CN109339869B - 一种航空发动机高压涡轮转子定心装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空发动机技术领域，提供一种航空发动机高压涡轮转子定心装置，包括框架、轴承座、转接座，框架包括框架内环、框架外环、承力梁、框架安装边、吊装螺栓孔及吊环螺钉，框架内环与轴承座通过转接座固定连接，轴承座上套装有定心轴承内环。本发明还提供该装置的使用方法，先组装低压涡轮组件，再将样膏放在需测量处，然后将吊装螺栓孔套装在外部机匣的D型螺栓上，接着将吊环螺钉套入吊车，同时吊起该装置和低压涡轮组件，之后将定心轴承内环与转子后轴内定心轴承外环配合卡紧，最后样膏塑形后测量其压痕处厚度。本发明能在假装测量过程中同步实现高压涡轮转子的定心与低压涡轮组件的吊装，提高转静子轴向间隙测量的准确度及有效性。

Description

一种航空发动机高压涡轮转子定心装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，特别是涉及一种航空发动机高压涡轮转子定心装置及其使用方法。

背景技术

航空发动机由转子件及静子件组成，通过气流在流道内做功产生推力，因此需尽可能的减少流道内气流损失。在航空发动机中，一般采用转静子件间篦齿配合蜂窝结构密封来保证结构气密性。

现有航空发动机包括高压涡轮转子和低压涡轮组件，其中，低压涡轮组件即为静子组件；低压涡轮组件包括低压涡轮一级导向器、低压涡轮二级导向器和外部机匣，高压涡轮转子通过后轴内轴承支撑固定。为保证高压涡轮转子与低压涡轮组件在发动机工作状态下无相互干涉，需要保证转静子间轴径向间隙处于一个合理的范围之内。其中，径向间隙通过理论尺寸计算保证；轴向间隙的计算尺寸链复杂，且需测量处位于高压涡轮转子与低压涡轮一级导向器之间，无法对其尺寸直接进行测量，从而需要在装配时通过假装机件的方法测量保证。

在通过假装机件技术来测量转静子间轴向间隙的过程中，一般将能够短时间内塑形、用于测量不可达部位尺寸的样膏放置在需测量部位，通过假装低压涡轮一级导向器和低压涡轮二级导向器来模拟正常装配状态，待样膏塑形之后，分解假装件，通过测量对应部位样膏压痕得出高压涡轮转子与低压涡轮一级导向器间的轴向间隙。而在上述过程中，没有相应的定心装置来对高压涡轮转子的后轴定心，使得高压涡轮转子发生偏摆，从而无法确保假装状态下高压涡轮转子与低压涡轮组件处于同心状态，导致较大的测量误差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种航空发动机高压涡轮转子定心装置及其使用方法，能够在假装测量过程中同步实现高压涡轮转子的定心与低压涡轮组件的吊装，从而确保假装状态下高压涡轮转子与低压涡轮组件处于同心状态，提高高压涡轮转子与低压涡轮一级导向器间轴向间隙测量的准确度及有效性。

本发明的技术方案为：

一种航空发动机高压涡轮转子定心装置，所述航空发动机包括高压涡轮转子和低压涡轮组件，所述低压涡轮组件包括低压涡轮一级导向器、低压涡轮二级导向器和外部机匣，所述高压涡轮转子的后轴内部固定连接有定心轴承外环，所述低压涡轮二级导向器的后安装边与外部机匣通过周向均布的多个D型螺栓固定连接，其特征在于：所述航空发动机高压涡轮转子定心装置包括框架、吊环螺钉、轴承座、转接座、转接座固定螺栓、轴承座固定螺栓、定心轴承内环和轴承压紧螺母；

所述框架包括框架内环和框架外环，所述框架内环与框架外环通过周向均布的多个承力梁固定连接；所述框架外环从外侧壁底部延伸出周向均布的多个框架安装边，所述框架安装边上设有周向均布的多个吊装螺栓孔，所述吊装螺栓孔与外部机匣上的D型螺栓配合使用；所述框架外环上设有周向均布的多个螺纹孔，每个所述螺纹孔上都连接有吊环螺钉；

所述转接座和轴承座共轴且均呈阶梯轴形状；所述转接座上开设有与转接座共轴的圆形通孔，所述转接座上有上部轴环和下部轴环，所述转接座在上部轴环之上的轴段从下向上穿入框架内环中，所述转接座的上部轴环与框架内环通过周向均布的多个转接座固定螺栓固定连接；所述轴承座在中部有一个轴环，所述轴承座的上轴段从下向上穿入转接座中，所述轴承座的轴环与转接座的下部轴环通过周向均布的多个轴承座固定螺栓固定连接；

