CN110064909B - 定位工装、定位试验装置和测量锥齿轮圆周侧隙方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种定位工装、定位试验装置和测量锥齿轮圆周侧隙方法，定位工装，用于模拟转子定心状态并便于调节锥齿轮圆周侧隙，包括：用于套装在主动齿轮内以模拟转子并与主动齿轮共同装配至进气机匣内的定位件，用于与定位件同轴布设并通过与定位件轴向顶抵配合以模拟转子工作时的定心状态的压紧件。本发明的定位工装，通过定位工装模拟转子，定位工装前后通过定位件和压紧件定心，模拟了实际工作中转子通过前后支承定心的状态，将定位件与主动齿轮共同装配至进气机匣内，压紧件与定位件轴向顶抵配合，不需将发动机装至后支承机匣，仅需要进气机匣部件装配，即可测量出中央传动锥齿轮的圆周侧隙，大大简化了发动机装配结构。

Description

定位工装、定位试验装置和测量锥齿轮圆周侧隙方法
技术领域
本发明涉及航空发动机装配领域，特别地，涉及一种定位工装。此外，本发明还涉及一种包括上述定位工装的测量锥齿轮圆周侧隙方法及定位试验装置。
背景技术
某型燃气涡轮轴发动机中央传动锥齿轮是发动机重要的传动结构，它由主动锥齿轮和从动锥齿轮组件组成，如图1所示，从动锥齿轮组件包括从动锥齿轮、轴承座、轴承、调整垫、螺母、止动垫圈等。为了保证工作时齿面形成正常的润滑油膜并且防止齿轮工作温度升高引起热膨胀变形致使轮齿卡住，故轮齿啮合时必须要有合适的圆周侧隙。但是圆周侧隙过大也会产生齿间冲击，影响齿轮传动的平稳性。因此，保证一个合适、安全的圆周侧隙对飞行器工作意义重大，测量圆周侧隙显得尤为重要。
如图2所示，在发动机总装配关系中，主动锥齿轮安装在燃气发生器转子前端，与第一级叶片盘之间是过盈配合。从动锥齿轮通过轴承座安装在进气机匣内部。该型发动机的燃气发生器转子由一级盘、二级盘、三级盘及涡轮转子等组成。转子采用1-0-1支承结构，前支承为滚子轴承，位于进气机匣内部，后支承为滚棒轴承，位于后支承机匣内部。在实际工作中，只有当发动机装配至后支承机匣后，转子才能定心。当发动机装配至后支承机匣后，转子完全定心，此时锥齿轮圆周侧隙为发动机工作状态时的圆周侧隙。目前某型发动机圆周侧隙调整的方法仅为增减主动齿轮、从动齿轮的调整垫，若装至整机后测量圆周侧隙，如果圆周侧隙不合格，则很难对主动齿轮的调整垫进行调整，只能将装配好的发动机完全分解，重新选取调整垫。若不装配后支承，仅装配转子前支承就进行圆周侧隙测量，由于转子不定心的缘故，测量误差会很大，影响发动机的正常工作。
发明内容
本发明提供了一种定位工装、定位试验装置和测量锥齿轮圆周侧隙方法，以解决在整机状态下难以进行锥齿轮圆周侧隙调整的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种定位工装，用于模拟转子定心状态并便于调节锥齿轮圆周侧隙，包括：用于套装在主动齿轮内以模拟转子并与主动齿轮共同装配至进气机匣内的定位件，用于与定位件同轴布设并通过与定位件轴向顶抵配合以模拟转子工作时的定心状态的压紧件。
进一步地，定位件包括用于贯穿主动齿轮并对主动齿轮进行径向定位的定位柱，用于将主动齿轮锁紧固定在定位柱上并与定位柱固定连接的锁紧件；定位柱采用阶梯型定位柱。
进一步地，压紧件包括设于进气机匣后端并沿轴向顶抵定位柱的压紧杆，用于支撑和径向定位压紧杆并保证压紧杆与定位柱同轴顶抵对接的压盖，压盖设有用于压紧杆贯穿的通孔；压紧杆的一端顶抵至定位柱靠近进气机匣后端的端面中心，压紧杆的另一端设有用于承载外力的凸台；压盖固定连接在进气机匣后端的外壁面上。
进一步地，定位柱上与压紧杆相接触的端面布设有用于定位压紧杆与定位柱同轴传动的凹槽；定位柱靠近压紧杆一端的侧壁面设有用于控制定位柱旋转并带动主动齿轮转动的驱转控制部。
进一步地，定位柱的两个端面同轴度小于等于0.05；压盖的通孔相对于压紧杆中心线的跳动小于等于0.05。
