CN108000127A - 一种航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧装置及方法 - Google Patents

一种航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧装置及方法，所述的装置包括转位系统、进给运动系统和连杆式拧紧执行系统，转位系统实现进给运动系统的数控转动，进给运动系统实现连杆式拧紧执行系统的轴向直线进给运动，连杆式拧紧执行系统实现拧紧套筒至拧紧工位对螺母进行拧紧。本发明采用在内套筒内部安装拧紧动力系统的方式，减少拧紧传动距离，降低因传动间隙和受力变形导致的误差，保证螺母拧紧扭矩和角度精度。本发明采用多组套筒套装的方式，具有结构静态刚度高和运动稳定性好的特点，确保拧紧质量。本发明采用数控作业方式，具有自动化程度高和运动精度高的特点，避免人工误操作，保证各螺母拧紧一致性。

Description

一种航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧装置及方法
技术领域
本发明属于自动化装配技术领域，特别涉及一种航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧装置及方法。
背景技术
在航空发动机核心机中，高压转子主要由高压压气机转子和高压涡轮转子装配组成，高压压气机转子的后安装边与封严盘的前端面相连接，高压涡轮转子的前安装边与封严盘的后端面相连接，三者通过沿轴线周向均布的数十个螺纹连接件紧固，实现高压转子的主体结构装配。对于部分机型，螺纹紧固件中的螺母为封严盘后置式螺母，其位于封严盘后侧，接触端面对高压涡轮转子的后安装边压紧，连接螺栓采用具有轴向限位和转角锁定功能的专用D形螺栓。由于高压转子为航空发动机的核心动力部件，工作处在高温、高压的外载条件下，其转速可高达18000rpm，并承受30-40t的轴向载荷，而高压压气机转子和高压涡轮转子的连接部位为关键易损位置，螺纹连接件的拧紧质量是影响装配性能以及整机运行可靠性的重要因素。
在高压转子装配过程中，依次完成螺栓预装-组件对接-紧固等主要装配工艺，对于紧固工艺，需要在高压转子内部对螺母进行安装和拧紧。高压转子内部拧紧可占空间尺寸根据发动机型号不同而改变，但均具有空间布局狭长的特点，其中，螺母相对高压涡轮转子后轴端口的轴向进深距离达600-800mm，高压涡轮转子后轴的通道内径为φ100-150mm，螺母分布直径尺寸为φ250-400mm，对于拧紧机构作业具有进给通道长、拧紧空间小和多区域干涉等难点，目前国内主要通过采用操作细长型拧紧器具进行深入、偏转和拧紧的方式，过程中大量依靠人工作业方法，未使用自动化专用拧紧装置，存在以下不足：(1)拧紧质量一致性差：人工操作拧紧扳杆到位的方法存在螺母安装偏移和倾斜等问题，无法保证各螺母的拧紧一致性，甚至出现个别螺母错拧和漏拧等情况；由于现应用装置多为细长杆状结构，整体刚度低，反扭效果差，导致拧紧过程中装置受载变形，影响拧紧质量；(2)拧紧精度低：现应用装置主要采用人力扭距器具或外置式扭力系统作为拧紧动力输入，具有拧紧传动距离长的问题，由于长距离传动存在刚度低、传动间隙大和受载后变形形式不定性大等特性，螺母的实际所受扭矩和旋入角度与远端的传感器的测值偏差大，并且存在随机误差难以补偿，无法保证螺母拧紧扭矩和转角精度；(3)拧紧效率低：现有方法在完成螺母组安装和第一次拧紧后，第二次拧紧通常需要装置在高压转子内反复插入安装和拔出卸装，以便完成拧紧套筒相对每个角相的螺母正确定位上套，占用大量时间，影响二次拧紧效率；由于现应用装置大量依靠人工操作，存在工人技能要求高和劳动强度大的问题，全部螺母拧紧需要多人协同工作6h以上，作业效率低下，影响整机装配精度。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明设计一种拧紧质量一致性好、拧紧精度高和拧紧效率高的航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧装置及方法。
本发明的技术方案是：
一种航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧装置，包括转位系统、进给运动系统和连杆式拧紧执行系统。
所述的转位系统通过外套筒的法兰固定安装于高压涡轮转子后轴端口。
所述的进给运动系统位于转位系统内部，进给运动系统的中套筒与转位系统的外套筒通过轴承相连接，转位系统实现进给运动系统的数控转动。
