CN111716279B - 旋转透平机械转子内腔的工装及限力装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种限力装置，包括：支承单元，包括安装平台；收放单元，包括筒形支架，还包括移动件、第一连杆和支点部；和限力摆头，包括力矩输出件和输入传动件；在第一铰接位，限力摆头与第一连杆铰接，在第二铰接位，限力摆头与支承单元的支点部铰接；以及限力驱动单元，设置成在筒形支架内可与输入传动件对接，以驱动输入传动件旋转；在收缩状态下，限力摆头位于柱形空间内；在摆出状态下，限力摆头随着移动件轴向移动而绕着第二铰接位摆动从而朝向柱形空间外侧摆出。本发明还提供一种旋转透平机械转子内腔的工装。该限力装置可以用于强限制复杂空间零件装配。

Description

旋转透平机械转子内腔的工装及限力装置

技术领域

本发明涉及一种限力装置，特别涉及一种旋转透平机械转子内腔的工装，可以用于对转子内腔的紧固件进行限力。

背景技术

旋转透平机械的转子零件一般由多级螺栓连接，这些螺栓一般都处于转子内腔，由于转子内腔入口小，进深大，内腔结构复杂，而且螺栓所在操作半径远大于转子内腔入口，所以内腔螺栓连接的装配一直是装配中的难题。以往针对入口相对较大，进深相对较短的转子，内腔螺栓连接勉强可以采用人工带帽，再用“C”型专用工装拧紧和分解螺母，但随着透平机械，如航空发动机，气动性能和可靠性要求越来越高，工作转速逐步升高，轴承尺寸逐渐减少，转子结构越来越细长，导致转子内腔入口越来越小，人手已经无法到达转子内腔进行拧紧和分解操作，只能依靠高度复杂的专用工装完成。

以螺母最终限力为例，传统“C”型专用工装采用人工限力，需要一根长长的扭力杆传扭，将力矩扳手的力矩传到拧紧头的齿轮组上，再传递到待拧紧的螺母。由于内腔小入口的限制，和工装多功能的需求，扭力杆直径被限制得非常小，在大力矩限力时扭力杆容易发生变形，使得输出力矩精度不高，工装的可靠性偏低；在限力过程中由于在传递路径(包括扭力杆和齿轮组)上有力矩衰减，输入力矩要求很大，导致劳动强度很大。此外由于该限力操作为转子内腔的盲装，为避免工装与转子内腔磕碰，装配时需要格外小心；加上转子入口小，“C”型专用工装单次摆转的角度非常有限，需要操作人员多次对准螺母进行限力，螺母装配效率很低。

例如，中国发明专利CN105479391A公开了一种孔内螺母限力拧紧转接器，所述的孔内螺母限力拧紧转接器，包括扳手扭头，连杆，柔性悬拉钢索组件,扭臂后段，弹簧，销，扭臂前段，扳手头，D字头螺栓；扭臂后段与扭臂前段用销连接，并安装弹簧；扭臂后段与连杆焊接在一起，扭臂前段与扳手头焊接在一起，连杆与扳手扭头焊接在一起，柔性悬拉钢索组件穿过连杆侧面，两端分别连接连杆和扭臂前段。

本发明旨在设计一种限力装置，可以适用于窄深内腔诸如上述转子内腔的紧固件限力，提供一种强限制复杂空间零件装配的方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种限力装置，可以便于进入窄深内腔例如转子内腔而对紧固件诸如螺母进行限力。

本发明提供了一种限力装置，包括：支承单元，包括安装平台；收放单元，包括筒形支架，所述筒形支架在所述安装平台的一侧设置，所述收放单元还包括：移动件，设置成在所述筒形支架内可轴向移动，并延伸到所述安装平台；第一连杆，一端铰接于所述移动件；和支点部，设置在所述筒形支架的远离所述安装平台的一端；限力摆头，包括：力矩输出件，设置成可输出限力力矩；和输入传动件，设置成可旋转并与所述力矩输出件可传动地连接；所述限力摆头具有第一铰接位和第二铰接位，在所述第一铰接位，所述限力摆头与所述第一连杆的另一端铰接，在所述第二铰接位，所述限力摆头与所述收放单元的所述支点部铰接；以及限力驱动单元，设置在所述筒形支架内可与所述限力摆头的所述输入传动件对接，以驱动所述输入传动件旋转；其中，所述限力装置具有回缩状态和摆出状态，在回缩状态下，所述限力摆头位于一柱形空间内；在所述摆出状态下，所述限力摆头随着所述移动件的轴向移动而绕着所述第二铰接位与所述支点部之间的铰接轴线摆动从而朝向所述柱形空间外侧摆出，所述柱形空间由所述限力装置能进入的最小通道限定。

