CN106787490A - 航空涡轴式发动机的转子同轴度校正用定心机构及方法 - Google Patents

航空涡轴式发动机的转子同轴度校正用定心机构及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种航空涡轴式发动机的转子同轴度校正用定心机构及方法。航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构，包括沿转子轴向插接并固定于转子的中心孔内的中心拉杆，还包括套设于中心拉杆上并自由配合于转子端部的定心夹具以及用于对定心夹具施加朝向转子方向的压力并对中心拉杆施加外拉拉力的压力机构；定心夹具侧向设有用于对同轴度校正完毕的转子进行锁紧定位的操作窗口。使燃气发生器转子跳动值满足平衡要求，使不平衡量数据在可平衡范围之内，满足发动机装配。

Description

航空涡轴式发动机的转子同轴度校正用定心机构及方法
技术领域
本发明涉及航空发动机装配技术领域，特别地，涉及一种航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构。此外，本发明还涉及一种采用上述定心机构的航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正方法。
背景技术
航空发动机转子装配一般采用拉紧方式组合，没有考虑在装配过程中对各部件同轴度的要求，一般由单零件保证、或常规性普通工具控制同轴度，很难达到装配需求。某型航空发动机对燃气发生器转子同轴度要求及其严格，保证发动机燃气发生器转子平衡合格将有效提高发动机的安全可靠性。如果燃气发生器转子同轴度达不到要求，会导致转子各处跳动不合格，不能满足转子动平衡所需的技术状态，强行装机将严重影响发动机震动指标。转子件平衡不达标可导致发动机振动过大，对发动机造成严重安全隐患，影响发动机安全，甚至造成飞机飞行事故的发生。某型号发动机以往试车时出现振动不合格现象时有发生，严重延缓发动机的交付使用进度，因此，解决燃气发生器装配合格率势在必行。
发明内容
本发明提供了一种航空涡轴式发动机的转子同轴度校正用定心机构及方法，以解决现有发动机燃气发生器转子同轴度达不到要求，造成转子装配不合格、跳动不合格及平衡不合格的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构，包括沿转子轴向插接并固定于转子的中心孔内的中心拉杆，还包括套设于中心拉杆上并自由配合于转子端部的定心夹具以及用于对定心夹具施加朝向转子方向的压力并对中心拉杆施加外拉拉力的压力机构；定心夹具侧向设有用于对同轴度校正完毕的转子进行锁紧定位的操作窗口。
进一步地，定心夹具上与转子端面接触的一端设有用于与转子端面进行自由配合的端面均布凸起构造，端面均布凸起构造采用端面齿轮、端面均布凸点、端面均布凸条、端面均布凸块或者端面凸锥。
进一步地，定心夹具与中心拉杆之间采用用于压力机构施力过程中自动适应调整校正的间隙配合。
进一步地，定心夹具具有用于与转子端部进行自由配合并对同轴度校正后的转子进行锁紧操作的操作段以及与中心拉杆间隙配合用于适应中心拉杆校正以及中心拉杆轴向移动引导的校正段；操作段的径向尺寸大于中心拉杆的径向尺寸，操作段与中心拉杆之间留有操作空间，操作窗口开设于操作段上。
进一步地，校正段的端部向外延伸形成用于承接压力机构并将压力机构施加的压力均匀向下传递的延伸平台。
进一步地，校正段与操作段之间设有用于将上部作用力分散并均匀向下传递的锥形过渡段。
进一步地，压力机构包括沿轴向插入定心夹具内并与中心拉杆沿轴向对接且固接的施力拉杆、套设于施力拉杆上并顶靠于定心夹具的自由端的压力设备以及设于施力拉杆自由端并将压力设备固定在定心夹具自由端的固定件。
进一步地，操作窗口采用沿竖向布置的倒T形开窗。
根据本发明的另一方面，还提供了一种航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正方法，其采用上述航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构，包括以下步骤：装配压气机部件；安装定心夹具和压力机构；压力机构施力；通过操作窗口锁紧，完成转子的同轴度校正。