所述的连杆式拧紧执行系统位于进给运动系统内部前端，通过中套筒与套装在中套筒内部的连杆式拧紧执行系统的内套筒以滑动接触的方式相配合，进给运动系统实现连杆式拧紧执行系统的轴向直线进给运动。
所述的连杆式拧紧执行系统通过连杆使杆状齿轮箱转位，实现拧紧套筒至拧紧工位对螺母进行拧紧。
所述的拧紧套筒安装在杆状齿轮箱的前侧，即拧紧套筒的套筒口朝向前方与封严盘后置的螺母相对应。
所述的连杆式拧紧执行系统尺寸设计满足公式：l1-l2＝R；其中，l1为拧紧套筒轴线到O点的距离，l2为内套筒轴线到O点的距离，R为待拧紧螺母轴线到高压转子轴线的距离，O点为杆状齿轮箱与内套筒的铰接点。
所述的转位系统由外套筒、外套筒端盖、减速机、伺服电机、联轴器和轴承组成；外套筒为前端敞开式的圆柱筒形结构，其外圆柱面设有法兰，法兰与高压涡轮转子后轴端口相连接，实现外套筒相对高压涡轮转子的固定安装；外套筒端盖固定安装于外套筒的尾端，减速机固定安装于外套筒端盖上，减速机输入端与伺服电机输出端连接，减速机输出端通过联轴器与中套筒端盖相连接，外套筒内部通过轴承安装有中套筒，通过伺服电机与减速机的驱动，实现中套筒相对外套筒的数控转动。
所述的进给运动系统由中套筒、中套筒端盖和电缸I组成；中套筒为前端敞开式的圆柱筒形结构，中套筒端盖固定安装于中套筒的尾端；电缸I的缸体固定安装于中套筒内部，电缸I的伸出杆的顶端与内套筒端盖相固接；中套筒内部套装有内套筒，中套筒与内套筒通过滑动接触的方式相配合，通过导向键实现轴向导向，通过电缸I的驱动，实现内套筒相对中套筒的轴向直线运动。
所述的连杆式拧紧执行系统由内套筒、内套筒端盖、杆状齿轮箱、电缸II、连杆、拧紧动力系统、拧紧套筒和反扭杆组成；内套筒为前端敞开式的圆柱筒形结构，内套筒端盖固定安装于内套筒的尾端；杆状齿轮箱的尾端通过铰接结构与内套筒的前端连接，实现整体杆状齿轮箱以尾端铰接结构为轴心，从相对转子轴线水平位置到垂直位置的0-90°转动，杆状齿轮箱的尾端内部安装有输入齿轮，头端内部安装有输出齿轮，输入齿轮到输出齿轮之间通过多组传动齿轮传动，实现输入齿轮驱动输出齿轮；电缸II的缸体固定安装于内套筒内部，电缸II的伸出杆的顶端与连杆的一端铰接，连杆的另一端与杆状齿轮箱铰接，实现将电缸II的直线运动转化为杆状齿轮箱整体的转动，电缸II的伸出实现杆状齿轮箱整体向相对高压转子轴线水平位置转动，电缸II的退回实现杆状齿轮箱整体向相对高压转子轴线垂直位置转动；所述的拧紧动力系统安装于内套筒内部，由拧紧轴伺服电机、拧紧轴减速机、扭矩传感器和动力轴连接组成，具有拧紧动力输出、拧紧转角和扭矩反馈功能，当杆状齿轮箱整体转动至垂直位置时，杆状齿轮箱的输入齿轮与动力轴端部相连接，实现拧紧动力向杆状齿轮箱的传递；拧紧套筒安装于杆状齿轮箱的输出齿轮上，相对杆状齿轮箱前端面突出，拧紧套筒内圈与待拧紧螺母适配，实现螺母安装和拧紧；反扭杆固定安装于杆状齿轮箱头端，当拧紧套筒套入到螺母时，反扭杆的限位孔套入至此螺母的相邻两侧螺栓尾部，实现将拧紧过程中的反力传递到相邻螺栓上；杆状齿轮箱前端面安装有摄像头，实现对拧紧部位的观测；所述的高压转子由高压压气机转子和高压涡轮转子装配组成。
进一步地，所述的伺服电机、电缸I、电缸II和拧紧动力系统由数控系统控制。
一种航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧方法，包括以下步骤：
A、装置安装：进给运动系统的电缸I退回，使连杆式拧紧执行系统相对中套筒退回；连杆式拧紧执行系统的电缸II伸出，使杆状齿轮箱处于相对转子轴线水平位置；单个螺母预装于杆状齿轮箱头端的拧紧套筒上；整体装置从高压涡轮转子后轴的通道伸入，外套筒上的法兰与高压涡轮转子后轴端口固接。
B、转位至预定角相：转位系统的伺服电机驱动中套筒及其内部结构沿高压转子轴线转动，直到达到待拧紧螺栓对应的角相。
C、拧紧套筒移至拧紧工位：电缸I伸出，连杆式拧紧执行系统相对中套筒逐渐伸出，同时，电缸II退回，通过连杆使杆状齿轮箱以铰接结构为轴心逐渐向相对高压转子轴线垂直位置转动，杆状齿轮箱内部底端输出齿轮扣入到动力轴端部并与之连接；电缸I和电缸II的数控联动使杆状齿轮箱伸入到封严盘后端拧紧操作空间，并与高压涡轮转子前鼓筒轴内壁及凸缘等结构不发生运动干涉，数控联动完成后，杆状齿轮箱头端的拧紧套筒及其内部螺母轴线处于与对应螺栓轴线共线位置，拧紧套筒前端面相对螺栓尾端保持5-15mm距离。
D、螺母安装与拧紧：电缸I继续伸出，处于垂直位置的杆状齿轮箱沿轴向位移，带动反扭杆限位孔扣入到待拧紧螺栓的相邻螺栓尾端，拧紧套筒及其内部螺母扣入到待拧紧螺栓尾部，进行拧紧行程长度的位移；同时，拧紧动力系统工作，动力轴带动输入齿轮转动，经杆状齿轮箱传动至输出齿轮，实现输出齿轮上拧紧套筒对螺母相对螺栓的安装和数控拧紧。
