CN107263042A - 航空发动机高压压气机装配定心旋转装置 - Google Patents

航空发动机高压压气机装配定心旋转装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于航空发动机装配技术，涉及发动机高压压气机装配用的定心旋转装置。其特征在于，该装置的部件包括：心轴(1)、基座心轴(2)、调节套(3)、调节螺母(4)、压紧螺母(5)、n’个钢球(6)、定位销(20)、n个紧定螺钉(21)、螺钉。在航空发动机高压压气机装配时，该装置可以保证转子(13)与压气机壳体(11)的间隙m满足设计要求，转子(13)能够在压气机壳体(11)的内部灵活转动，满足后续转子(13)与叶片的周向检测需要，同时实现夹具在使用时装拆方便。

Description

航空发动机高压压气机装配定心旋转装置
技术领域
本发明属于航空发动机装配技术，涉及发动机高压压气机装配用的定心旋转装置。
背景技术
发动机高压压气机装配时，压气机壳体和转子必须在保证同心的情况下相互固定，保证转子能够自由的转动，以便对转子及叶片进行周向检测。现有的装配夹具，由于定心结构不可调节，不能保证转子与压气机壳体的间隙m，造成转子的转动不灵活，影响后续的检测质量。
发明内容
本发明的目的是：提出一种航空发动机高压压气机装配定心装置，利用该装置在航空发动机高压压气机装配时，可以保证转子与压气机壳体的间隙m满足设计要求，转子能够在压气机壳体的内部灵活转动，满足后续转子与叶片的周向检测需要，同时实现夹具在使用时装拆方便。
本发明的技术方案是：本发明所述的航空发动机高压压气机装配定心旋转装置，其特征在于，该装置的部件包括：心轴、基座心轴、调节套、调节螺母、压紧螺母、n’个钢球、定位销、n个紧定螺钉、螺钉。
所述心轴是由三段直径不同的同心圆柱组成。最下端的圆柱段Ⅰ与转子的中心孔保证过盈配合；圆柱段Ⅰ上端连接的是定心圆柱段，定心圆柱段的直径D1大于圆柱段Ⅰ的直径；定心圆柱段的另一端连接的是圆柱段Ⅱ，圆柱段Ⅱ的直径小于定心圆柱段的直径D1，形成台阶面。
所述基座心轴为一带法兰的空心轴，基座心轴的中心开有一中心通孔，基座心轴从上到下可分为螺纹圆柱段、圆柱段Ⅲ、圆柱段Ⅳ、法兰段以及止口段五个部分，五个部分以及中心通孔保证同心。基座心轴的中心通孔与心轴的定心圆柱段的单边间隙t的取值范围是：0<t<d；圆柱段Ⅲ的壁厚h的取值范围是：0<h<d，圆柱段Ⅲ的外圆柱面上沿周向均布开有n’个通孔，n’≥3；圆柱段Ⅲ的上端连接的是螺纹圆柱段，螺纹圆柱段的外径小于圆柱段Ⅲ的外径；圆柱段Ⅲ的下端连接的是圆柱段Ⅳ，圆柱段Ⅳ的外径大于圆柱段Ⅲ的外径，同时小于调节套下端大圆柱面的内径，圆柱段Ⅳ与圆柱段Ⅲ形成一个台阶端面，台阶端面上开有一个让开槽，让开槽的深度和长度保证能够让开定位销即可，它的宽度尺寸与定位销的直径尺寸保证间隙配合关系；圆柱段Ⅳ的下端连接的是法兰段，法兰段的上端面均布有螺纹过孔；法兰段的下端连接的是止口段，止口段与压气机壳体的基准孔保证间隙配合。
所述调节套是筒形件，其内型面是由小圆柱面、大圆柱面以及连接这两个圆柱面的内锥面组成，小圆柱面在上，大圆柱面在下，且三段型面同心；小圆柱面与基座心轴的圆柱段Ⅲ保证间隙配合；内锥面的半锥角取值范围是：2°～30°；大圆柱面的内径尺寸D1的取值范围是：D1+2d<D2<D1+2(d+h+t)；调节套的外型面上加工有一个环槽和一个径向的销孔，环槽靠近调节套的上端，销孔靠近调节套的下端。
所述调节螺母的中心螺纹通孔的下端为一沉孔，在沉孔的圆柱面上沿径向开有n个螺纹孔，n≥2。