在一个实施方式中，所述收放单元设置成相对于所述安装平台可轴向移动，进而所述限力摆头进行轴向移动；所述限力装置还包括驱动所述收放单元轴向移动的升降动力源，所述升降动力源设置于所述安装平台。

在一个实施方式中，所述限力驱动单元还包括：限力动力源，包括输出轴；对接机构；和对接驱动机构，驱动所述对接机构轴向移动，以使所述对接机构可传动地连接在所述限力动力源的输出轴和所述输入传动件之间。

在一个实施方式中，所述对接机构包括：连接轴，一端花键连接所述限力动力源的所述输出轴，另一端花键连接所述输入传动件；和外筒，通过旋转轴承设置于所述连接轴外围；所述对接驱动机构连接所述对接机构的所述外筒。

在一个实施方式中，所述收放单元还包括驱动所述移动件轴向移动的移动动力源，所述移动动力源在所述安装平台的相反于所述筒形支架侧的一侧设置。

在一个实施方式中，所述收放单元还包括转动平台，所述筒形支架设置成相对于所述转动平台可转动；所述限力装置还包括驱动所述筒形支架转动的分度动力源，所述分度动力源安装于所述转动平台。

在一个实施方式中，所述力矩输出件为限力套筒；所述输入传动件与所述力矩输出件之间通过齿轮传动。

在一个实施方式中，所述支承单元还包括独立于所述安装平台的孔支撑机构，所述孔支撑机构对应于所述筒形支架的远离所述安装平台的一端设置，所述孔支撑机构适合于在孔内固定，所述孔支撑机构对所述收放单元进行支撑。

在一个实施方式中，所述孔支撑机构包括：导向台；活动件，相对于所述导向台设置成可轴向移动；及多个联动构件，每个所述联动构件包括：顶撑件，在所述导向台上设置成可径向移动；和第二连杆，一端铰接于所述活动件，另一端铰接于所述顶撑件；其中，所述顶撑件适合于与孔摩擦配合。

在一个实施方式中，所述筒形支架远离所述安装平台的一端轴向突出设置多个顶接件，所述多个顶接件在所述活动件的周向上夹持所述活动件。

本发明还提供一种旋转透平机械转子内腔的工装，包括上述的限力装置，所述限力装置的安装平台固定于转子内腔的入口处，所述限力摆头置入转子内腔的中心通道，所述柱形空间的径向尺寸不大于转子内腔的中心通道的径向尺寸。

本发明设计的限力装置利用精巧机械结构的设计，使得装置能够从小入口进入，避开窄深内腔诸如转子内腔的复杂结构限制，并在该窄深内腔内打开，实现大操作半径的盲装操作。

该限力装置充分利用窄深内腔诸如转子内腔空间，将限力动力源内置，减小力的传递路径，提高力矩控制精度，从而实现高精度限力；其中，限力动力源对接结构的设计，可以控制机械机构完成动力源与输入传动件的对接。

本发明设计的限力装置中支撑机构作为支撑和反扭结构的设计，充分利用诸如转子内腔的这种结构而设计支撑结构，减小大力矩输出时装置受力变形，提高装置的可靠性，降低扭矩传递衰减率，可以便于实现装置输出扭矩的实时动态测量以及装置操作过程的自动化控制。

本发明设计的限力装置可以克服窄深内腔诸如转子内腔螺纹连接装配的技术需求和传统工装的局限。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。