根据本发明的另一方面，还提供了一种定位试验装置，包括：进气机匣、主动齿轮和从动齿轮，进气机匣上设有上述定位工装。
进一步地，定位试验装置还包括齿隙测具，齿隙测具包括测量组件和转动组件；转动组件包括用于穿过进气机匣安装孔并与从动齿轮内的花键配合的心轴，布设在心轴远离从动齿轮一端的端部并用于带动心轴转动的旋转件，安装在心轴上靠近旋转件一端并沿心轴径向延伸的指示板，旋转件和指示板均处于进气机匣安装孔外，指示板上设有刻线，刻线到达心轴中心线的距离为从动齿轮的分度圆半径；测量组件包括百分表和表架，表架安装在气机匣安装孔输入端，百分表的指针与刻线接触。
进一步地，转动组件还包括用于套设在心轴外以保护心轴的弹性衬套。
根据本发明的另一方面，还提供了一种测量锥齿轮圆周侧隙方法，采用上述定位试验装置，包括：进气机匣从内到外的套接装配顺序：定位件、调整垫、主动齿轮、轴承、弹性支撑，并通过弹性支撑装配在进气机匣前端，将压紧件安装在进气机匣后端并与定位件对接，在压紧件上施加外力使得压紧件压紧定位件并使得主动齿轮具有向进气机匣前端方向的轴向力；将从动齿轮安装在进气机匣内，并与主动齿轮处于啮合状态；将齿隙测具穿过进气机匣安装孔并与从动齿轮配合，旋转齿隙测具，测量齿隙测具旋转角度，获得锥齿轮圆周侧隙。
进一步地，施加至压紧件上的外力为6N～8N；锥齿轮圆周侧隙的公差小于等于0.06。
本发明具有以下有益效果：
本发明的定位工装，包括定位件和压紧件。通过定位工装模拟转子，定位工装前后通过定位件和压紧件定心，模拟了实际工作中转子通过前后支承定心的状态，并可以对定位工装施加力矩，模拟发动机工作时转子受到的轴向力。通过定位工装模拟发动机转子工作时的定心状态及转子向前受到的轴向力，将定位件与主动齿轮共同装配至进气机匣内，压紧件与定位件轴向顶抵配合，不需将发动机装至后支承机匣，仅需要进气机匣部件装配，即可测量出中央传动锥齿轮的圆周侧隙，大大简化了发动机装配结构。定位工装既能保证测量的准确性，又能使操作过程简化，同时解决了在整机状态下无法进行圆周侧隙调整的弊端。另外，定位工装能进行多个位置的测量，并且定位工装零件的拆、装十分简便，若圆周侧隙出现不合格情况，可及时通过增减主动、从动齿轮的调整垫进行调整，使得圆周侧隙的调整简洁便利。
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。下面将参照附图，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从动锥齿轮组件示意图；
图2是本发明优选实施例的发动机总装配示意图；
图3是本发明优选实施例的定位工装示意图；
图4是本发明优选实施例的主动齿轮安装示意图；
图5是本发明优选实施例的定位工装安装示意图；
图6是本发明优选实施例的主动齿轮与从动齿轮安装定位示意图；
图7是本发明优选实施例的齿隙测具安装示意图；以及
图8是本发明优选实施例的齿隙测具中转动组件示意图。
附图标记说明：
1、定位件；11、定位柱；12、锁紧件；13、驱转控制部；2、压紧件；21、压紧杆；22、压盖；23、凸台；3、主动齿轮；4、从动齿轮；5、轴承；6、弹性支撑；7、调整垫；8、齿隙测具；81、测量组件；811、百分表；812、表架；82、转动组件；821、心轴；822、旋转件；823、指示板；824、刻线；825、弹性衬套。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是本发明优选实施例的从动锥齿轮组件示意图；图2是本发明优选实施例的发动机总装配示意图；图3是本发明优选实施例的定位工装示意图；图4是本发明优选实施例的主动齿轮安装示意图；图5是本发明优选实施例的定位工装安装示意图；图6是本发明优选实施例的主动齿轮与从动齿轮安装定位示意图；图7是本发明优选实施例的齿隙测具安装示意图；图8是本发明优选实施例的齿隙测具中转动组件示意图。