所述压紧螺母的中心为螺纹沉孔，螺纹沉孔的底面中心开有通孔，通孔的直径尺寸大于心轴的圆柱段Ⅱ的直径尺寸。
所述各部件的连接方式和要求如下：
先将心轴插入转子的中心孔内，心轴定心圆柱段与圆柱段Ⅰ形成的台阶面与转子的端面贴合；基座心轴套在心轴外，基座心轴上的止口段插入压气机壳体的基准孔，将6个螺钉分别穿过基座心轴法兰段的螺纹过孔将基座心轴固定在压气机壳体上，固定后基座心轴的上端面与心轴的台阶面齐平；然后将n’个直径为d的所述钢球分别装入基座心轴的通孔中；接着将调节套套在基座心轴外面，调节螺母旋入基座心轴的螺纹圆柱段，调节套的上部进入调节螺母的沉孔内，沉孔的底面与调节套的上端面贴合，所述n个紧定螺钉分别从外旋入调节螺母的螺纹孔后，其紧定端头插入调节套外型面上的环槽中，顶紧环槽底面，将调节螺母和调节套连接起来，旋动调节螺母可以调整调节套在基座心轴上的轴向位置，使调节套的内锥面挤压钢球，钢球再挤压心轴，起到调整转子和压气机壳体的间隙m的作用，调整过程中，需注意调节套的小圆柱面与基座心轴的圆柱段Ⅲ的工作配合段长度应不小于2mm，当心轴1可以带动转子灵活转动时，将所述定位销穿过调节套的销孔，插入基座心轴圆柱段Ⅳ的让开槽中，进入长度不小于2mm，此时调整完毕；最后将压紧螺母旋入基座心轴的螺纹圆柱段，保证压紧螺母的螺纹沉孔底面与基座心轴螺纹圆柱段的端面和心轴的台阶面贴合，并且压紧螺母的下端面与调节螺母的上端面之间的距离是不小于2mm。
本发明的优点是：应用本发明的装置可以满足航空发动机高压压气机装配时的转子与压气机壳体的间隙m的设计要求，装拆方便，夹具装配后转子在压气机壳体内转动十分灵活，为后续检验提供了良好的检测条件。
附图说明：
图1是现有技术的装配夹具结构示意图
图2是本发明的装置结构示意图
图3是图2的局部放大图
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明，参见图2和图3，压气机壳体11的基准孔尺寸为ф420mm，转子13中心孔的尺寸为ф100mm，本发明所述的航空发动机高压压气机装配定心旋转装置，该装置包括：心轴1、基座心轴2、调节套3、调节螺母4、压紧螺母5、3个钢球6、定位销20、4个紧定螺钉21以及螺钉。
所述心轴1是由三段直径不同的同心圆柱组成，最下端的圆柱段Ⅰ12与转子13的中心孔保证H7/p6的过盈配合。与圆柱段Ⅰ12连接的是定心圆柱段10，定心圆柱段10的直径D1＝110mm,定心圆柱段10与圆柱段Ⅰ12的直径差形成一台阶面；定心圆柱段10的另一端连接的是圆柱段Ⅱ18，圆柱段Ⅱ18的直径为ф70mm，定心圆柱段10与圆柱段Ⅱ18的直径差形成台阶面19。
所述基座心轴2为一带法兰的空心轴，基座心轴2的中心开有一中心通孔23，基座心轴2从上到下可分为螺纹圆柱段、圆柱Ⅲ7、圆柱段Ⅳ8、法兰段以及止口段9五个部分，五个部分以及中心通孔23保证同心。圆柱Ⅲ7的壁厚h的尺寸为10mm，圆柱Ⅲ7的外圆柱面上沿周向均布开有3个通孔22，通孔22的直径与所述钢球6的直径d一致；基座心轴2的中心通孔23与心轴1的定心圆柱段10的单边间隙t尺寸为1mm；圆柱Ⅲ7的上端连接的是螺纹圆柱段，螺纹圆柱段的尺寸为M70；圆柱Ⅲ7的下端连接的是圆柱段Ⅳ8，圆柱段Ⅳ8的外径尺寸为ф140mm，圆柱段Ⅳ8与圆柱Ⅲ7形成一个台阶端面，台阶端面上开有一个让开槽27，让开槽27的深度和长度保证能够让开定位销20即可，它的宽度尺寸与定位销20的直径尺寸保证间隙配合关系；圆柱段Ⅳ8的下端连接的是法兰段，法兰段的直径尺寸为ф460mm，法兰段的上表面周向均布有6个螺纹过孔；法兰段的下端连接的是止口段9，止口段9与压气机壳体11的基准孔保证H7/g6间隙配合。