所述定心轴承内环包括保持架、单列滚柱和带挡边的内圈；所述定心轴承内环套装在轴承座的下轴段上，所述轴承压紧螺母拧在轴承座的下轴段上的外螺纹上并对所述定心轴承内环压紧固定；所述定心轴承内环的外侧壁用于与定心轴承外环的内侧壁配合。

所述承力梁为L型结构梁，所述框架安装边与承力梁位置对应，所述吊环螺钉设置在相邻的两个承力梁之间。

一种上述航空发动机高压涡轮转子定心装置的使用方法，其特征在于：包括下述步骤：

步骤1：将低压涡轮一级导向器与低压涡轮二级导向器通过专用连接螺栓和专用连接螺母进行连接，将低压涡轮二级导向器与外部机匣通过多个D型螺栓和专用连接螺母进行连接；

步骤2：将样膏均匀摆放在高压涡轮转子的后缘板上与低压涡轮一级导向器之间的需测量处，所述需测量处为测量高压涡轮转子与低压涡轮一级导向器间轴向间隙的地方；

步骤3：将所述框架安装边上的吊装螺栓孔套装在外部机匣上的D型螺栓上，实现所述航空发动机高压涡轮转子定心装置与低压涡轮组件间的固定连接；

步骤4：将所述吊环螺钉套入吊车吊钩内，启动吊车，同时吊起所述航空发动机高压涡轮转子定心装置和低压涡轮组件；

步骤5：使所述轴承座对准高压涡轮转子的后轴，将所述航空发动机高压涡轮转子定心装置连带低压涡轮组件竖直向下移动，直到所述定心轴承内环与高压涡轮转子的后轴内部的定心轴承外环配合卡紧，实现对高压涡轮转子的定心，并完成低压涡轮一级导向器和低压涡轮二级导向器的假装，从而模拟正常装配状态；

步骤6：等待时间T，待样膏塑形后，向上移动所述航空发动机高压涡轮转子定心装置连带低压涡轮组件，取出样膏，用卡尺测量样膏压痕处的厚度，得到高压涡轮转子与低压涡轮一级导向器间的轴向间隙。

本发明的有益效果为：

第一，本发明通过框架安装边上周向均布的多个吊装螺栓孔与低压涡轮二级导向器后安装边上周向均布的多个D型螺栓的配合使用，实现了航空发动机高压涡轮转子定心装置与低压涡轮组件间的固定连接，再结合框架外环上周向均布的多个吊环螺钉，进一步实现了低压涡轮组件的吊装。

第二，本发明通过定心轴承内环与高压涡轮转子的后轴内部的定心轴承外环配合，实现了高压涡轮转子的定心，并完成了低压涡轮一级导向器和低压涡轮二级导向器的假装，对正常装配状态进行了准确模拟。

第三，本发明的装置和方法结合使用吊装螺栓孔、吊环螺钉和定心轴承内环，使得在假装测量过程中同步实现了高压涡轮转子的定心与低压涡轮组件的吊装，从而保证了假装状态下高压涡轮转子与低压涡轮组件处于同心状态，提高了高压涡轮转子与低压涡轮一级导向器间轴向间隙测量的准确度及有效性。

附图说明

图1为航空发动机的结构示意图；

图2为本发明的航空发动机高压涡轮转子定心装置的立体图；

图3为本发明的航空发动机高压涡轮转子定心装置的俯视图；

图4为本发明的航空发动机高压涡轮转子定心装置的A-A向剖视图。

图中，1—高压涡轮转子，2—低压涡轮一级导向器，3—低压涡轮二级导向器，4—外部机匣，5—D型螺栓，6—定心轴承外环，7—框架，7-1—框架内环，7-2—框架外环，7-3—承力梁，7-4—框架安装边，7-5—吊装螺栓孔，8—吊环螺钉，9—轴承座，10—转接座，11—转接座固定螺栓，12—轴承座固定螺栓，13—定心轴承内环，14—轴承压紧螺母。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步描述。

本发明的目的是提供一种航空发动机高压涡轮转子定心装置及其使用方法，能够在假装测量过程中同步实现高压涡轮转子的定心与低压涡轮组件的吊装，从而确保假装状态下高压涡轮转子与低压涡轮组件处于同心状态，提高高压涡轮转子与低压涡轮一级导向器间轴向间隙测量的准确度及有效性。

