CN110397613B - 一种整体结构压气机间隙的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于发动机压气机技术领域，具体涉及一种整体结构压气机间隙的测量方法，本发明的测量方法通过模拟一个分体式的压气机机匣，按压气机转子的级别将机匣分级，以压气机转子的一个轴承的轴承座为基准设计一个基座，压气机转子装入模拟机匣的基座后，将单级装配工作环、静子环直接进行单级测量间隙的方法。本发明的方法尤其适用于整体压气机结构的小型航空发动机压气机间隙的测量；相比通过单件测量后计算得到的间隙更为准确、直观，更好地保证航空发动机的安全、高效地工作。

Description

一种整体结构压气机间隙的测量方法

技术领域

本发明属于发动机压气机技术领域，具体涉及一种整体结构压气机间隙的测量方法，尤其是整体压气机结构的小型航空发动机压气机间隙的测量方法。

背景技术

发动机在工作时，压气机转子高速旋转，为了避免转子叶片的损伤，转子与工作环的间隙必须控制在合格范围内。所以对压气机部件转子与静子径向间隙的检测异常重要，最为直观和可靠的检测方法是直接测量。整体轴流式压气机在小型航空发动机领域应用广泛，它具备装配简单、结构紧凑的优点，但压气机机匣是一个整体，造成了无法直接检测转子和静子、工作环之间的各项间隙，目前针对此类结构的压气机部件，无法直接测量，而是通过间接测量单件后计算得到。但由于压气机转子和静子每级的叶片数量很多，尤其是工作后存在不同程度的磨损，导致单件测量本身存在较大误差，且工作环和静子均为薄壁的圆环结构，存在一定的变形量，导致测量后的计算值不能真实、直观地反应装配后的间隙，不利于保证压气机的高效、安全工作。

发明内容

本发明的目的是：提供一种整体结构压气机间隙的测量方法，以解决目前针对整体结构压气机间隙的测量中无法直接测量的技术问题。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：

一种整体结构压气机间隙的测量方法，所述的测量方法是通过模拟一个分体式的压气机机匣，将模拟机匣分级，设计模拟机匣的基座；压气机转子装入模拟机匣的基座后，将单级装配工作环、静子环直接进行单级测量间隙的方法。

所述的模拟机匣分级按照压气机转子的级别进行。

设计所述模拟机匣的基座以压气机转子轴承的轴承座为基准设计。

所述的模拟机匣分级具体模拟为：每一级模拟机匣的内径与真实机匣的内径相同，且每一级模拟机匣具有定心和定位装置，用于每级分级机匣之间的精密配合。

所述的模拟机匣的基座设计为：基座上具有转子定心结构和轴向定位结构。

所述的转子定心结构为基座上具有两个与前轴颈和后轴颈分别配合的定心面。

所述的轴向定位结构选择轴承前端面进行轴向支承。

所述的基座上延伸有支架。用于将这两个定心结构的圆心连接成一条轴线。

所述的测量方法包括如下步骤：

测量上顶尖的圆柱面相对基座基准面的径向跳动或同轴度，跳动和圆柱度均不允许超过设定的公差，满足该条件后进行装配和直接测量间隙，否则重新装配。

本发明的有益效果是：

①本发明整体结构压气机间隙的测量方法，相比通过单件测量后计算得到的间隙更为准确、直观，更好地保证航空发动机的安全、高效地工作。

②采用本发明的测量方法后，直接测量零件的配合间隙，可以减少单件测量的工作量，且能排除单件测量过程中的误差。

③本发明严格地控制了测试过程中的工装、装配环节，模拟真实的装配过程，排除了静子零件在自由状态下的变形，能够保证测量结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面将对本发明的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明方法的压气机示意图；

图2为本发明使用的测量工装示意图；

其中，1为转子，2为静子环，3为工作环、

7为拉紧螺钉，8为上顶尖，9为支架固定螺钉，4为支架，5为下顶尖，6为基座

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通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，都属于本发明保护的范围。

下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。

在各个附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。

压气机结构示意图如图1所示，本发明是利用了整体压气机机匣和转子1、静子环2、工作环3必须一体装入的因素，造成无法直接进行装配后的间隙测量的特点，模拟一个分体式的压气机机匣，按压气机转子1的级别将机匣分级，以压气机转子1的一个轴承的轴承座为基准设计一个基座6，压气机转子1装入模拟机匣的基座6后，单级装配工作环3、静子环2，单级测量间隙后，再装配下一级模拟机匣、静子环2、工作环3，实现逐级、全方位、直观的测量。