所述调节套3是筒形件，其内型面是由小圆柱面14、大圆柱面15以及连接这两个圆柱面的内锥面组成，小圆柱面14在上，大圆柱面15在下，且三段型面同心；小圆柱面14与基座心轴2的圆柱Ⅲ7保证H7/g6间隙配合，内锥面的半锥角为18°，大圆柱面15的内径尺寸取值为ф140mm；调节套3的外型面与内型面相符，保持均匀壁厚12mm，调节套3的外型面上加工有一个环槽和一个径向的销孔，环槽靠近调节套3的上端，销孔靠近调节套3的下端。
所述调节螺母4的的中心螺纹通孔的下端为一沉孔24，沉孔24的尺寸为ф75mm，在沉孔24的圆柱面上沿径向开有4个螺纹孔。
所述压紧螺母5的中心为螺纹沉孔25，深度为20mm,螺纹沉孔25的底面17中心开有通孔26，通孔26的直径尺寸为70mm。
夹具装配时，先将心轴1插入转子13的中心孔内，定心圆柱段10与圆柱段Ⅰ12形成的台阶面与转子13的端面贴合；基座心轴2套在心轴1外，基座心轴2上的止口段9插入压气机壳体11的基准孔，将6个螺钉分别穿过基座心轴2法兰段的通孔将基座心轴2固定在压气机壳体11上，固定后基座心轴2的上端面与心轴1的台阶面19齐平；接着将3个直径d为ф15mm的所述钢球6分别装入基座心轴2的通孔22中；然后将调节套3套在基座心轴2外面，调节螺母4旋入基座心轴2的螺纹圆柱段，调节套3的上部进入调节螺母4的沉孔24内，沉孔24的底面16与调节套3的上端面贴合，4个紧定螺钉21分别从外旋入螺纹孔后，其紧定端头插入调节套3外型面上的环槽中，顶紧环槽底面，将调节螺母4和调节套3连接起来。旋动调节螺母4可以调整调节套3在基座心轴2上的轴向位置，使调节套3的内锥面挤压钢球6，钢球6再挤压心轴1，起到调整转子13和压气机壳体11的间隙m的作用，注意调整过程中，调节套3的小圆柱面14与基座心轴2的圆柱Ⅲ7的工作配合段不小于10mm，当心轴1可以带动转子13灵活转动时，将定位销20穿过调节套3的销孔，插入基座心轴圆柱段Ⅳ8的让开槽27中，进入长度5mm，此时调整完毕；最后将压紧螺母5旋入基座心轴2的螺纹圆柱段，保证螺纹沉孔25的底面17与基座心轴2螺纹圆柱段的端面和心轴1的台阶面19贴合，并且压紧螺母5的下端面与调节螺母4的上端面的间隙距离是5mm。
装配完成后，心轴1可带动转子13灵活转动，保证了对转子13及叶片的周向检测工序的顺利进行。

Claims (2)

1.本发明所述的航空发动机高压压气机装配定心旋转装置，其特征在于，该装置的部件包括：心轴(1)、基座心轴(2)、调节套(3)、调节螺母(4)、压紧螺母(5)、n’个钢球(6)、定位销(20)、n个紧定螺钉(21)、螺钉；
所述心轴(1)是由三段直径不同的同心圆柱组成；最下端的圆柱段Ⅰ(12)与转子(13)的中心孔保证过盈配合；圆柱段Ⅰ(12)上端连接的是定心圆柱段(10)，定心圆柱段(10)的直径D1大于圆柱段Ⅰ(12)的直径；定心圆柱段(10)的另一端连接的是圆柱段Ⅱ(18)，圆柱段Ⅱ(18)的直径小于定心圆柱段(10)的直径D1，形成台阶面(19)；
所述基座心轴(2)为一带法兰的空心轴，基座心轴(2)的中心开有一中心通孔(23)，基座心轴(2)从上到下可分为螺纹圆柱段、圆柱段Ⅲ(7)、圆柱段Ⅳ(8)、法兰段以及止口段(9)五个部分，五个部分以及中心通孔(23)保证同心；基座心轴(2)的中心通孔(23)与心轴(1)的定心圆柱段(10)的单边间隙t的取值范围是：0<t<d；圆柱段Ⅲ(7)的壁厚h的取值范围是：0<h<d，圆柱段Ⅲ(7)的外圆柱面上沿周向均布开有n’个通孔(22)，n’≥3；圆柱段Ⅲ(7)的上端连接的是螺纹圆柱