如图3和图4所示，本实施例的定位工装，用于模拟转子定心状态并便于调节锥齿轮圆周侧隙，包括：用于套装在主动齿轮3内以模拟转子并与主动齿轮3共同装配至进气机匣内的定位件1，用于与定位件1同轴布设并通过与定位件1轴向顶抵配合以模拟转子工作时的定心状态的压紧件2。本发明的定位工装，包括定位件1和压紧件2。通过定位工装模拟转子，定位工装前后通过定位件1和压紧件2定心，模拟了实际工作中转子通过前后支承定心的状态，并可以对定位工装施加力矩，模拟发动机工作时转子受到的轴向力。通过定位工装模拟发动机转子工作时的定心状态及转子向前受到的轴向力，将定位件1与主动齿轮3共同装配至进气机匣内，压紧件2与定位件1轴向顶抵配合，不需将发动机装至后支承机匣，仅需要进气机匣部件装配，即可测量出中央传动锥齿轮的圆周侧隙，大大简化了发动机装配结构。定位工装既能保证测量的准确性，又能使操作过程简化，同时解决了在整机状态下无法进行圆周侧隙调整的弊端。另外，定位工装能进行多个位置的测量，并且定位工装零件的拆、装十分简便，若圆周侧隙出现不合格情况，可及时通过增减主动齿轮3、从动齿轮4的调整垫7进行调整，使得圆周侧隙的调整简洁便利。
如图3和图4所示，本实施例中，定位件1包括用于贯穿主动齿轮3并对主动齿轮3进行径向定位的定位柱11，用于将主动齿轮3锁紧固定在定位柱11上并与定位柱11固定连接的锁紧件12。定位柱11采用阶梯型定位柱11。上述定位柱11可采用阶梯型结构，依次贯穿定位件1、调整垫7、主动齿轮3、轴承5、弹性支撑6，定位柱11的横截面最大半径大于轴承5的内壁圆半径，使得贯穿调整垫7、主动齿轮3、轴承5和弹性支撑6安装在定位柱11上，并通过锁紧件12锁紧，保证上述零件同轴嵌套，使得主动齿轮3定位准确。锁紧件12采用锁紧螺母和锁紧垫圈，定位柱11上设有与锁紧螺母配合的螺纹，进而模拟发动机转子的定心状态。
如图3、图4和图5所示，本实施例中，压紧件2包括设于进气机匣后端并沿轴向顶抵定位柱11的压紧杆21，用于支撑和径向定位压紧杆21并保证压紧杆21与定位柱11同轴顶抵对接的压盖22，压盖22设有用于压紧杆21贯穿的通孔。压紧杆21的一端顶抵至定位柱11靠近进气机匣后端的端面中心，压紧杆21的另一端设有用于承载外力的凸台23。压盖22固定连接在进气机匣后端的外壁面上。上述压紧杆21通过压盖22支撑和径向定位，压紧杆21一端与定位柱11对接，另一端设有凸台23，通过对另一端的凸台23施加力矩，模拟转子工作状态受到的向前的轴向力。压盖22与进气机匣后端的外壁面可以通过螺栓连接、卡接、粘接等等，采用可拆卸、连接，方便定位工装的安装和拆卸。优选地，压盖22采用C型、U型、工型，对压紧杆21径向定位保证压紧杆21轴向顶抵定位柱11。压紧杆21与压盖22可采用螺纹连接、滑块连接、滑轨连接、滑槽连接或卡接，使得压紧杆21相对于进气机匣后端部相对运动，以适用不同型号的进气机匣。上述柱11与压紧杆21顶抵定位的接触面为锥面配合，以确保受力时能够起到定心的作用。
如图3和图6所示，本实施例中，定位柱11上与压紧杆21相接触的端面布设有用于定位压紧杆21与定位柱11同轴传动的凹槽。定位柱11靠近压紧杆21一端的侧壁面设有用于控制定位柱11旋转并带动主动齿轮3转动的驱转控制部13。上述定位柱11端面布设的凹槽有助于压紧杆21精准定位，使得压紧杆21轴向顶抵定位柱11，保证定位工装模拟转子定心状态。上述驱转控制部13控制定位柱11旋转，并进一步控制主动齿轮3旋转，使得主动齿轮3与从动齿轮4处于啮合状态，再进行测量圆周侧隙。优选地，驱转控制部13采用手柄。
本实施例中，定位柱11的两个端面同轴度小于等于0.05。压盖22的通孔相对于压紧杆21中心线的跳动小于等于0.05。上述压盖22的通孔相对于压紧杆21中心线的跳动小于等于0.05，使得压紧杆21装配时的位置固定。即上述各部件的安装，保证各部件的中心线均在同一轴线上，起到模拟定心的作用。上述定位柱11的长度与压紧杆21的长度可以参照转子力臂的长度，有助于主动齿轮3定位准确。