E、装置卸装：电缸I退回，拧紧套筒脱离已紧固螺母，拧紧套筒前端面相对螺栓尾端保持5-15mm距离；电缸II伸出，通过连杆使杆状齿轮箱以铰接结构为轴心逐渐向相对高压转子轴线水平位置转动；同时，电缸I继续退回，连杆式拧紧执行系统相对中套筒逐渐退回；电缸I和电缸II的数控联动使杆状齿轮箱返回至高压涡轮转子前鼓筒轴内腔，并与高压涡轮转子前鼓筒轴内壁及凸缘不发生运动干涉，松开高压涡轮转子后轴端口处的外套筒法兰，整体装置从高压涡轮转子后轴的通道拉出。
F、其余螺母安装与拧紧：根据拧紧工艺的顺序要求，改变步骤B中转位角相，依次重复步骤A-E，直到完成所有螺母的安装及拧紧，其中最后一个螺母拧紧后无须进行步骤E。
G、螺母二次拧紧：电缸I退回，拧紧套筒脱离最后一个已安装螺母，拧紧套筒前端面相对螺栓尾端保持5-15mm距离，根据二次拧紧工艺的顺序要求，转位系统的伺服电机驱动中套筒及其内部结构沿高压转子轴线转动，直到达到待二次拧紧螺母对应的角相；电缸I伸出，拧紧套筒扣入到待二次拧紧螺母，反扭杆的限位孔扣入到待二次拧紧螺栓的相邻螺栓尾端；拧紧动力系统工作，实现拧紧套筒对螺母相对螺栓的二次拧紧。
H、其余螺母二次拧紧：根据二次拧紧工艺的顺序要求，改变步骤G中转位角相，重复步骤G，直到完成所有螺母的二次拧紧。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明装置采用在内套筒内部安装拧紧动力系统的方式，减少拧紧传动距离，降低因传动间隙和受力变形导致的误差，保证螺母拧紧扭矩和角度精度。
2、本发明装置采用多组套筒套装的方式，相对传统细长杆状装置，具有结构静态刚度高和运动稳定性好的特点，确保拧紧质量。
3、本发明方法采用数控作业方式，实现转位至拧紧工位、拧紧扳杆展开、套筒位移到位、螺母安装和拧紧等步骤，具有自动化程度高和运动精度高的特点，避免人工误操作，保证各螺母拧紧一致性。
4、本发明方法采用转位系统实现螺母组二次拧紧，在完成单个螺母二次拧紧后，装置无须再次卸装和校准，转位系统按照拧紧工艺顺序要求，使拧紧套筒快速转位至下一工位实施二次拧紧，提高工作效率，减少工人的技能要求和劳动强度；本发明方法可有效减少人工操作，总工作时间减少至2h以下。
附图说明
图1是航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧装置在高压转子中安装的剖视示意图。
图2是航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧装置进行拧紧套筒移至拧紧工位过程的剖视示意图。
图3是航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧装置进行螺母安装与拧紧过程的剖视示意图。
图4是航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧装置的外形示意图。
图5是转位系统和进给运动系统的剖视示意图。
图6是连杆式拧紧执行系统的剖视示意图。
图7是连杆式拧紧执行系统的主要尺寸要求示意图。
图中：1、转位系统，2、进给运动系统，3、连杆式拧紧执行系统，4、外套筒，5、法兰，6、高压涡轮转子，7、中套筒，8、轴承，9、内套筒，10、连杆，11、杆状齿轮箱，12、拧紧套筒，13、螺母，14、外套筒端盖，15、减速机，16、伺服电机，17、联轴器，18、中套筒端盖，19、电缸I，20、内套筒端盖，21、导向键，22、电缸II，23、铰接结构，24、拧紧动力系统，25、反扭杆，26、输入齿轮，27、输出齿轮，28、拧紧轴伺服电机，29、拧紧轴减速机，30、扭矩传感器，31、动力轴，32、封严盘，33、高压压气机转子，34、摄像头。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
如图1-7所示，一种航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧装置，包括转位系统1、进给运动系统2和连杆式拧紧执行系统3。
所述的转位系统1通过外套筒4的法兰5固定安装于高压涡轮转子6后轴端口。
所述的进给运动系统2位于转位系统1内部，进给运动系统2的中套筒7与转位系统1的外套筒4通过轴承8相连接，转位系统1实现进给运动系统2的数控转动。