进一步地，具体实施步骤为：在压气机部件装配完成后，在中心拉杆上沿轴向装配施力拉杆；装配定心夹具，通过定心夹具的端部自由配合转子，通过定心夹具端部的校正作用，以保证转子与中心拉杆保持高精度耦合；在定心夹具上装配压力设备，通过压力设备加载压力，以使中心拉杆的自由端受到施力拉杆向上的拉力，定心夹具受到向下的压力；通过在操作窗口拧紧压紧螺母，完成转子的同轴度校正。
本发明具有以下有益效果：
本发明航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构，通过定心机构与转子端部的自由配合，保证转子与中心拉杆保持高度精度耦合，通过压力机构施力进行转子的同轴度校正，通过定心机构的校正作用，以使燃气发生器转子跳动值满足平衡要求，使不平衡量数据在可平衡范围之内，满足发动机装配。同轴度校正后的转子，在单件平衡合格情况下，通过采用端齿定心夹具校正同轴度进行装配后，燃气发生器转子各处跳动满足一次装配合格。有效解决平衡时满足可平衡所需要求。采用本发明航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构同轴度校正后的装配转子的重复装配次数由原来的7-8次减少到现在的1次；减小了转子零件转工返修次数；也不需在平衡台进行重复平衡。单台发动机转子交付周期明显降低缩短到原来的1/6；同时缩减了人工成本；使产品合格率得到保障。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构的结构示意图；
图2是本发明优选实施例的航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正方法的步骤流程图。
图例说明：
1、中心拉杆；2、定心夹具；201、操作窗口；202、端面均布凸起构造；203、操作段；204、校正段；2041、延伸平台；205、锥形过渡段；3、压力机构；301、施力拉杆；302、压力设备；303、固定件；4、转子。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1是本发明优选实施例的航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构的结构示意图；图2是本发明优选实施例的航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正方法的步骤流程图。
如图1所示，本实施例的航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构，包括沿转子4轴向插接并固定于转子4的中心孔内的中心拉杆1，还包括套设于中心拉杆1上并自由配合于转子4端部的定心夹具2以及用于对定心夹具2施加朝向转子4方向的压力并对中心拉杆1施加外拉拉力的压力机构3；定心夹具2侧向设有用于对同轴度校正完毕的转子4进行锁紧定位的操作窗口201。本发明航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构，通过定心机构与转子4端部的自由配合，保证转子4与中心拉杆1保持高度精度耦合，通过压力机构3施力进行转子4的同轴度校正，通过定心机构的校正作用，以使燃气发生器转子4跳动值满足平衡要求，使不平衡量数据在可平衡范围之内，满足发动机装配。同轴度校正后的转子4，在单件平衡合格情况下，通过采用端齿定心夹具2校正同轴度进行装配后，燃气发生器转子4各处跳动满足一次装配合格。有效解决平衡时满足可平衡所需要求。采用本发明航空涡轴式发动机燃气发生器转子4同轴度校正用定心机构同轴度校正后的装配转子4的重复装配次数由原来的7-8次减少到现在的1次；减小了转子4零件转工返修次数；也不需在平衡台进行重复平衡。单台发动机转子4交付周期明显降低缩短到原来的1/6；同时缩减了人工成本；使产品合格率得到保障。
如图1所示，本实施例中，定心夹具2上与转子4端面接触的一端设有用于与转子4端面进行自由配合的端面均布凸起构造202。定心夹具2利用端面均布凸起构造202均转子4端面实现自由配合，以保证定心夹具2与转子4之间存在多于三个支点，在压力机构3施力时，能够保证定心夹具2与转子4之间的相对稳定性，确保定心夹具2对转子4的校正作用。端面均布凸起构造202采用端面齿轮、端面均布凸点、端面均布凸条、端面均布凸块或者端面凸锥。根据转子4的端面情况选择不同的端面均布凸起构造202，以保证定心夹具2与转子4之间存在多于三个支点，在压力机构3施力时，能够保证定心夹具2与转子4之间的相对稳定性，确保定心夹具2对转子4的校正作用。