附图中：

图1是转子内腔的结构示意图。

图2是限力装置的立体图。

图3是示出限力驱动单元与限力摆头对接前的状态的示意图。

图4是示出限力驱动单元与限力摆头对接后的状态的示意图。

图5是从另一角度观察图4所示状态的局部放大图。

图6是从又一角度观察图4所示状态的局部放大图。

图7是示出限力驱动单元和限力摆头内部构造的示意图。

图8是孔支撑机构的立体图。

图9是孔支撑机构与安装机构配合的示意图。

图10是安装机构的第二致动件的立体图。

图11是孔支撑装置的立体图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施方式的内容限制本发明的保护范围。

例如，在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的示例中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

如本发明所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。例如，如果翻转附图中的器件，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”或“下面”的元件的方向将改为在所述其他元件或特征的“上方”。因而，示例性的词语“下方”和“下面”能够包含上和下两个方向。器件也可能具有其他朝向(旋转90度或处于其他方向)，因此应相应地解释此处使用的空间关系描述词。此外，还将理解，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。

需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。

为了便于描述限力装置100及孔支撑装置6的作用，图2示例性地示出了转子200的内腔结构，也即，限力装置100及孔支撑装置6的应用环境。转子200为透平机械的转子组件，螺母M为待装配螺母或者待限力螺母。限力装置需要从转子200上端的入口B进入转子内腔200a的中心通道A，对处于限制空间的螺母M进行戴帽、预紧或限力等，螺母M处的操作半径大于入口B的半径。因而，设计了限力装置100，其可以从入口B处进入，到达待限力螺母M的高度时再伸展开达到所需要的操作半径。图2还示出了转子200的转子内腔200a中待限力螺母M的下侧还具有盘心孔H。为了便于描述，将图2中的上下方向限定为轴向D1，也即转子内腔的中心通道A的轴线延伸方向；将图2中垂直于轴向D1的任一方向限定为径向D2，图2中的左右方向即是一径向D2，径向D2也即转子的直径方向，径向D2包括沿直径方向延伸的多个方向，下面的描述中，轴向和径向均以此为参考。

在图示实施方式中，限力装置100用于对转子内腔的连接螺母进行限力，孔支撑装置6用于支撑在转子内腔的盘心孔中，在另一实施方式中，限力装置100也可以用于对其它窄深内腔类的结构中的紧固件进行限力，紧固件例如可以是螺母、螺栓等，而孔支撑装置6也可以用于其他窄深内腔类的结构的支撑作用，特别应用于旋转透平机械转子盘心孔支撑。

参见图1，图1示出了限力装置100的示例构造。限力装置100包括支承单元1、收放单元101和限力摆头2。支承单元1包括安装平台3。支承单元1还包括后面将会详细描述的孔支撑机构60，孔支撑机构60独立于安装平台3。在安装平台3的该一侧(图2中的下侧)对应沿轴向D1延伸的柱形空间S，柱形空间S由中心通道A限定，其尺寸不大于中心通道A的径向尺寸。图示实施方式中，收放单元101包括在安装平台3的一侧(图2中的下侧)设置的沿轴向D1延伸的筒形支架11，筒形支架11限定前述的柱形空间S的径向尺寸，柱形空间S包括筒形支架11占据的空间，以及筒形支架11轴向延伸对应的空间，柱形空间S的大小适合于从入口B进入到转子内腔200a，但不以此为限，柱形空间S的尺寸与入口B有关，与筒形支架11无直接关系，因此柱形空间S只要适合于小于入口B的径向尺寸即可，在一些实施方式中，可以大于筒形支架11的径向尺寸，柱形空间S的径向尺寸容许筒形支架11置入其中。也可以说，柱形空间S由限力装置100能进入的最小通道限定。限力装置100还包括驱动限力摆头2以输出限力力矩的限力驱动单元20，限力驱动单元20设置在筒形支架11内，可以与限力摆头2对接。这样，限力驱动单元20可以置于转子内腔200a内，从而可以减小传递路径，增加限力装置100的可靠性。

图3和图4分别示出了限力驱动单元20与限力摆头2对接前和对接后的状态，图5和图6从不同角度局部放大地示出了图4中限力驱动单元20与限力摆头2对接后的构造。图7示出了限力驱动单元20与限力摆头2的内部构造。下面将结合图3至图7对限力装置100的内部构造进行详细描述。