所述的连杆式拧紧执行系统3位于进给运动系统2内部前端，通过中套筒7与套装在中套筒7内部的连杆式拧紧执行系统3的内套筒9以滑动接触的方式相配合，进给运动系统2实现连杆式拧紧执行系统3的轴向直线进给运动。
所述的连杆式拧紧执行系统3通过连杆10使杆状齿轮箱11转位，实现拧紧套筒12至拧紧工位对螺母13进行拧紧。
所述的拧紧套筒12安装在杆状齿轮箱11的前侧，即拧紧套筒12的套筒口朝向前方与封严盘后置的螺母13相对应。
所述的连杆式拧紧执行系统3尺寸设计满足公式：l1-l2＝R；其中，l1为拧紧套筒12轴线到O点的距离，l2为内套筒9轴线到O点的距离，R为待拧紧螺母13轴线到高压转子轴线的距离，O点为杆状齿轮箱11与内套筒9的铰接点。
所述的转位系统1由外套筒4、外套筒端盖14、减速机15、伺服电机16、联轴器17和轴承8组成；外套筒4为前端敞开式的圆柱筒形结构，其外圆柱面设有法兰5，法兰5与高压涡轮转子6后轴端口相连接，实现外套筒4相对高压涡轮转子6的固定安装；外套筒端盖14固定安装于外套筒4的尾端，减速机15固定安装于外套筒端盖14上，减速机15输入端与伺服电机16输出端连接，减速机15输出端通过联轴器17与中套筒端盖18相连接，外套筒4内部通过轴承8安装有中套筒7，通过伺服电机16与减速机15的驱动，实现中套筒7相对外套筒4的数控转动。
所述的进给运动系统2由中套筒7、中套筒端盖18和电缸I19组成；中套筒7为前端敞开式的圆柱筒形结构，中套筒端盖18固定安装于中套筒7的尾端；电缸I19的缸体固定安装于中套筒7内部，电缸I19的伸出杆的顶端与内套筒端盖20相固接；中套筒7内部套装有内套筒9，中套筒7与内套筒9通过滑动接触的方式相配合，通过导向键21实现轴向导向，通过电缸I19的驱动，实现内套筒9相对中套筒7的轴向直线运动。
所述的连杆式拧紧执行系统3由内套筒9、内套筒端盖20、杆状齿轮箱11、电缸II22、连杆10、拧紧动力系统24、拧紧套筒12和反扭杆25组成；内套筒9为前端敞开式的圆柱筒形结构，内套筒端盖20固定安装于内套筒9的尾端；杆状齿轮箱11的尾端通过铰接结构23与内套筒9的前端连接，实现整体杆状齿轮箱11以尾端铰接结构23为轴心，从相对转子轴线水平位置到垂直位置的0-90°转动，杆状齿轮箱11的尾端内部安装有输入齿轮26，头端内部安装有输出齿轮27，输入齿轮26到输出齿轮27之间通过多组传动齿轮传动，实现输入齿轮26驱动输出齿轮27；电缸II22的缸体固定安装于内套筒9内部，电缸II22的伸出杆的顶端与连杆10的一端铰接，连杆10的另一端与杆状齿轮箱11铰接，实现将电缸II22的直线运动转化为杆状齿轮箱11整体的转动，电缸II22的伸出实现杆状齿轮箱11整体向相对高压转子轴线水平位置转动，电缸II22的退回实现杆状齿轮箱11整体向相对高压转子轴线垂直位置转动；所述的拧紧动力系统24安装于内套筒9内部，由拧紧轴伺服电机28、拧紧轴减速机29、扭矩传感器30和动力轴31连接组成，具有拧紧动力输出、拧紧转角和扭矩反馈功能，当杆状齿轮箱11整体转动至垂直位置时，杆状齿轮箱11的输入齿轮26与动力轴31端部相连接，实现拧紧动力向杆状齿轮箱11的传递；拧紧套筒12安装于杆状齿轮箱11的输出齿轮27上，相对杆状齿轮箱11前端面突出，拧紧套筒12内圈与待拧紧螺母13适配，实现螺母13安装和拧紧；反扭杆25固定安装于杆状齿轮箱11头端，当拧紧套筒12套入到螺母13时，反扭杆25的限位孔套入至此螺母13的相邻两侧螺栓尾部，实现将拧紧过程中的反力传递到相邻螺栓上；杆状齿轮箱11前端面安装有摄像头34，实现对拧紧部位的观测；所述的高压转子由高压压气机转子33和高压涡轮转子6装配组成。
进一步地，所述的伺服电机16、电缸I19、电缸II22和拧紧动力系统24由数控系统控制。
一种航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧方法，包括以下步骤：
A、装置安装：进给运动系统2的电缸I19退回，使连杆式拧紧执行系统3相对中套筒7退回；连杆式拧紧执行系统3的电缸II22伸出，使杆状齿轮箱11处于相对转子轴线水平位置；单个螺母13预装于杆状齿轮箱11头端的拧紧套筒12上；整体装置从高压涡轮转子6后轴的通道伸入，外套筒4上的法兰5与高压涡轮转子6后轴端口固接。
B、转位至预定角相：转位系统1的伺服电机16驱动中套筒7及其内部结构沿高压转子轴线转动，直到达到待拧紧螺栓对应的角相。
