[發明專利]一種航空發動機轉子模擬裝配進程的裝配量測量方法

有效

• 申請號: 202010766675.2
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN112254966B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 王輝;趙兵;喬廷強;張冰;呂玉紅;劉振東;楊法立
• 申請（專利權）人: 清華大學;中國航發沈陽發動機研究所
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00;G01B11/06;G01B17/02;G01L5/24
• 代理公司: 杭州橙知果專利代理事務所(特殊普通合伙) 33261
• 代理人: 賀龍萍

航空發動機轉子模擬裝配進程的裝配量測量方法，采用溫差法實現高壓壓氣機后軸、與壓氣機后封嚴盤和高壓渦輪前軸形成試驗組件，該測量方法以試驗組件的結合部作為測量對象，測試點位于結合部螺栓孔的旁邊；以結合部的厚度變化表征裝配過程的裝配量變化。本發明的優點在于：能夠實現裝配過程數字化，將經驗數據做成數據庫，為實際裝配提供裝配參考依據。

技術領域

本發明涉及航空發動機裝配領域，具體涉及一種航空發動機轉子裝配模擬試驗系統。

背景技術

航空發動機(aero-engine)是一種高度復雜和精密的熱力機械，作為飛機的心臟，不僅是飛機飛行的動力，也是促進航空事業發展的重要推動力，人類航空史上的每一次重要變革都與航空發動機的技術進步密不可分。

發動機故障往往最直接的表現都是材料性能不足，比如，發動機里面的葉片斷裂事故，再比如發動機中比較嚴重的渦輪破裂、包容失效事故。一個零件為什么會出現裂紋或者整個斷開？最直接最淺表的原因就是，這個零件的材料已經承受不住外界對這個零件施加的載荷，出現開裂或斷開。

然而，航空發動機工況非常復雜，發動機時刻處于振動的環境中。零件受到的力是動態的，忽大忽小，而在這樣的振動應力作用下，材料的破壞要容易得多。所以，發動機中如果出現較高的振動應力，材料就很容易因為受不了巨大的振動應力發生開裂和斷裂。不把振動的問題解決，只發展材料是沒用的。而且發動機轉子的振動，有一部分是因為裝配工藝引起的。

航空發動機轉子由多級單元沿軸向裝配而成，比如高壓渦輪前軸部分、壓氣機后封嚴盤、和高壓壓氣機后軸就是依靠螺栓緊固連接。需要將扭矩扳手穿過高壓渦輪的盤間間距、伸入到高壓渦輪前軸部分、壓氣機后封嚴盤、和高壓壓氣機后軸的連接處、在深孔盲腔的情況下通過長傳動的扭矩扳手實現螺栓的旋擰。也就是說，航空發動機轉子在通過螺栓裝配時，裝配過程不可見，裝配結果不可測，裝配完成后，螺栓預緊力及被連接部的連接程度不可知，連接散度較大的問題較為突出。

并且，由于裝配過程不可見、裝配結果不可測，導致裝配工藝無法量化評估，安裝經驗無法累積，無法為后續安裝提供指導。

發明內容

本發明的目的在于提供一種使航空發動機轉子的裝配過程可見、裝配結果可測，裝配工藝的過程數據可以量化、以便為后續裝配提供經驗指導的航空發動機轉子裝配模擬試驗系統。

一種航空發動機轉子裝配模擬試驗系統，所述模擬試驗系統包括模擬轉子裝配工況的模擬件機構，試驗組件和對裝配過程進行測量的測量機構；

模擬件機構包括高壓渦輪模擬件和工裝，高壓渦輪模擬件和工裝之間為試驗組件容納區域；高壓渦輪模擬件的入口尺寸與高壓渦輪輪盤后軸徑相等，高壓渦輪模擬件的入口到航空螺栓裝配部位的深度與高壓渦輪的深度相等；

試驗組件包括與高壓渦輪模擬件連接的高壓渦輪前軸部分，壓氣機后封嚴盤和高壓壓氣機后軸部分，航空螺栓用于連接高壓渦輪前軸部分，壓氣機后封嚴盤和高壓壓氣機后軸部分；試驗組件可拆卸的設置于試驗組件容納區域；測量機構對試驗組件的每個測量點進行測量。

本發明通過高壓渦輪模擬件模擬真實高壓渦輪的入口孔徑和高壓渦輪入口到航空螺栓裝配部位的深度，從而使裝配模擬試驗系統具有真實航空發動機轉子在裝配時的深孔盲腔工況。高壓渦輪模擬件只需在入口孔徑和深度上與真實裝配環境匹配，高壓渦輪模擬件的外形不做限制。高壓渦輪模擬件可采用透明材料制成，采用透明材料可觀察內部操作情況。

進一步，高壓渦輪模擬件側部開有窗口，方便操作。

試驗組件可以是航空發動機轉子的連接部分的1:1復原件，或者就是高壓渦輪前軸截取出來的連接部分和高壓壓氣機后軸截取出來的連接部分。并且，本裝配模擬試驗系統中，試驗組件與高壓渦輪模擬件、工裝可拆卸式配合，從而使本系統能夠反復、多次試驗。根據航空發動機轉子的不同尺寸制作不同尺寸的高壓渦輪模擬件和工裝，即可適應于不同型號航空發動機轉子的裝配模擬試驗。