CN105397465A - 用于发动机涡轮装配的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于发动机涡轮装配的装置，包括通过两副轴承装置安装在涡轮转子轴上可相对转子轴转动的筒体，垂直于筒体固置在靠近涡轮转子一端筒体上的支架盘、与筒体同轴固置在支架盘上内径作为导向器安装径向定位基准的定位环和位于定位环外端与导向器机匣对接端面作为导向器安装轴向定位基的环板；将筒体安装在转子轴上的两副轴承装置，其中靠近涡轮转子一端的轴承装置为设计有径向微调结构的轴承装置，另一轴承装置为设计有轴向微调结构的轴承装置，所述支架盘设计有用于测量叶片前缘距离的测量孔。利用该装置能实现对涡轮转子和导向器的轴向、径向位置关系的精确调整，以及对涡轮转子带导向器装配和逐级动平衡，从而提高涡轮带导向器的装配精度和可靠性。

Description

用于发动机涡轮装配的装置

技术领域

本发明属于航空发动机制造装配技术领域，特别涉及一种用于发动机涡轮装配的工装装置。

背景技术

在航空发动机中，有一种大型双转子发动机，对于这种类型的发动机装配单元体中的高、低压涡轮的装配，由于导向器和转子在结构上无相互的关联关系，在单元体装配和平衡过程中，无法直接从单元体本身找到装配用基准，很难精确定位，因此该类型的发动机装配、调整相当困难。发动机涡轮部件属于热端和受力部件，是发动机的核心部件，工作条件恶劣，变形大，对装配技术要求较高，其装配质量和精度对发动机性能和安全有很大影响。现有技术装配时，由于装配时尺寸链较多，需控制要素较多，累计误差较大，装配完成后，对装配关键要素不能进行复检，装配可靠性较低，装配精度不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于发动机涡轮装配的装置，以提高发动机涡轮装配精度和装配方便性。

本发明的基本思路为：提供一个用于大型双转子发动机涡轮装配和平衡的装置，使涡轮导向器和转子产生关联关系，确定一个装配基准，然后在此工艺基准上进行装配、调整和动平衡。利用该装置将发动机零、组件、部件等装配件准确定位、夹紧，进行发动机涡轮单元体装配和平衡。

本发明提供的用于发动机涡轮装配的装置，包括通过两副轴承装置安装在涡轮转子轴上可相对转子轴转动的筒体，垂直于筒体固置在靠近涡轮转子一端筒体上的支架盘、与筒体同轴地固置在支架盘上内径作为导向器安装径向定位基准的定位环、设置在定位环外端与导向器机匣对接的端面作为导向器安装轴向定位基的环板；将筒体安装在转子轴上的两副轴承装置，其中靠近涡轮转子一端的轴承装置为设计有径向微调结构的轴承装置，另一轴承装置为设计有轴向微调结构的轴承装置；所述支架盘设计有用于测量叶片前缘距离的测量孔。

在本发明的上述技术方案中，所述径向微调结构轴承装置的构成包括：沿筒体周向均匀分布设置的加工有指向筒体中心轴线安装孔的3个支撑座，安装在支撑座安装孔内用于支撑转子轴的支撑销和用于微调支撑销轴向位置的垫片，所述支撑销设计有与支撑座上安装孔端面相匹配的轴肩环，所述垫片放置在支撑销轴肩环与支撑座安装孔端面之间，支撑销、垫片和支撑座通过支撑销轴肩环上的安装孔、垫片上的安装孔、支撑座上的螺钉孔和固定螺栓安装在一起，整个轴承装置通过更换调整3处垫片的厚度使定位环的轴线与转子轴线一致。

在本发明的上述技术方案中，支撑销优先采用通过设置在其端面处可相对转子轴柱面转动的支撑件支撑于转子轴；所述支撑件可为滚珠、滚柱、轴承；优先选用轴承，通过芯轴安装在支撑销顶端；进一步优选滚针轴承，通过芯轴安装在支撑销顶端，使滚针轴承部分轴承体外露出支撑销端面支撑于转子轴。

在本发明的上述技术方案中，径向微调轴承装置设计有保持芯轴的轴线与转子轴线平行的定位结构，所述定位结构由支撑销上的定位槽、安装在支撑座上端头与所述定位槽相配合的锁紧螺钉构成。