C、拧紧套筒12移至拧紧工位：电缸I19伸出，连杆式拧紧执行系统3相对中套筒7逐渐伸出，同时，电缸II22退回，通过连杆10使杆状齿轮箱11以铰接结构23为轴心逐渐向相对高压转子轴线垂直位置转动，杆状齿轮箱11内部底端输出齿轮27扣入到动力轴31端部并与之连接；电缸I19和电缸II22的数控联动使杆状齿轮箱11伸入到封严盘32后端拧紧操作空间，并与高压涡轮转子6前鼓筒轴内壁及凸缘等结构不发生运动干涉，数控联动完成后，杆状齿轮箱11头端的拧紧套筒12及其内部螺母13轴线处于与对应螺栓轴线共线位置，拧紧套筒12前端面相对螺栓尾端保持5-15mm距离。
D、螺母13安装与拧紧：电缸I19继续伸出，处于垂直位置的杆状齿轮箱11沿轴向位移，带动反扭杆25限位孔扣入到待拧紧螺栓的相邻螺栓尾端，拧紧套筒12及其内部螺母13扣入到待拧紧螺栓尾部，进行拧紧行程长度的位移；同时，拧紧动力系统24工作，动力轴31带动输入齿轮26转动，经杆状齿轮箱11传动至输出齿轮27，实现输出齿轮27上拧紧套筒12对螺母13相对螺栓的安装和数控拧紧。
E、装置卸装：电缸I19退回，拧紧套筒12脱离已紧固螺母13，拧紧套筒12前端面相对螺栓尾端保持5-15mm距离；电缸II22伸出，通过连杆10使杆状齿轮箱11以铰接结构23为轴心逐渐向相对高压转子轴线水平位置转动；同时，电缸I19继续退回，连杆式拧紧执行系统3相对中套筒7逐渐退回；电缸I19和电缸II22的数控联动使杆状齿轮箱11返回至高压涡轮转子6前鼓筒轴内腔，并与高压涡轮转子6前鼓筒轴内壁及凸缘不发生运动干涉，松开高压涡轮转子6后轴端口处的外套筒4法兰5，整体装置从高压涡轮转子6后轴的通道拉出。
F、其余螺母13安装与拧紧：根据拧紧工艺的顺序要求，改变步骤B中转位角相，依次重复步骤A-E，直到完成所有螺母13的安装及拧紧，其中最后一个螺母13拧紧后无须进行步骤E。
G、螺母13二次拧紧：电缸I19退回，拧紧套筒12脱离最后一个已安装螺母13，拧紧套筒12前端面相对螺栓尾端保持5-15mm距离，根据二次拧紧工艺的顺序要求，转位系统1的伺服电机16驱动中套筒7及其内部结构沿高压转子轴线转动，直到达到待二次拧紧螺母13对应的角相；电缸I19伸出，拧紧套筒12扣入到待二次拧紧螺母13，反扭杆25的限位孔扣入到待二次拧紧螺栓的相邻螺栓尾端；拧紧动力系统24工作，实现拧紧套筒12对螺母13相对螺栓的二次拧紧。
H、其余螺母13二次拧紧：根据二次拧紧工艺的顺序要求，改变步骤G中转位角相，重复步骤G，直到完成所有螺母13的二次拧紧。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧装置，其特征在于：包括转位系统(1)、进给运动系统(2)和连杆式拧紧执行系统(3)；
所述的转位系统(1)固定安装于高压涡轮转子(6)后轴端口；
所述的进给运动系统(2)位于转位系统(1)内部，进给运动系统(2)与转位系统(1)通过轴承(8)相连接，转位系统(1)实现进给运动系统(2)的数控转动；
所述的连杆式拧紧执行系统(3)位于进给运动系统(2)内部，进给运动系统(2)实现连杆式拧紧执行系统(3)的轴向数控直线进给运动；
所述的连杆式拧紧执行系统(3)通过连杆(10)使杆状齿轮箱(11)数控转位，实现拧紧套筒(12)至拧紧工位对螺母(13)进行拧紧；
所述的拧紧套筒(12)安装在杆状齿轮箱(11)的前侧，即拧紧套筒(12)的套筒口朝向前方与封严盘后置的螺母(13)相对应；
所述的连杆式拧紧执行系统(3)的尺寸设计满足公式：l1-l2＝R；其中，l1为拧紧套筒(12)轴线到O点的距离，l2为内套筒(9)轴线到O点的距离，R为螺母(13)轴线到高压转子轴线的距离，O点为杆状齿轮箱(11)与内套筒(9)的铰接点。
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧装置，其特征在于：所述的转位系统(1)通过外套筒(4)的法兰(5)固定安装于高压涡轮转子(6)后轴端口；
所述的进给运动系统(2)的中套筒(7)与转位系统(1)的外套筒(4)通过轴承(8)相连接；
所述的连杆式拧紧执行系统(3)通过中套筒(7)与套装在中套筒(7)内部的连杆式拧紧执行系统(3)的内套筒(9)以滑动接触的方式相配合。
3.根据权利要求1所述的一种航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧装置，其特征在于：所述的转位系统(1)由外套筒(4)、外套筒端盖(14)、减速机(15)、伺服电机(16)、联轴器(17)和轴承(8)组成；外套筒(4)为前端敞开式的圆柱筒形结构；外套筒端盖(14)固定安装于外套筒(4)的尾端，减速机(15)固定安装于外套筒端盖(14)上，减速机(15)输入端与伺服电机(16)输出端连接，减速机(15)输出端通过联轴器(17)与中套筒端盖(18)相连接；