如图1所示，为航空发动机的结构示意图。其中，航空发动机包括高压涡轮转子1和低压涡轮组件，低压涡轮组件包括低压涡轮一级导向器2、低压涡轮二级导向器3和外部机匣4，高压涡轮转子1的后轴内部固定连接有定心轴承外环6，低压涡轮二级导向器3的后安装边与外部机匣4通过周向均布的多个D型螺栓5固定连接。

本实施例中，需要对高压涡轮转子1与低压涡轮一级导向器2间的轴向间隙进行测量。轴向间隙为图1中需测量处B的尺寸，轴向间隙的计算尺寸链复杂，而且需测量处B位于高压涡轮转子1与低压涡轮一级导向器2之间，无法对其尺寸直接进行测量，从而需要通过假装机件的方法来测量。在假装测量过程中，需要定心装置来对高压涡轮转子1的后轴定心，避免高压涡轮转子1发生偏摆，从而确保假装状态下高压涡轮转子1与低压涡轮组件处于同心状态。

如图2、图3、图4所示，分别为本发明的航空发动机高压涡轮转子定心装置的立体图、俯视图和A-A向剖视图。

本发明的航空发动机高压涡轮转子定心装置，其特征在于：包括框架7、吊环螺钉8、轴承座9、转接座10、转接座固定螺栓11、轴承座固定螺栓12、定心轴承内环13和轴承压紧螺母14；

所述框架7包括框架内环7-1和框架外环7-2，所述框架内环7-1与框架外环7-2通过周向均布的多个承力梁7-3固定连接；所述框架外环7-2从外侧壁底部延伸出周向均布的多个框架安装边7-4，所述框架安装边7-4上设有周向均布的多个吊装螺栓孔7-5，所述吊装螺栓孔7-5与外部机匣4上的D型螺栓5配合使用；所述框架外环7-2上设有周向均布的多个螺纹孔，每个所述螺纹孔上都连接有吊环螺钉8；

所述转接座10和轴承座9共轴且均呈阶梯轴形状；所述转接座10上开设有与转接座10共轴的圆形通孔，所述转接座10上有上部轴环和下部轴环，所述转接座10在上部轴环之上的轴段从下向上穿入框架内环7-1中，所述转接座10的上部轴环与框架内环7-1通过周向均布的多个转接座固定螺栓11固定连接；所述轴承座9在中部有一个轴环，所述轴承座9的上轴段从下向上穿入转接座10中，所述轴承座9的轴环与转接座10的下部轴环通过周向均布的多个轴承座固定螺栓12固定连接；

所述定心轴承内环13包括保持架、单列滚柱和带挡边的内圈；所述定心轴承内环13套装在轴承座9的下轴段上，所述轴承压紧螺母14拧在轴承座9的下轴段上的外螺纹上并对所述定心轴承内环13压紧固定；所述定心轴承内环13的外侧壁用于与定心轴承外环6的内侧壁配合。

本实施例中，所述承力梁7-3为L型结构梁，所述框架安装边7-4与承力梁7-3位置对应，所述吊环螺钉8设置在相邻的两个承力梁7-3之间。框架安装边7-4、承力梁7-3、吊环螺钉8均有6个，一个框架安装边7-4上周向均布6个吊装螺栓孔7-5。其中，由于承力梁7-3具有较大的刚性，能够保证工装长期使用不变形；同时，承力梁7-3设置成L型结构梁，能够为装配过程预留足够的空间。

本发明的上述航空发动机高压涡轮转子定心装置的使用方法，其特征在于：包括下述步骤：

步骤1：将低压涡轮一级导向器2与低压涡轮二级导向器3通过专用连接螺栓和专用连接螺母进行连接，将低压涡轮二级导向器3与外部机匣4通过多个D型螺栓5和专用连接螺母进行连接；

步骤2：将样膏均匀摆放在高压涡轮转子1的后缘板上与低压涡轮一级导向器2之间的需测量处B，所述需测量处B为测量高压涡轮转子1与低压涡轮一级导向器B间轴向间隙的地方；

步骤3：将所述框架安装边7-4上的吊装螺栓孔7-5套装在外部机匣4上的D型螺栓5上，实现所述航空发动机高压涡轮转子定心装置与低压涡轮组件间的固定连接；

步骤4：将所述吊环螺钉8套入吊车吊钩内，启动吊车，同时吊起所述航空发动机高压涡轮转子定心装置和低压涡轮组件；

步骤5：使所述轴承座9对准高压涡轮转子1的后轴，将所述航空发动机高压涡轮转子定心装置连带低压涡轮组件竖直向下移动，直到所述定心轴承内环13与高压涡轮转子1的后轴内部的定心轴承外环6配合卡紧，实现对高压涡轮转子1的定心，并完成低压涡轮一级导向器2和低压涡轮二级导向器3的假装，从而模拟正常装配状态；