如图1所示，本实施例中，定心夹具2与中心拉杆1之间采用用于压力机构3施力过程中自动适应调整校正的间隙配合。
如图1所示，本实施例中，定心夹具2具有用于与转子4端部进行自由配合并对同轴度校正后的转子4进行锁紧操作的操作段203以及与中心拉杆1间隙配合用于适应中心拉杆1校正以及中心拉杆轴向移动引导的校正段204。操作段203的径向尺寸大于中心拉杆1的径向尺寸。操作段203与中心拉杆1之间留有操作空间。操作窗口201开设于操作段203上。
如图1所示，本实施例中，校正段204的端部向外延伸形成用于承接压力机构3并将压力机构3施加的压力均匀向下传递的延伸平台2041。
如图1所示，本实施例中，校正段204与操作段203之间设有用于将上部作用力分散并均匀向下传递的锥形过渡段205。
如图1所示，本实施例中，压力机构3包括沿轴向插入定心夹具2内并与中心拉杆1沿轴向对接且固接的施力拉杆301、套设于施力拉杆301上并顶靠于定心夹具2的自由端的压力设备302以及设于施力拉杆301自由端并将压力设备302固定在定心夹具2自由端的固定件303。方便压力机构3对定心夹具2施加向下压力的同时形成对施力拉杆301以外拉的力拉动中心拉杆1；使转子4端部受到向下压力，中心拉杆1从转子4中心孔内推动转子4形成向上的推力，从而实现转子的同轴校正。
如图1所示，本实施例中，操作窗口201采用沿竖向布置的倒T形开窗。留有足够的伸入空间，方便对转子4进行锁紧操作。
如图2所示，本实施例的航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正方法，采用上述航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构，包括以下步骤：装配压气机部件；安装定心夹具2和压力机构3；压力机构3施力；通过操作窗口201锁紧，完成转子4的同轴度校正。
本实施例中，具体实施步骤为：在压气机部件装配完成后，在中心拉杆1上沿轴向装配施力拉杆301；装配定心夹具2，通过定心夹具2的端部自由配合转子4，通过定心夹具2端部的校正作用，以保证转子4与中心拉杆1保持高精度耦合；在定心夹具2上装配压力设备302，通过压力设备302加载压力，以使中心拉杆1的自由端受到施力拉杆301向上的拉力，定心夹具2受到向下的压力；通过在操作窗口201拧紧压紧螺母，完成转子4的同轴度校正。
实施时，提供一种航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构，采用可操作性强的端齿定心夹具对同轴度进行校正装配。满足转子装配合格、跳动合格及平衡合格的有效方法。按发动机燃气发生器转子实际装配情况，解决燃气发生器转子中心拉杆与压气机叶片盘同轴度问题。
在某型涡轮轴式发动机燃气发生器转子装配时，将端齿定心夹具(定心夹具2)自由装配在压气机部件上方。保证端齿定心夹具(定心夹具2)的端齿清洁。采用压力工具向上拉伸中心拉杆1向上受力、定心工装上安装面向下受力的原理进行打压。在特定压力要求下，将中心拉杆1与压气机部件同轴度进行校正。中心拉杆1受力伸长变化时，用扳手拧紧螺母(同轴度校正后的锁紧)，完成装配。
通过校正装配，可解决燃气发生器转子跳动值满足平衡要求，使不平衡量数据在可平衡范围之内，满足发动机装配。
同轴度控制原理：
在压气机部件装配完成后，安装端齿定心夹具(定心夹具2)，通过端齿与零件(转子4)自由配合。端齿定心夹具(定心夹具2)通过小间隙与中心拉杆配合。通过端齿定心夹具(定心夹具2)的校正作用，保证压气机部件与中心拉杆1保持高精度耦合。之后再通过压力设备302加载特定的压力，使中心拉杆1上自由端受到施力拉杆301向上的拉力，端齿定心夹具(定心夹具2)的上表面受到向下的压力。最后通过操作窗口201用通用扳手拧紧压紧螺母(同轴度校正后的锁紧)，完成同轴度校正。
在单件平衡合格情况下，通过采用端齿定心夹具(定心夹具2)校正同轴度进行装配后，燃气发生器转子各处跳动满足一次装配合格。有效解决平衡时满足可平衡所需要求。
采用新的装配转子的重复装配次数由原来的7-8次减少到现在的1次；以及零件转工返修次数；也不需在平衡台进行重复平衡。单台发动机转子交付周期明显降低缩短到原来的1/6；同时缩减了人工成本；使产品合格率得到保障。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构，