所述的进给运动系统(2)由中套筒(7)、中套筒端盖(18)和电缸I(19)组成；中套筒(7)为前端敞开式的圆柱筒形结构，中套筒端盖(18)固定安装于中套筒(7)的尾端；电缸I(19)的缸体固定安装于中套筒(7)内部，电缸I(19)的伸出杆的顶端与内套筒端盖(20)相固接；
所述的连杆式拧紧执行系统(3)由内套筒(9)、内套筒端盖(20)、杆状齿轮箱(11)、电缸II(22)、连杆(10)、拧紧动力系统(24)、拧紧套筒(12)和反扭杆(25)组成；内套筒(9)为前端敞开式的圆柱筒形结构，内套筒端盖(20)固定安装于内套筒(9)的尾端；杆状齿轮箱(11)的尾端通过铰接结构(23)与内套筒(9)的前端连接，杆状齿轮箱(11)的尾端内部安装有输入齿轮(26)，头端内部安装有输出齿轮(27)；电缸II(22)的缸体固定安装于内套筒(9)内部，电缸II(22)的伸出杆的顶端与连杆(10)的一端铰接，连杆(10)的另一端与杆状齿轮箱(11)铰接，电缸II(22)的伸出实现杆状齿轮箱(11)整体向相对高压转子轴线水平位置转动，电缸II(22)的退回实现杆状齿轮箱(11)整体向相对高压转子轴线垂直位置转动；所述的拧紧动力系统(24)安装于内套筒(9)内部，当杆状齿轮箱(11)整体转动至垂直位置时，杆状齿轮箱(11)的输入齿轮(26)与动力轴(31)端部相连接；拧紧套筒(12)安装于杆状齿轮箱(11)的输出齿轮(27)上，相对杆状齿轮箱(11)前端面突出，拧紧套筒(12)内圈与待拧紧螺母(13)适配；反扭杆(25)固定安装于杆状齿轮箱(11)头端，当拧紧套筒(12)套入到螺母(13)时，反扭杆(25)的限位孔套入至此螺母(13)的相邻两侧螺栓尾部，杆状齿轮箱(11)前端面安装有摄像头(34)，实现对拧紧部位的观测。
4.根据权利要求3所述的一种航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧装置，其特征在于：所述的伺服电机(16)、电缸I(19)、电缸II(22)和拧紧动力系统(24)由数控系统控制。
5.一种航空发动机高压转子封严盘后置螺母拧紧方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、装置安装：进给运动系统(2)的电缸I(19)退回，使连杆式拧紧执行系统(3)相对中套筒(7)退回；连杆式拧紧执行系统(3)的电缸II(22)伸出，使杆状齿轮箱(11)处于相对转子轴线水平位置；单个螺母(13)预装于杆状齿轮箱(11)头端的拧紧套筒(12)上；整体装置从高压涡轮转子(6)后轴的通道伸入，外套筒(4)上的法兰(5)与高压涡轮转子(6)后轴端口固接；
B、转位至预定角相：转位系统(1)的伺服电机(16)驱动中套筒(7)及其内部结构沿高压转子轴线转动，直到达到待拧紧螺栓对应的角相；
C、拧紧套筒(12)移至拧紧工位：电缸I(19)伸出，连杆式拧紧执行系统(3)相对中套筒(7)逐渐伸出，同时，电缸II(22)退回，通过连杆(10)使杆状齿轮箱(11)以铰接结构(23)为轴心逐渐向相对高压转子轴线垂直位置转动，杆状齿轮箱(11)内部底端输出齿轮(27)扣入到动力轴(31)端部并与之连接；电缸I(19)和电缸II(22)的数控联动使杆状齿轮箱(11)伸入到封严盘(32)后端拧紧操作空间，并与高压涡轮转子(6)前鼓筒轴内壁及凸缘等结构不发生运动干涉，数控联动完成后，杆状齿轮箱(11)头端的拧紧套筒(12)及其内部螺母(13)轴线处于与对应螺栓轴线共线位置，拧紧套筒(12)前端面相对螺栓尾端保持5-15mm距离；
D、螺母(13)安装与拧紧：电缸I(19)继续伸出，处于垂直位置的杆状齿轮箱(11)沿轴向位移，带动反扭杆(25)限位孔扣入到待拧紧螺栓的相邻螺栓尾端，拧紧套筒(12)及其内部螺母(13)扣入到待拧紧螺栓尾部，进行拧紧行程长度的位移；同时，拧紧动力系统(24)工作，动力轴(31)带动输入齿轮(26)转动，经杆状齿轮箱(11)传动至输出齿轮(27)，实现输出齿轮(27)上拧紧套筒(12)对螺母(13)相对螺栓的安装和数控拧紧；
E、装置卸装：电缸I(19)退回，拧紧套筒(12)脱离已紧固螺母(13)，拧紧套筒(12)前端面相对螺栓尾端保持5-15mm距离；电缸II(22)伸出，通过连杆(10)使杆状齿轮箱(11)以铰接结构(23)为轴心逐渐向相对高压转子轴线水平位置转动；同时，电缸I(19)继续退回，连杆式拧紧执行系统(3)相对中套筒(7)逐渐退回；电缸I(19)和电缸II(22)的数控联动使杆状齿轮箱(11)返回至高压涡轮转子(6)前鼓筒轴内腔，并与高压涡轮转子(6)前鼓筒轴内壁及凸缘不发生运动干涉，松开高压涡轮转子(6)后轴端口处的外套筒(4)法兰(5)，整体装置从高压涡轮转子(6)后轴的通道拉出；