在本发明的上述技术方案中，所述轴向微调结构轴承装置的构成包括：安装在筒体与转子轴之间的轴承，通过螺纹副安装在筒体内的螺纹调节套，通过锁紧螺母和螺纹副设置筒体壁上的调节螺钉；所述轴承轴向定位地安装在转子轴上，可轴向滑动地安装在筒体内，通过旋进螺纹调节套使其前端作用于轴承外端对筒体进行轴向调节，，所述调节螺钉为前端段设计有圆锥面结构的螺钉，通过旋进螺钉使调节螺钉前段圆锥面作用于轴承内端对筒体进行轴向调节。

在本发明的上述技术方案中，所述支架盘优先设计为由3～6个背面设计有加强筋板的扇形板块构成，一般为由4个背面设计有加强筋板的扇形板块构成。

在本发明的上述技术方案中，优先设计为支架盘于同一直径圆周上均匀分布有2～8个用于测量叶片前缘距离的测量孔；一般为4个用于测量叶片前缘距离的测量孔。

采用本发明提供的装置对发动机涡轮进行装配，能够实现对涡轮转子和导向器的轴向、径向位置关系的精确调整，以及对涡轮转子带导向器装配和逐级动平衡，从而提高涡轮带导向器的装配精度和可靠性。

本发明所述装置用于发动机涡轮装配的使用操作方法：

1、将涡轮的第级4级叶轮20装入转子轴19后，再在转子轴前端轴颈装上轴承，将带第3级叶轮的涡轮转子装入用于发动机涡轮装配的装置中；

2、将构成径向微调结构轴承装置的支撑销插入支撑座内，但不固定；

3、以定位环1安装端面M为基准，调整涡轮转子与装置的轴向位置，调整合格后，将螺纹调节套14用扳手拧紧，固定好涡轮和导向器轴向位置；

4、以定位环1内径L为基准，借用百分表和磁力表架，通过选用不同组别的垫片8进行调整，找正涡轮转子轴线，找正后将支撑销插入支撑座内固定；

5、以装置定位环1安装端面M为导向器定位和安装的轴向基准，装配涡轮导向器，保证导向器与涡轮转子的同心度；

6、在导向器后端面装上后型架后在平衡机上动平衡带导向器的3级叶轮；

7、拆下第Ⅳ导向器27、Ⅴ级导向器26，利用平衡前已确定的3个支撑销处的垫片，按步骤4选配的垫片将涡轮轴径向位置复位，然后装上第4级叶轮，再装上Ⅳ、Ⅴ级导向器并动平衡带导向器的3、4级叶轮；

8、按上述4、5、6、7的方法完成4、5、6级叶轮的装配和平衡。

注：装配时，本装置是通过安装支板10安装在支撑架上，平衡时须装上后型架在平衡机上进行，支撑架、后型架和平衡机不属于本发明所述装置范畴。

9、测出支架盘2端面到涡轮叶片前缘板距离S，再根据装置上标有的实际值R，按公式K＝R-S，计算出K值是否满足规定值，不满足时可以通过螺纹调节套14进行调整以达到要求。

考虑到每个涡轮转子的技术状态的差异、该类型涡轮带导向器的单元体的结构特点以及总装装配工艺方法，所述装置特设置了螺纹调节套14和调节螺钉17。通过将螺套拧入和拧出就可以进行涡轮转子的轴向位置的调整。所述装置定位环安装端面M的作用相当于发动机总装时涡轮导向器的安装边，为导向器定位和安装的轴向基准，在此安装边上可以装配导向器，采用这种结构，就将在结构上无关联关系的涡轮转子和导向器产生关联关系，能够实现涡轮转子和导向器的轴向位置的定位和调整，轴向位置调整合格后，再将调节螺钉拧入外体内，并用锁紧螺母16将调节螺钉锁住，将涡轮转子上的滚珠轴承外钢套锁紧，完成轴向定位。

对涡轮转子的径向调整是以装置定位环内径L为涡轮转子轴的径向定位基准，通过支撑销7和垫片8进行调整，调整时，通过选配3处支撑销不同组别的垫片将转子和导向器径向位置关系调整到最佳状态，然后拧紧支撑座上的固定螺栓9，就完成了涡轮转子和导向器的径向位置的调整。

与现有技术相比，本发明具有以下十分突出有益技术效果：

1、利用本发明所述装置装配发动机涡轮，可以将在结构上无关联关系的涡轮转子和导向器联系起来进行装配、调整和动平衡，使操作过程一步到位，且具有复位功能和复检功能，避免了重复操作，使装配和平衡过程变得简单、高效。