正式装配时，转子1可以通过两个轴承进行精确的定心定位。在采用此方法进行测量间隙时，转子1能保证精确的定心和定位是保证测量准确的一个关键因素。首先要保证基座6的精度，基座6上要设计转子1定心和定位的结构，轴向定位应当选择轴承前端面进行轴向支承，轴向支承面的精度可以按照对应机匣上轴承座的精度控制。同时在压气机转子1前轴颈和后轴颈上加工时与机加设备顶尖配合的位置。在基座6上设计两个与前轴颈和后轴颈分别配合的定心面，即与加工时设备类似的两个顶尖，定心面的精度可以按零件的加工精度来控制。由于这两个顶尖的分居转子1两侧，没有直接的连接，需要通过一个基座6延伸出来的支架将这两个定心面的圆心形成一条轴线，该轴线与基座6上的基准面具有精密的形位公差，圆柱度不超过0.005，垂直度不超过0.008。当将顶尖分别安装到压气机转子1的前、后轴颈上时，通过拉紧螺栓使压气机转子1的轴线与顶尖的轴线重合，从而保证压气机转子1相对基座6也具有较高精度的形位公差。转子1固定到基座6上后，为了检测转子1相对基座6没有偏心，要选取上方的顶尖圆柱面作为测点，测量相对基座6某基准面的径向跳动或同轴度，跳动和圆柱度均不允许超过0.05，若超过0.05，表明转子1存在偏斜，需查找原因后重新装配。检测工作在工装定检后的前三次装配需要进行，若都能保证，后续测量过程中可以不进行。

由于模拟机匣采用分级结构，要使分级结构能在组装后达到整体机匣的精度，分级模拟机匣的精度要适当加严，模拟机匣的每一级内径可以根据整体机匣的内径设计，两个端面的平行度控制在0.003。每级分级机匣之间要有精密的定心结构，按整体机匣的形位公差控制模拟机匣逐级装配后的形位公差，模拟机匣在加工完成后，要在装配状态下检测形位公差合格，且模拟机匣装配后的内径，相对两基准顶尖形成的轴线的跳动不超过0.02，从而保证压气机转子1、工作环3、静子环2在测量工具上的装配状态与实际装配状态一致。

转子1与工作环3的径向间隙一般较小，可以通过普通的塞尺测量。转子1与静子环2的径向间隙一般较大，且公差范围较大，要根据设计间隙值设计相应的分级塞规，分级塞规的级数差可根据间隙的基数设计在0.05～0.1之间，根据实际情况还可以适当加大。

本发明具体的测量步骤如下：

1将压气机转子1前轴颈上的轴承、密封、螺母等，按装配顺序装配到前轴颈上，将轴承固定到前轴颈上对应的装配位置即可，不需要的零件可以不装配。

2将压气机转子1安装到基座6上，通过锥面定心，轴承的前端面定位。

3将测具的上顶尖8和支架部分安装到压气机转子1和基座6上，拧紧支架的固定螺钉，再拧紧固定上顶尖8的拉紧螺钉7。分下支架固定螺钉9，取下支架。

4测量上顶尖8的圆柱面相对基座6基准面的径向跳动或同轴度，跳动和圆柱度均不允许超过0.05。满足该条件后可以进行后续工作，否则需查找原因，排除后重新装配。

5将被测的静子环2、工作环3、模拟机匣逐级安装到基座6上，并在安装过程中逐级测量转子1与静子环2的径向间隙、转子1与工作环3的径向间隙。

6逐级拆下模拟机匣、静子环2、工作环3，分解过程中可对间隙进行复测。测量完成后分下顶尖5固定螺钉和顶尖，取下压气机转子1。

由于无法直接在发动机上进行间隙检查的航空发动机压气机部件转子1与静子整流器的径向间隙、转子1与工作环3径向间隙的测量方法。本发明方法可以直接测量转子1与静子环2之间的径向间隙，避免了单件测试的误差，纳入了静子零件自由状态下存在变形量的因素，直观、准确性高。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种整体结构压气机间隙的测量方法，其特征在于：所述的测量方法是通过模拟一个分体式的压气机机匣，将模拟机匣分级，设计模拟机匣的基座；压气机转子装入模拟机匣的基座后，将单级装配工作环、静子环直接进行单级测量间隙的方法；

所述的模拟机匣分级按照压气机转子的级别进行；

设计所述模拟机匣的基座以压气机转子轴承的轴承座为基准设计；

所述的模拟机匣分级具体模拟为：每一级模拟机匣的内径与真实机匣的内径相同，且每一级模拟机匣具有定心和定位装置；

所述的模拟机匣的基座设计为：基座上具有转子定心结构和轴向定位结构；

所述的转子定心结构为基座上具有两个与前轴颈和后轴颈分别配合的定心面；

所述的轴向定位结构选择轴承前端面进行轴向支承；

所述的基座上延伸有支架；

支架将所述两个定心面的圆心形成一条轴线，所述轴线与基座上的基准面具有精密的形位公差；

具体测量步骤如下：

(1)将压气机转子前轴颈上的轴承、密封、螺母，按装配顺序装配到前轴颈上，将轴承固定到前轴颈上对应的装配位置，不需要的零件不装配；

(2)将压气机转子安装到基座上，通过锥面定心，轴承的前端面定位；

(3)将测具的上顶尖和支架部分安装到压气机转子和基座上，拧紧支架的固定螺钉，再拧紧固定上顶尖的拉紧螺钉；分下支架固定螺钉，取下支架；

(4)测量上顶尖的圆柱面相对基座基准面的径向跳动或同轴度，跳动和圆柱度均不允许超过设定的公差；满足该条件后进行后续工作，否则重新装配；

(5)将被测的静子环、工作环、模拟机匣逐级安装到基座上，并在安装过程中逐级测量转子与静子环的径向间隙、转子与工作环的径向间隙；

(6)逐级拆下模拟机匣、静子环、工作环，分解过程中可对间隙进行复测；测量完成后分下顶尖固定螺钉和顶尖，取下压气机转子。

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