参见图3，在柱形空间S内，收放单元101包括移动件5和第一连杆51。移动件5设置成在筒形支架11内可沿轴向D1移动，并且延伸到安装平台3。第一连杆51的一端(图3中的较上端)铰接于移动件5，第一连杆51的另一端(图3中的较下端)铰接于限力摆头2。移动件5可以由筒形支架11支承并引导着而轴向移动。

参见图5，收放单元101还包括支点部10，限力摆头2与支承单元1的支点部10铰接，支点部10设置在筒形支架11的下端，或者也可以说，支点部10设置在筒形支架11的远离安装平台3的一端。图示实施方式中，限力摆头2具有第一铰接位P1和第二铰接位P2。在第一铰接位P1，如前所述，限力摆头2与第一连杆51的另一端铰接。在第二铰接位P2，如前所述，限力摆头2与支承单元1的支点部10铰接。图示实施方式中，限力摆头2中设置有两个第二铰接位P2，分别对应支承单元1中设置的两个支点部10。限力摆头2中还设置有两个第一铰接位P1，分别对应支承单元1中设置的两个移动件5和两个第一连杆51。图示实施方式中，筒形支架11的下侧包括底板111，收放单元101的支点部10设置于底板111。

结合图3、图4和图5，移动件5沿轴向D1移动时，在第一连杆51的拉动或推动作用下，限力摆头2以支点部10为支点摆动。在限力装置100的初始状态或者说回缩状态，限力装置100的限力摆头2可以呈竖直延伸状态(图中未示出)，此时，限力摆头2位于柱形空间S内。然后，随着移动件5沿轴向D1移动(图3中，向上)时，在第一连杆51的拉动作用下，限力摆头2绕着支点部10与第二铰接位P2的铰接轴线经由图3的状态逐渐摆动到图4的状态，此时，限力摆头2朝向柱形空间S外摆出，该状态可以称之为限力装置100的摆出状态。也即，限力装置100具有限力摆头2完全位于柱形空间S内的回缩状态以及限力摆头2部分摆出柱形空间S外的摆出状态。

参见图3，限力摆头2包括力矩输出件21和输入传动件22。力矩输出件21可以输出限力力矩。输入传动件22设置成可旋转并且与力矩输出件21可传动地连接。图示实施方式中，力矩输出件21为一限力套筒，可内置紧固件诸如螺母，限力套筒旋转时带动内置的紧固件旋转，以进行限力操作。

参见图7，输入传动件22与力矩输出件21之间通过齿轮传动。输入传动件22与力矩输出件21之间连接有由多个彼此啮合的传动齿轮210构成的齿轮组，多个传动齿轮210中的头尾两个齿轮中，一个连接输入传动件22，另一个连接力矩输出件21，从而输入传动件22的旋转力矩可以传递到力矩输出件21。限力摆头2还包括盒体23，传动齿轮210皆内置于盒体23中。

继续参见图7，如前所述，限力驱动单元20可以与限力摆头2对接，具体地，限力驱动单元20可以与限力摆头2的输入传动件22对接以驱动输入传动件22旋转。

限力驱动单元20包括对接机构201、限力动力源203和对接驱动机构208。限力动力源203包括输出轴203a，输出轴203a可以输出旋转运动。对接驱动机构208驱动对接机构201沿轴向D1移动，以使对接机构201可传动地连接在限力动力源203的输出轴203a与限力摆头2的输入传动件22之间。

图7所示的实施方式中，对接机构201包括外筒211和连接轴212。外筒211通过旋转轴承213设置于连接轴212外围。也即，外筒211与连接轴212可以相对彼此旋转，例如，旋转轴承213可以是一滚动轴承。连接轴212的一端(图7中的上端)可以通过花键连接限力动力源203的输出轴203a。图示实施方式中，连接轴212的上端设置有花键槽212a，而输出轴203a为外周设置有花键的轴，输出轴203a伸入花键槽212a中，彼此配合。连接轴212的另一端(图7中的下端)设置有花键筒202，而输入传动件22为一花键轴，花键筒202可以与作为输入传动件22的花键轴配合。对接驱动机构208连接对接机构201的外筒211。