2、由于涡轮在航空器中属于热端部件，涡轮转子和导向器的装配精度，特别是涡轮转子和导向器的轴向和径向位置关系对航空器的安全性影响很大，利用本发明装置支架盘上的测量孔，在装配过程中和装配完成后均可对涡轮转子和导向器的装配位置关键要素进行复查，如未合格或未达到理想状态，可直接对装配状态进行微调和修正来达到理想要求，提高了发动机装配的精确度和可靠性，确保装配质量。

3、装配过程选用垫片来作为找正涡轮转子的调整件，垫片有15个组别，在装配前记录了三个插销中所分别使用的调整垫的组别，因此，利用该装置试车前所用调整垫的组别，在每级涡轮平衡完成后可以将已破坏的径向位置快速恢复到合格状态，在发动机试车后，可以将涡轮带导向器的装配状态还原到试车前的装配状态，不但可以方便试车后对涡轮零组件的测量和检查，同时对在试车过程中涡轮部件发生的故障能够快速查找到故障原因。

附图说明

图1是本发明所述用于发动机涡轮装配的装置结构示意图；

图2是图1的左视结构示意图；

图3是图1中A-A向剖视结构示意图；

图4是图3中B-B向剖视结构示意图；

图5是图1中局部I放大结构示意图；

图6是装置主体部件结构示意图；

图7是支撑销构件的结构示意图。

在上述图中各图示标号标识对象分别为：1—定位环、2—支架盘、3—支撑座、4—筒体、5—芯轴、6—锁紧螺钉、7—支撑销、8—垫片、9—固定螺栓、10—安装支板、11—滚针轴承、12—衬套、13—端套、14—螺纹调节套、15—固定螺钉、16—锁紧螺母、17—调节螺钉、18—滚珠轴承、19—涡轮转子轴、20—3级叶轮、21—4级叶轮、22—5级叶轮、23—6级叶轮、24—后型架、25—Ⅵ级导向器、26—Ⅴ级导向器、27—Ⅳ级导向器。

Ⅰ—轴向微调节轴承装置；Ⅱ—径向微调节轴承装置；M—定位环安装端面，为导向器定位和安装的轴向基准；L—定位环内径，为找正涡轮转子轴的轴向定位基准；N—测量孔；R—支架盘端面到定位环端面的距离；S—从测量孔测得的支架盘端面到涡轮叶片前前缘板的距离；K—判断装配后涡轮转子和导向器轴向位置关系的尺寸，由公式K＝R-S可得。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本发明所述用于发动机涡轮装配的装置作进一步说明。

实施例

本实施例中，用于发动机涡轮装配的装置的结构如图1～6所示，包括通过两副轴承装置安装在涡轮转子轴19上可相对转子轴转动的筒体4，垂直于筒体固置在靠近涡轮转子一端筒体上的支架盘2、与筒体同轴地固置在支架盘上内径作为导向器安装径向定位基准的定位环1，以及位于定位环外端与导向器机匣对接端面作为导向器安装轴向定位基的环板；将筒体安装在转子轴上的两副轴承装置，其中靠近涡轮转子一端的轴承装置为设计有径向微调结构的轴承装置，另一轴承装置为设计有轴向微调结构的轴承装置。所述支架盘2由4个背面设计有加强筋板的扇形板块构成。支架盘2于同一直径圆周上均匀分布有由4个用于测量叶片前缘距离的测量孔。

所述径向微调结构轴承装置的构成包括：沿筒体周向均匀分布设置的加工有指向筒体中心轴线安装孔的3个支撑座3，安装在支撑座安装孔内用于支撑转子轴的支撑销7和用于微调支撑销轴向位置的垫片8，还设计有保持芯轴的轴线与转子轴线平行的定位结构。所述支撑销设计有与支撑座上安装孔端面相匹配的轴肩环，顶端通过芯轴5安装有滚针轴承11，滚针轴承部分轴承体露出支撑销端面支撑于转子轴。所述垫片放置在支撑销轴肩环与支撑座安装孔端面之间，支撑销、垫片和支撑座通过支撑销轴肩环上的安装孔、垫片上的安装孔、支撑座上的螺钉孔和固定螺栓安装在一起，整个轴承装置通过更换调整3处垫片的厚度使定位环1的轴线与转子轴线一致。所述定位结构由支撑销上的定位槽、安装在支撑座上端头与所定位槽相配合的锁紧螺钉6构成。