根据本发明的另一方面，还提供了一种定位试验装置，包括：进气机匣、主动齿轮3和从动齿轮4，进气机匣上设有上述定位工装。本发明的定位试验装置，将定位件1与主动齿轮3共同装配至进气机匣内，压紧件2与定位件1轴向顶抵配合，通过定位工装模拟发动机转子工作时的定心状态及转子向前受到的轴向力，不需将发动机装至后支承机匣，仅需要进气机匣部件装配，即可测量出中央传动锥齿轮的圆周侧隙，大大简化了发动机装配结构。
如图7和图8所示，本实施例中，定位试验装置还包括齿隙测具8，齿隙测具8包括测量组件81和转动组件82。转动组件82包括用于穿过进气机匣安装孔并与从动齿轮4内的花键配合的心轴821，布设在心轴821远离从动齿轮4一端的端部并用于带动心轴821转动的旋转件822，安装在心轴821上靠近旋转件822一端并沿心轴821径向延伸的指示板823，旋转件822和指示板823均处于进气机匣安装孔外，指示板823上设有刻线824，刻线824到达心轴821中心线的距离为从动齿轮4的分度圆半径。测量组件81包括百分表811和表架812，表架812安装在气机匣安装孔输入端，百分表811的指针与刻线824接触。在齿隙测具8测量的过程中，百分表811的指针与刻线824接触，刻线824的位置为到达心轴821中心线的距离为从动齿轮4的分度圆半径，当转动旋转件822时，百分表811发生转动，百分表811显示的读数即为从动齿轮4所能转过的节圆弧长的最大值，即为测量锥齿轮圆周侧隙的值。上述旋转件822可采用螺母，心轴821上设有与螺母配合的螺纹。
如图8所示，本实施例中，转动组件82还包括用于套设在心轴821外以保护心轴821的弹性衬套825。上述弹性衬套825用于保护心轴821，减缓心轴821扭转变形，并隔绝外界环境，降低腐蚀的风险，延长转动组件82的使用寿命。
如图3、图4、图7和图8所示，根据本发明的另一方面，还提供了一种测量锥齿轮圆周侧隙方法，采用上述定位试验装置，包括：进气机匣从内到外的套接装配顺序：定位件1、调整垫7、主动齿轮3、轴承5、弹性支撑6，并通过弹性支撑6装配在进气机匣前端，将压紧件2安装在进气机匣后端并与定位件1对接，在压紧件2上施加外力使得压紧件2压紧定位件1并使得主动齿轮3具有向进气机匣前端方向的轴向力；将从动齿轮4安装在进气机匣内，并与主动齿轮3处于啮合状态；将齿隙测具8穿过进气机匣安装孔并与从动齿轮4配合，旋转齿隙测具8，测量齿隙测具8旋转角度，获得锥齿轮圆周侧隙。本发明的测量锥齿轮圆周侧隙方法，采用定位试验装置进行测量，操作过程简单，测量准确性高，若圆周侧隙出现不合格情况，可及时通过增减主动齿轮3、从动齿轮4的调整垫7进行调整。上述弹性支撑6通过螺栓连接与进气机匣固定，定位件1穿过调整垫7、主动齿轮3、轴承5、弹性支撑6，并将主动齿轮3和轴承5定位并安装在进气机匣内，进而模拟转子的定心状态。从动齿轮4组件通过螺母安装在进气机匣内部，此时主动齿轮3、从动齿轮4已处于啮合状态。由于定位试验装置的作用，主动齿轮3、从动齿轮4模拟了发动机工作时的啮合状态；同时，通过对压紧件2施加力矩，模拟了转子工作过程中受到的向前的轴向力，再采用齿隙测具8穿过机匣安装孔与从动齿轮4内花键配合；转动齿隙测具8，测量齿隙测具8旋转角度，获得锥齿轮圆周侧隙。
本实施例中，施加至压紧件2上的外力为6N～8N。优选地，施加外力为7N，此外力为模拟转子工作时受到的向进气机匣前端的轴向力。锥齿轮圆周侧隙的公差小于等于0.06。
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 (8)

1.一种定位工装，用于模拟转子定心状态并便于调节锥齿轮圆周侧隙，其特征在于，
包括：
