緊質量是影 響裝配性能以及整機運行可靠性的重要因素。

在高壓轉子裝配過程中，依次完成螺栓預裝-組件對接-緊固等主要裝配工 藝，對于緊固工藝，需要在高壓轉子內部對螺母進行安裝和擰緊。高壓轉子內 部擰緊可占空間尺寸根據發動機型號不同而改變，但均具有空間布局狹長的特 點，其中，螺母相對高壓渦輪轉子后軸端口的軸向進深距離達600-800mm，高 壓渦輪轉子后軸的通道內徑為φ100-150mm，封嚴盤內圈內徑為100-200mm， 螺母分布直徑尺寸為φ250-400mm，高壓壓氣機最后一級盤與封嚴盤的軸向間 距小于100mm，同時存在空氣導管等空間干涉組件，其中空氣導管相對高壓壓 氣機最后一級盤的后端面突出10-20mm，對于擰緊機構作業具有進給通道長、 擰緊扳桿展開困難、擰緊空間小和多區域干涉等難點，目前國內主要通過采用 操作細長型擰緊器具進行深入、偏轉和擰緊的方式，過程中大量依靠人工作業 方法，未使用自動化專用擰緊裝置，主要存在以下不足：(1)擰緊質量一致性 差：人工操作擰緊扳桿到位的方法存在螺母帶帽偏移和傾斜等問題，無法保證 各螺母的擰緊一致性，甚至出現個別螺母錯擰和漏擰等情況；由于現應用裝置 多為細長桿狀結構，整體剛度低，反扭效果差，導致擰緊過程中裝置受載變形， 影響擰緊質量；(2)擰緊精度低：現應用裝置主要采用人力扭距器具或外置式 扭力系統作為擰緊動力輸入，具有擰緊傳動距離長的問題，由于長距離傳動存在剛度低、傳動間隙大和受載后變形形式不定性大等特性，螺母的實際所受扭 矩和旋入角度與遠端的傳感器的測值偏差大，并且存在隨機誤差難以補償，無 法保證螺母擰緊扭矩和轉角精度；(3)擰緊效率低：現有方法在完成螺母組帶 帽和第一次擰緊后，第二次擰緊通常需要裝置在高壓轉子內反復插入安裝和拔 出卸裝，以便完成擰緊套筒相對每個角相的螺母正確定位上套，占用大量時間， 影響二次擰緊效率；由于現應用裝置大量依靠人工操作，存在工人技能要求高 和勞動強度大的問題，全部螺母擰緊需要多人協同工作6h以上，作業效率低下， 影響整機裝配精度。

發明內容

為解決上述現有技術存在的問題，本發明要設計一種擰緊質量一致性好、 擰緊精度高和擰緊效率高的航空發動機高壓轉子封嚴盤前置螺母擰緊裝置及方 法。

本發明的技術方案是：

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、進給 運動系統和連桿式擰緊執行系統。

所述的轉位系統通過外套筒的法蘭固定安裝于高壓渦輪轉子后軸端口。