步骤6：等待时间T，待样膏塑形后，向上移动所述航空发动机高压涡轮转子定心装置连带低压涡轮组件，取出样膏，用卡尺测量样膏压痕处的厚度，得到高压涡轮转子1与低压涡轮一级导向器2间的轴向间隙。

本实施例中，时间T＝3min。

显然，上述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。上述实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。基于上述实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，也即凡在本申请的精神和原理之内所作的所有修改、等同替换和改进等，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种航空发动机高压涡轮转子定心装置，所述航空发动机包括高压涡轮转子和低压涡轮组件，所述低压涡轮组件包括低压涡轮一级导向器、低压涡轮二级导向器和外部机匣，所述高压涡轮转子的后轴内部固定连接有定心轴承外环，所述低压涡轮二级导向器的后安装边与外部机匣通过周向均布的多个D型螺栓固定连接，其特征在于：所述航空发动机高压涡轮转子定心装置包括框架、吊环螺钉、轴承座、转接座、转接座固定螺栓、轴承座固定螺栓、定心轴承内环和轴承压紧螺母；

所述框架包括框架内环和框架外环，所述框架内环与框架外环通过周向均布的多个承力梁固定连接；所述框架外环从外侧壁底部延伸出周向均布的多个框架安装边，所述框架安装边上设有周向均布的多个吊装螺栓孔，所述吊装螺栓孔与外部机匣上的D型螺栓配合使用；所述框架外环上设有周向均布的多个螺纹孔，每个所述螺纹孔上都连接有吊环螺钉；

所述转接座和轴承座共轴且均呈阶梯轴形状；所述转接座上开设有与转接座共轴的圆形通孔，所述转接座上有上部轴环和下部轴环，所述转接座在上部轴环之上的轴段从下向上穿入框架内环中，所述转接座的上部轴环与框架内环通过周向均布的多个转接座固定螺栓固定连接；所述轴承座在中部有一个轴环，所述轴承座的上轴段从下向上穿入转接座中，所述轴承座的轴环与转接座的下部轴环通过周向均布的多个轴承座固定螺栓固定连接；

所述定心轴承内环包括保持架、单列滚柱和带挡边的内圈；所述定心轴承内环套装在轴承座的下轴段上，所述轴承压紧螺母拧在轴承座的下轴段上的外螺纹上并对所述定心轴承内环压紧固定；所述定心轴承内环的外侧壁用于与定心轴承外环的内侧壁配合。

2.根据权利要求1所述的航空发动机高压涡轮转子定心装置，其特征在于，所述承力梁为L型结构梁，所述框架安装边与承力梁位置对应，所述吊环螺钉设置在相邻的两个承力梁之间。

3.一种如权利要求1至2中任一项所述的航空发动机高压涡轮转子定心装置的使用方法，其特征在于：包括下述步骤：

步骤1：将低压涡轮一级导向器与低压涡轮二级导向器通过专用连接螺栓和专用连接螺母进行连接，将低压涡轮二级导向器与外部机匣通过多个D型螺栓和专用连接螺母进行连接；

步骤2：将样膏均匀摆放在高压涡轮转子的后缘板上与低压涡轮一级导向器之间的需测量处，所述需测量处为测量高压涡轮转子与低压涡轮一级导向器间轴向间隙的地方；

步骤3：将所述框架安装边上的吊装螺栓孔套装在外部机匣上的D型螺栓上，实现所述航空发动机高压涡轮转子定心装置与低压涡轮组件间的固定连接；

步骤4：将所述吊环螺钉套入吊车吊钩内，启动吊车，同时吊起所述航空发动机高压涡轮转子定心装置和低压涡轮组件；

步骤5：使所述轴承座对准高压涡轮转子的后轴，将所述航空发动机高压涡轮转子定心装置连带低压涡轮组件竖直向下移动，直到所述定心轴承内环与高压涡轮转子的后轴内部的定心轴承外环配合卡紧，实现对高压涡轮转子的定心，并完成低压涡轮一级导向器和低压涡轮二级导向器的假装，从而模拟正常装配状态；

步骤6：等待时间T，待样膏塑形后，向上移动所述航空发动机高压涡轮转子定心装置连带低压涡轮组件，取出样膏，用卡尺测量样膏压痕处的厚度，得到高压涡轮转子与低压涡轮一级导向器间的轴向间隙。

Images