F、其余螺母(13)安装与拧紧：根据拧紧工艺的顺序要求，改变步骤B中转位角相，依次重复步骤A-E，直到完成所有螺母(13)的安装及拧紧，其中最后一个螺母(13)拧紧后无须进行步骤E；
G、螺母(13)二次拧紧：电缸I(19)退回，拧紧套筒(12)脱离最后一个已安装螺母(13)，拧紧套筒(12)前端面相对螺栓尾端保持5-15mm距离，根据二次拧紧工艺的顺序要求，转位系统(1)的伺服电机(16)驱动中套筒(7)及其内部结构沿高压转子轴线转动，直到达到待二次拧紧螺母(13)对应的角相；电缸I(19)伸出，拧紧套筒(12)扣入到待二次拧紧螺母(13)，反扭杆(25)的限位孔扣入到待二次拧紧螺栓的相邻螺栓尾端；拧紧动力系统(24)工作，实现拧紧套筒(12)对螺母(13)相对螺栓的二次拧紧；
H、其余螺母(13)二次拧紧：根据二次拧紧工艺的顺序要求，改变步骤G中转位角相，重复步骤G，直到完成所有螺母(13)的二次拧紧。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110052819A (zh) * 2019-05-07 2019-07-26 南昌矿山机械有限公司 一种破碎相连机架自动拆装装置及方法
CN110561098A (zh) * 2019-09-03 2019-12-13 大连理工大学 一种航空发动机内部螺母软轴传动式拧紧装置及方法
CN111975334A (zh) * 2019-05-24 2020-11-24 中国航发商用航空发动机有限责任公司 强约束空间内旋拧装置及其传动机构
DE102019132106A1 (de) * 2019-11-27 2021-05-27 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verschraubungsvorrichtung zur mechanischen Verbindung einer vorderen Trommel und einer hinteren Trommel eines Verdichters eines Gasturbinentriebwerks
CN113927285A (zh) * 2021-11-15 2022-01-14 中国航发南方工业有限公司 大直径转子内腔紧固件装配设备
CN114704700A (zh) * 2022-01-27 2022-07-05 昆明中天达玻璃钢开发有限公司 一种玻璃钢管道法兰口连接结构
CN114714071A (zh) * 2022-03-31 2022-07-08 西安航天发动机有限公司 一种涡轮泵轴系螺母自动拧紧结构和方法
CN115673744A (zh) * 2022-11-30 2023-02-03 中国航发沈阳发动机研究所 一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61288945A (ja) * 1985-06-14 1986-12-19 Hitachi Ltd ボルト締緩用エンドエフエクタ
GB2396127A (en) * 2002-12-14 2004-06-16 Black & Decker Inc Dual output power tool
CN201736010U (zh) * 2010-07-22 2011-02-09 常州机电职业技术学院 发动机飞轮螺母拧紧装置
CN104786180A (zh) * 2014-12-05 2015-07-22 胡小盈 角度可调的螺丝批
CN105522537A (zh) * 2014-09-29 2016-04-27 中航商用航空发动机有限责任公司 一种螺母安放拧紧装置、方法及系统
CN205703904U (zh) * 2016-04-21 2016-11-23 中建三局第二建设工程有限责任公司 一种狭窄空间内螺栓紧固传动装置
CN107160157A (zh) * 2017-06-05 2017-09-15 大连理工大学 一种面向窄口深腔环境的螺栓自动预紧方法
CN206561261U (zh) * 2017-03-27 2017-10-17 哈尔滨工程大学 一种航空发动机转子叶片轮盘间螺母装配的工装机构

