[發明專利]一種航空發動機壓氣機轉子盲腔螺母自動擰緊裝置及方法

有效

• 申請號: 202011458586.8
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112589408B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 李小強;韓玉杰;張永生
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B23P19/00
• 分類號: B23P19/00;B23P19/06
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

本發明屬于航空發動機制造領域，尤其涉及一種航空發動機壓氣機轉子盲腔螺母自動擰緊裝置及方法，所述裝置包括用于擰緊螺母的L型擰緊機構；用于控制L型擰緊機構升降的升降機構；用于偏轉L型擰緊機構的擰緊臂的展開/收縮機構；用于轉動L型擰緊機構、升降機構和展開/收縮機構的周向轉動機構；用于支撐L型擰緊機構、升降機構、展開/收縮機構和周向轉動機構的支撐機構；和用于為L型擰緊機構提供螺母的螺母供給機構。本發明主要用于航空渦扇發動機高壓壓氣機盤腔深、視野不可達、盤心直徑及盤間距較小的小涵道比航空渦扇發動機裝配，可以實現擰緊過程和螺母供給的自動化、擰緊狀態的可視化，以提高擰緊效率和擰緊精度。

技術領域

本發明屬于航空發動機制造領域，尤其涉及一種航空發動機壓氣機轉子盲腔螺母自動擰緊裝置及方法，主要用于航空渦扇發動機高壓壓氣機盤腔深、視野不可達、盤心直徑及盤間距小的小涵道比航空渦扇發動機裝配。

背景技術

小涵道比的航空發動機高壓壓氣機轉子單元的盤盤、盤軸之間廣泛采用了密布內法蘭螺栓連接的方式。作為航空發動機的重要組成部分，螺栓連接的質量直接影響發動機整機裝配性能。然而轉子軸向結構復雜緊湊，部分連接部位裝配開敞性差，容易形成空間狹小、目視不可達的半封閉盲腔結構，這導致螺母的裝配連接的操作難度較大。

目前航空發動機高壓壓氣機盤間螺母的裝配連接工作，通常依靠手持螺母伸入盤腔內部進行配戴，之后再利用普通扳手進行限力。但是這種半封閉盲腔結構使得人工使用扳手難以進入操作位置，進而導致裝配質量難以滿足工藝要求。目前通過2套驅動接口角向位置相差30的C型扳手交替使用進行裝配，螺母認帽成功率及擰緊效率較低，為3天/人/48螺母的裝配效率，而人工裝配必然導致發動機裝配質量一致性差，因此迫切需要研制渦扇發動機的壓氣機轉子專用的盲腔螺母自動擰緊設備，以實現擰緊過程的自動化、擰緊狀態的可視化、擰緊效率的提升、擰緊精度的提高、發動機整機質量的基本一致性。

目前已有航空發動機相關螺母的半自動擰緊裝置，例如中國專利CN108237393B公開了一種高壓轉子盲腔螺母連接的半自動擰緊裝置，該裝置主要由兩段折疊式齒輪傳動擰緊臂、扭矩傳遞桿、擰緊位置分度裝置、偏轉機構、支撐定位工裝、螺母放置桿等組成。該擰緊裝置雖然操作簡便，方便多個螺母擰緊操作工況，效率較高，但仍然存在如下不足：1)雖然存在螺母放置桿，但仍需將裝置整體從腔體取出再安放螺母，存在反復拆裝工裝與發動機的問題；2)該裝置缺少可視化模塊，擰緊臂的展開/收縮、到達下一擰緊位置、螺母的裝填均為人工完成，效率低，屬于半自動裝置，也僅適用于壓氣機盲腔內部待擰緊螺栓位置與壓氣機外部法蘭盤螺栓孔位置存在一定關系的發動機；3)兩段展開式結構復雜，在擰緊過程中螺母會軸向移動可能存在與擰緊頭分離等穩定性問題，且受結構原理限制，在盤間距較小時，該裝置的擰緊位置可達性受限制。

發明內容

針對現有擰緊技術中，狹窄盲腔螺母擰緊過程不可視、因缺少螺母自動供給機構而帶來的擰緊效率低的問題，本發明提供了一種應用于航空發動機壓氣機轉子盲腔螺母的自動擰緊裝置，通過將擰緊過程和螺母供給自動化以及擰緊狀態可視化，實現了擰緊效率和擰緊精度的提高，并且促進了發動機螺栓連接質量基本一致性的實現。

為實現上述目的，本發明提供了一種航空發動機壓氣機轉子盲腔螺母自動擰緊裝置，包括L型擰緊機構、升降機構、展開/收縮機構、周向轉動機構、支撐機構以及螺母供給機構；

所述L型擰緊機構包括擰緊臂和扭矩傳遞軸，所述擰緊臂平行布置于待連接轉子盤上方，所述扭矩傳遞軸垂直于所述擰緊臂布置且延伸穿出壓氣機轉子；所述擰緊臂一端與所述扭矩傳遞軸固連，另一端設置有擰緊套筒；

所述升降機構包括第一聯動組件和凸輪傳動組件，所述第一聯動組件與所述L型擰緊機構連接，所述凸輪傳動組件與所述第一聯動組件連接，配置成能夠驅動所述L型擰緊機構沿所述扭矩傳遞軸的軸線方向升降；