段，螺纹圆柱段的外径小于圆柱段Ⅲ(7)的外径；圆柱段Ⅲ(7)的下端连接的是圆柱段Ⅳ(8)，圆柱段Ⅳ(8)的外径大于圆柱段Ⅲ(7)的外径，同时小于调节套(3)下端大圆柱面(15)的内径，圆柱段Ⅳ(8)与圆柱段Ⅲ(7)形成一个台阶端面，台阶端面上开有一个让开槽(27)，台阶端面上开有一个让开槽(27)，让开槽(27)的深度和长度保证能够让开定位销(20)即可，它的宽度尺寸与定位销(20)的直径尺寸保证间隙配合关系；圆柱段Ⅳ(8)的下端连接的是法兰段，法兰段的上端面均布有螺纹过孔；法兰段的下端连接的是止口段9，止口段9与沉孔(24)的基准孔保证间隙配合；
所述调节套(3)是筒形件，其内型面是由小圆柱面(14)、大圆柱面(15)以及连接这两个圆柱面的内锥面组成，小圆柱面(14)在上，大圆柱面(15)在下，且三段型面同心；小圆柱面(14)与基座心轴(2)的圆柱段Ⅲ(7)保证间隙配合；内锥面的半锥角取值范围是：2°～30°；大圆柱面(15)的内径尺寸D1的取值范围是：D1+2d<D2<D1+2(d+h+t)；调节套(3)的外型面上加工有一个环槽和一个径向的销孔，环槽靠近调节套(3)的上端，销孔靠近调节套(3)的下端；
所述调节螺母(4)的中心螺纹通孔的下端为一沉孔(24)，在沉孔(24)的圆柱面上沿径向开有n个螺纹孔，n≥2；
所述压紧螺母(5)的中心为螺纹沉孔(25)，螺纹沉孔(25)的底面(17)中心开有通孔(26)，通孔(26)的直径尺寸大于心轴(1)的圆柱段Ⅱ(18)的直径尺寸；
所述各部件的连接方式和要求如下：
先将心轴(1)插入转子(13)的中心孔内，定心圆柱段(10)与圆柱段Ⅰ(12)形成的台阶面(19)与转子(13)的端面贴合；基座心轴(2)套在心轴(1)外，基座心轴(2)上的止口段9插入沉孔(24)的基准孔，将6个螺钉分别穿过基座心轴(2)法兰段的螺纹过孔将基座心轴(2)固定在压气机壳体(11)上，固定后基座心轴(2)的上端面与心轴(1)的台阶面(19)齐平；然后将n’个直径为d的所述钢球(6)分别装入基座心轴(2)的通孔(22)中；接着将调节套(3)套在基座心轴(2)外面，调节螺母(4)旋入基座心轴(2)的螺纹圆柱段，调节套(3)的上部进入调节螺母(4)的沉孔(24)内，沉孔(24)的底面面(16)与调节套(3)的上端面贴合，所述n个紧定螺钉(21)分别从外旋入调节螺母(4)的螺纹孔后，其紧定端头插入调节套(3)外型面上的环槽中，顶紧环槽底面，将调节螺母(4)和调节套(3)连接起来，旋动调节螺母(4)可以调整调节套(3)在基座心轴(2)上的轴向位置，使调节套(3)的内锥面挤压钢球(6)，钢球(6)再挤压心轴(1)，起到调整转子(13)和沉孔(24)的间隙m的作用，调整过程中，需注意保证调节套(3)的小圆柱面(14)与基座心轴(2)的圆柱段Ⅲ(7)的工作配合段长度应不小于2mm，当心轴(1)可以带动转子(13)灵活转动时，将所述定位销(20)穿过调节套(3)的销孔，插入基座心轴圆柱段Ⅳ(8)的让开槽(27)中，插入的长度应不小于2mm，此时调整完毕；最后将压紧螺母(5)旋入基座心轴(2)的螺纹圆柱段，保证压紧螺母(5)的螺纹沉孔(25)底面(17)与基座心轴(2)螺纹圆柱段的端面和心轴(1)的台阶面(19)贴合，并且压紧螺母(5)的下端面与调节螺母(4)的上端面之间的距离应不小于2mm。
2.根据权利要求1所述的航空发动机高压压气机装配定心旋转装置，其特征在于，所述调节套(3)的外型面与内型面相符，并保证均匀壁厚。
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