图示实施方式中，限力动力源203固定于筒形支架11。在另一实施方式中，限力动力源203也可以跟随对接机构201在对接驱动机构208的驱动作用下沿轴向D1移动，此时，连接轴212的上端可以不用花键连接。

图7所示的实施方式中，对接驱动机构208包括对接传动件281和连接对接传动件281的拨叉282。在图示实施方式中，对接传动件281是延伸到安装平台3的杆件，在相应驱动作用下，对接传动件281可以沿轴向D1移动从而带动拨叉282与之一起沿轴向D1移动，拨叉282与对接机构201的外筒211连接，从而带动对接机构201的外筒211沿轴向D1移动，也即拨叉282可以向下拨动对接机构201，拨叉282可以驱动对接机构201沿轴向D1移动。将花键槽212a与输出轴203a的配合距离设置得足够长，以使得对接机构201整体沿轴向D1移动时，输出轴203a不会脱离花键槽212a，例如可以将花键槽212a的槽深设置成输出轴203a的轴长的至少二分之一。由于旋转轴承213的存在，限力动力源203可以独立地驱动花键筒202旋转。花键轴与花键筒也可以反向设置，也即，输入传动件22为花键筒，而连接轴212的下端设置花键轴。在另一实施方式中，对接传动件281可以是一丝杠，可转动地设置在筒形支架11内，并延伸到安装平台3，也即，在相应驱动作用下，作为对接传动件281的丝杠可以转动。而拨叉282是具有内螺纹282a的螺母件，作为拨叉282通过内螺纹282a与作为对接传动件281的丝杠啮合并且可沿轴向D1移动地设置于筒形支架11内。

参见图4，限力动力源203的一种实施方式是包括电机、减速器203a和扭矩传感器203b。限力动力源203的另一种实施方式是包括电机、减速器203a，通过减速器将电机的动力输入并实现力矩的放大，使最终力矩满足限力要求。扭矩传感器203b可以实时测量电机通过减速器203a的输出力矩，在完成限力摆头2的输出力矩标定后可实时读取实时的限力力矩。集成扭矩传感器203b可以实时测量限力力矩，实时监控输出力矩。

结合图1、图4和图6，支承单元1在轴向D1上还包括独立于安装平台3的孔支撑机构60。孔支撑机构60对应于筒形支架11的远离安装平台3的一端设置，也即，图1中，安装平台3位于筒形支架11的上侧，孔支撑机构60位于筒形支架11的下侧。

图8示出了孔支撑机构60的示例构造。图9示出了孔支撑机构60与安装机构7配合的状态，图10还示出了安装机构的第二致动件，图11示例性地示出了孔支撑装置6的总构造。下面结合图8至图11以及前面的图4描述孔支撑机构60以及包括孔支撑机构60的孔支撑装置6。

结合图4和图8，孔支撑机构60包括活动件61、导向台64和多个联动构件620。活动件61相对于导向台64设置成可沿轴向D1移动。多个联动构件620沿周向布置。多个联动构件620可以是两个以上，图中为四个。图中，多个联动构件620沿周向均匀布置，在另一实施方式中，多个联动构件620也可以沿周向非均匀布置。每个联动构件620包括顶撑件62和第二连杆63。顶撑件62在导向台64上可以径向移动，顶撑件62适合于与孔例如盘心孔H摩擦配合。图示实施方式中，第二连杆63的一端631铰接于活动件61，第二连杆63的另一端632铰接于顶撑件62。通过活动件61沿轴向D1移动，再通过第二连杆63的带动作用，可以使得顶撑件62在径向上伸缩，从而使得孔支撑机构60具有收缩状态和展开状态。

顶撑件62在径向外端还设置有顶撑块621，多个顶撑块621的径向外表面构成一个圆柱的外周表面。当顶撑件62沿径向向外展开到极限位置时，多个顶撑块621的径向外表面可以大体构成盘心孔H所形成的圆柱的外周表面，或者说转子内腔200a的盘心孔H的内周表面，从而顶撑件62顶撑在转子内腔200a的盘心孔H处。