所述轴向微调结构轴承装置的构成包括：安装在筒体与转子轴之间的轴承18，通过螺纹副安装在筒体内的螺纹调节套14，通过锁紧螺母16和螺纹副设置筒体壁上的调节螺钉17；所述轴承轴向定位地安装在转子轴上，可轴向滑动地安装在筒体内，通过旋进螺纹调节套使其前端作用于轴承外端对筒体进行轴向调节，所述调节螺钉为前端段为圆锥面体的螺钉，通过旋进螺钉使调节螺钉前段锥面作用于轴承内端对筒体进行轴向调节。

Claims (10)

1.一种用于发动机涡轮装配的装置，其特征在于，包括通过两副轴承装置安装在涡轮转子轴(19)上可相对转子轴转动的筒体(4)，垂直于筒体固置在靠近涡轮转子一端筒体上的支架盘(2)、与筒体同轴固置在支架盘上内径作为导向器安装径向定位基准的定位环(1)和设置在定位环外端与导向器机匣对接端面作为导向器安装轴向定位基的环板；将筒体安装在转子轴上的两副轴承装置，其中靠近涡轮转子一端的轴承装置为设计有径向微调结构的轴承装置，另一轴承装置为设计有轴向微调结构的轴承装置，所述支架盘设计有用于测量叶片前缘距离的测量孔。

2.根据权利要求1所述的用于发动机涡轮装配的装置，其特征在于，所述径向微调结构轴承装置的构成，包括沿筒体周向均匀分布设置的加工有指向筒体中心轴线安装孔的3个支撑座(3)，安装在支撑座安装孔内用于支撑转子轴的支撑销(7)和用于微调支撑销轴向位置的垫片(8)，所述支撑销设计有与支撑座上安装孔端面相匹配的轴肩环，所述垫片放置在支撑销轴肩环与支撑座安装孔端面之间，支撑销、垫片和支撑座通过支撑销轴肩环上的安装孔、垫片上的安装孔、支撑座上的螺钉孔和固定螺栓安装在一起，整个轴承装置通过更换调整3处垫片的厚度使定位环(1)的轴线与转子轴线一致。

3.根据权利要求2所述的用于发动机涡轮装配的装置，其特征在于，支撑销通过设置在其端面处可相对转子轴柱面转动的支撑件支撑于转子轴。

4.根据权利要求3所述的用于发动机涡轮装配的装置，其特征在于，所述支撑件为轴承(11)，通过芯轴(5)安装在支撑销顶端。

5.根据权利要求4所述的用于发动机涡轮装配的装置，其特征在于，所述轴承为滚针轴承，通过芯轴安装在支撑销顶端，使滚针轴承部分轴承体露出支撑销端面支撑于转子轴。

6.根据权利要求5所述的用于发动机涡轮装配的装置，其特征在于，径向微调轴承装置设计有保持芯轴的轴线与转子轴线平行的定位结构，所述定位结构由支撑销上的定位槽、安装在支撑座上端头与所定位槽相配合的锁紧螺钉(6)构成。

7.根据权利要求1至6之一所述的用于发动机涡轮装配的装置，其特征在于，所述轴向微调结构轴承装置的构成，包括安装在筒体与转子轴之间的轴承(18)，通过螺纹副安装在筒体内的螺纹调节套(14)，通过锁紧螺母(16)和螺纹副设置筒体壁上的调节螺钉(17)；所述轴承轴向定位地安装在转子轴上，可轴向滑动地安装在筒体内，通过旋进螺纹调节套使其前端作用于轴承外端对筒体进行轴向调节，所述调节螺钉为前端段设计有圆锥面结构的螺钉，通过旋进螺钉使调节螺钉前端段锥面作用于轴承内端对筒体进行轴向调节。

8.根据权利要求1至6之一所述的用于发动机涡轮装配的装置，其特征在于，所述支架盘(2)由3～6个背面设计有加强筋板的扇形板块构成。

9.根据权利要求7所述的用于发动机涡轮装配的装置，其特征在于，所述支架盘(2)由3～6个背面设计有加强筋板的扇形板块构成。

10.根据权利要求1至6之一所述的用于发动机涡轮装配的装置，其特征在于，所述支架盘(2)于同一直径圆周上均匀分布有由2～8个用于测量叶片前缘距离的测量孔。