包括沿转子(4)轴向插接并固定于所述转子(4)的中心孔内的中心拉杆(1)，
其特征在于，
还包括套设于所述中心拉杆(1)上并自由配合于所述转子(4)端部的定心夹具(2)以及用于对所述定心夹具(2)施加朝向所述转子(4)方向的压力并对所述中心拉杆(1)施加外拉拉力的压力机构(3)；
所述定心夹具(2)侧向设有用于对同轴度校正完毕的所述转子(4)进行锁紧定位的操作窗口(201)。
2.根据权利要求1所述的航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构，其特征在于，
所述定心夹具(2)上与所述转子(4)端面接触的一端设有用于与所述转子(4)端面进行自由配合的端面均布凸起构造(202)，
所述端面均布凸起构造(202)采用端面齿轮、端面均布凸点、端面均布凸条、端面均布凸块或者端面凸锥。
3.根据权利要求2所述的航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构，其特征在于，
所述定心夹具(2)与所述中心拉杆(1)之间采用用于所述压力机构(3)施力过程中自动适应调整校正的间隙配合。
4.根据权利要求3所述的航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构，其特征在于，
所述定心夹具(2)具有用于与所述转子(4)端部进行自由配合并对同轴度校正后的所述转子(4)进行锁紧操作的操作段(203)以及与所述中心拉杆(1)间隙配合用于适应所述中心拉杆(1)校正以及中心拉杆轴向移动引导的校正段(204)；
所述操作段(203)的径向尺寸大于所述中心拉杆(1)的径向尺寸，
所述操作段(203)与所述中心拉杆(1)之间留有操作空间，所述操作窗口(201)开设于所述操作段(203)上。
5.根据权利要求4所述的航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构，其特征在于，
所述校正段(204)的端部向外延伸形成用于承接所述压力机构(3)并将所述压力机构(3)施加的压力均匀向下传递的延伸平台(2041)。
6.根据权利要求4所述的航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构，其特征在于，
所述校正段(204)与所述操作段(203)之间设有用于将上部作用力分散并均匀向下传递的锥形过渡段(205)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构，其特征在于，
所述压力机构(3)包括沿轴向插入所述定心夹具(2)内并与所述中心拉杆(1)沿轴向对接且固接的施力拉杆(301)、套设于所述施力拉杆(301)上并顶靠于所述定心夹具(2)的自由端的压力设备(302)以及设于所述施力拉杆(301)自由端并将所述压力设备(302)固定在所述定心夹具(2)自由端的固定件(303)。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正用定心机构，其特征在于，
所述操作窗口(201)采用沿竖向布置的倒T形开窗。
9.一种航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正方法，其特征在于，
采用权利要求1至8中任一项所述的定心机构，
包括以下步骤：
装配压气机部件；
安装定心夹具(2)和压力机构(3)；
压力机构(3)施力；
通过操作窗口(201)锁紧，完成转子(4)的同轴度校正。
10.根据权利要求9所述的航空涡轴式发动机燃气发生器转子同轴度校正方法，其特征在于，
具体实施步骤为：
在压气机部件装配完成后，在中心拉杆(1)上沿轴向装配施力拉杆(301)；
装配定心夹具(2)，通过定心夹具(2)的端部自由配合转子(4)，通过定心夹具(2)端部的校正作用，以保证转子(4)与中心拉杆(1)保持高精度耦合；
在定心夹具(2)上装配压力设备(302)，通过压力设备(302)加载压力，以使中心拉杆(1)的自由端受到施力拉杆(301)向上的拉力，定心夹具(2)受到向下的压力；
通过在操作窗口(201)拧紧压紧螺母，完成转子(4)的同轴度校正。
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