用于套装在主动齿轮(3)内以模拟转子并与主动齿轮(3)共同装配至进气机匣内的定位件(1)，所述定位件(1)包括用于贯穿所述主动齿轮(3)并对所述主动齿轮(3)进行径向定位的定位柱(11)，用于将所述主动齿轮(3)锁紧固定在所述定位柱(11)上并与所述定位柱(11)固定连接的锁紧件(12)，所述定位柱(11)采用阶梯型定位柱(11)；
用于与所述定位件(1)同轴布设并通过与所述定位件(1)轴向顶抵配合以模拟转子工作时的定心状态的压紧件(2)；所述压紧件(2)包括设于进气机匣后端并沿轴向顶抵所述定位柱(11)的压紧杆(21)，用于支撑和径向定位所述压紧杆(21)并保证所述压紧杆(21)与所述定位柱(11)同轴顶抵对接的压盖(22)，所述压盖(22)设有用于所述压紧杆(21)贯穿的通孔，所述压紧杆(21)的一端顶抵至所述定位柱(11)靠近所述进气机匣后端的端面中心，所述压紧杆(21)的另一端设有用于承载外力的凸台(23)；所述压盖(22)固定连接在所述进气机匣后端的外壁面上。
2.根据权利要求1所述的定位工装，其特征在于，
所述定位柱(11)上与所述压紧杆(21)相接触的端面布设有用于定位所述压紧杆(21)与所述定位柱(11)同轴传动的凹槽；
所述定位柱(11)靠近所述压紧杆(21)一端的侧壁面设有用于控制所述定位柱(11)旋转并带动所述主动齿轮(3)转动的驱转控制部(13)。
3.根据权利要求1所述的定位工装，其特征在于，
所述定位柱(11)的两个端面同轴度小于等于0.05；
所述压盖(22)的通孔相对于所述压紧杆(21)中心线的跳动小于等于0.05。
4.一种定位试验装置，其特征在于，包括：进气机匣、主动齿轮(3)和从动齿轮(4)，所述进气机匣上设有权利要求1至3任一项所述的定位工装。
5.根据权利要求4所述的定位试验装置，其特征在于，所述定位试验装置还包括齿隙测具(8)，
所述齿隙测具(8)包括测量组件(81)和转动组件(82)；
所述转动组件(82)包括用于穿过所述进气机匣安装孔并与所述从动齿轮(4)内的花键配合的心轴(821)，布设在所述心轴(821)远离所述从动齿轮(4)一端的端部并用于带动所述心轴(821)转动的旋转件(822)，安装在所述心轴(821)上靠近所述旋转件(822)一端并沿所述心轴(821)径向延伸的指示板(823)，旋转件(822)和指示板(823)均处于所述进气机匣安装孔外，所述指示板(823)上设有刻线(824)，所述刻线(824)到达所述心轴(821)中心线的距离为所述从动齿轮(4)的分度圆半径；
所述测量组件(81)包括百分表(811)和表架(812)，所述表架(812)安装在所述气机匣安装孔输入端，所述百分表(811)的指针与所述刻线(824)接触。
6.根据权利要求5所述的定位试验装置，其特征在于，
所述转动组件(82)还包括用于套设在所述心轴(821)外以保护所述心轴(821)的弹性衬套(825)。
7.一种测量锥齿轮圆周侧隙方法，采用权利要求5所述的定位试验装置，其特征在于，包括：
进气机匣从内到外的套接装配顺序：定位件(1)、调整垫(7)、主动齿轮(3)、轴承(5)、弹性支撑(6)，并通过所述弹性支撑(6)装配在进气机匣前端，将压紧件(2)安装在进气机匣后端并与所述定位件(1)对接，在所述压紧件(2)上施加外力使得所述压紧件(2)压紧所述定位件(1)并使得所述主动齿轮(3)具有向所述进气机匣前端方向的轴向力；
将从动齿轮(4)安装在所述进气机匣内，并与所述主动齿轮(3)处于啮合状态；
将齿隙测具(8)穿过所述进气机匣安装孔并与所述从动齿轮(4)配合，旋转所述齿隙测具(8)，测量所述齿隙测具(8)旋转角度，获得所述锥齿轮圆周侧隙。
8.根据权利要求7所述的测量锥齿轮圆周侧隙方法，其特征在于，
施加至所述压紧件(2)上的外力为6N～8N；
所述锥齿轮圆周侧隙的公差小于等于0.06。
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