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61288945A (ja) * 1985-06-14 1986-12-19 Hitachi Ltd ボルト締緩用エンドエフエクタ
GB2396127A (en) * 2002-12-14 2004-06-16 Black & Decker Inc Dual output power tool
CN201736010U (zh) * 2010-07-22 2011-02-09 常州机电职业技术学院 发动机飞轮螺母拧紧装置
CN105522537A (zh) * 2014-09-29 2016-04-27 中航商用航空发动机有限责任公司 一种螺母安放拧紧装置、方法及系统
CN104786180A (zh) * 2014-12-05 2015-07-22 胡小盈 角度可调的螺丝批
CN205703904U (zh) * 2016-04-21 2016-11-23 中建三局第二建设工程有限责任公司 一种狭窄空间内螺栓紧固传动装置
CN206561261U (zh) * 2017-03-27 2017-10-17 哈尔滨工程大学 一种航空发动机转子叶片轮盘间螺母装配的工装机构
CN107160157A (zh) * 2017-06-05 2017-09-15 大连理工大学 一种面向窄口深腔环境的螺栓自动预紧方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110052819A (zh) * 2019-05-07 2019-07-26 南昌矿山机械有限公司 一种破碎相连机架自动拆装装置及方法
CN111975334A (zh) * 2019-05-24 2020-11-24 中国航发商用航空发动机有限责任公司 强约束空间内旋拧装置及其传动机构
CN110561098A (zh) * 2019-09-03 2019-12-13 大连理工大学 一种航空发动机内部螺母软轴传动式拧紧装置及方法
DE102019132106A1 (de) * 2019-11-27 2021-05-27 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verschraubungsvorrichtung zur mechanischen Verbindung einer vorderen Trommel und einer hinteren Trommel eines Verdichters eines Gasturbinentriebwerks
DE102019132106B4 (de) 2019-11-27 2021-07-08 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verschraubungsvorrichtung zur mechanischen Verbindung einer vorderen Trommel und einer hinteren Trommel eines Verdichters eines Gasturbinentriebwerks
CN113927285A (zh) * 2021-11-15 2022-01-14 中国航发南方工业有限公司 大直径转子内腔紧固件装配设备
CN114704700A (zh) * 2022-01-27 2022-07-05 昆明中天达玻璃钢开发有限公司 一种玻璃钢管道法兰口连接结构
CN114704700B (zh) * 2022-01-27 2024-03-12 昆明中天达玻璃钢开发有限公司 一种玻璃钢管道法兰口连接结构
CN114714071A (zh) * 2022-03-31 2022-07-08 西安航天发动机有限公司 一种涡轮泵轴系螺母自动拧紧结构和方法
CN114714071B (zh) * 2022-03-31 2023-06-09 西安航天发动机有限公司 一种涡轮泵轴系螺母自动拧紧结构和方法
CN115673744A (zh) * 2022-11-30 2023-02-03 中国航发沈阳发动机研究所 一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装装置
CN115673744B (zh) * 2022-11-30 2024-01-30 苏州海通机器人系统有限公司 一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装装置

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