参见图8，导向台64包括轴向导轨641和径向导轨642。轴向导轨641引导活动件61沿轴向D1移动。径向导轨642引导顶撑件62沿径向移动。图示实施方式中，顶撑件62还包括连接顶撑块621的导向件623，导向台64具有引导导向件623径向移动的径向导轨642。图示实施方式中，径向导轨642为一沿径向延伸的导向槽，在另一实施方式中，径向导轨642也可以为一导向条。导向台64还具有止动部64a，顶撑块621径向向内运动时抵接止动部64a而止动。

继续参见图8，当活动件61朝向导向台64移动到极限位置时，也即活动件61下移到极限位置时，联动构件620的第二连杆63沿径向延伸，也即图中水平延伸。此时，可以实现自锁功能。

图9和图11示出了包括孔支撑机构60的孔支撑装置6的示例结构。其中，图11示出了孔支撑装置6设置于转子内腔200a的立体图，图9放大性地示出了后面跟将会描述的安装机构7与孔支撑机构60配合的状态。如图所示，孔支撑装置6还包括安装机构7。

参见图9，安装机构7包括致动组73。致动组73包括第一致动件731和第二致动件732。

第一致动件731可以相对于第二致动件732可以沿轴向D1移动而接触孔支撑机构60的活动件61，并且通过转动而与活动件61联接。图9所示得实施方式中，活动件61为一设置有外螺纹的圆轴，第一致动件731为一设置有内螺纹的圆筒，第一致动件731的内螺纹与活动件61的外螺纹可以配合。

第二致动件732可以通过转动而与导向台64联接。图9所示的实施方式中，导向台64设置有卡槽64b。而参见图10，第二致动件732设置有卡接部733，卡接部733设置成可伸入卡槽64b并且转动后可与卡槽64b卡接。例如，卡槽64b为一沿周向呈L字形的槽，而卡接部733如图10所示为一呈L字形的钩状部。

图9所示的实施方式中，第一致动件731为内套筒，而第二致动件732为设置于作为第一致动件731的内套筒外围并且与该内套筒同轴的外套筒，该内套筒可以相对于该外套筒沿轴向D1伸缩。

参见图11，致动组73为筒形支架，第一致动件731(未示出)和第二致动件732皆设置于该筒形支架。安装机构7还包括安装平台71。图示实施方式中，安装平台71为一圆盘形状。安装机构7还包括动力组72，动力组72设置于安装平台71的一侧(图11中的上侧)。致动组73设置于安装平台71的另一侧(图11中的下侧)，并且致动组73相对于安装平台71可以转动。图示实施方式中，动力组72包括第一动力源721和第二动力源722。图中，第一动力源721和第二动力源722皆是电机，第一动力源721和第二动力源722也可以是液压源等其他驱动装置。

第一动力源721可以驱动致动组73相对于安装平台71转动，从而带动第一致动件731和第二致动件732整体转动。例如，图11所示的实施方式中，第一动力源721通过相互啮合的第一齿轮721a和第二齿轮721b的传动而驱动致动组73相对于安装平台71转动。

第二动力源722可以驱动第一致动件731相对于第二致动件732沿轴向D1移动。例如，第二动力源722可以通过齿轮齿条或者丝杠螺母等传动机构带动第一致动件731直线运动。

图9所示的实施方式中，活动件61还设置有矩形对接口61a，可以方便与其他工装的对接和配套使用。

图11所示的实施方式中，作为第二致动件732的外套筒的径向尺寸比安装平台71的径向尺寸小，因而，安装平台71可以安置于转子内腔200a的入口B或者说上端处，而第二致动件732和第一致动件731可以伸入转子内腔200a的中心通道A中。

图10所示的实施方式中，第二致动件732是一个沿周向开设有避让联动构件620的多个开口734的圆筒。

另外，在图4所示的实施方式中，顶撑件62上还设置有L形钩622，可以在下面将会详述的顶撑作用下，辅之以钩挂作用，更加加强孔支撑机构60的支撑作用。L形钩622设置于顶撑块621。顶撑件62的顶撑块621的径向外端面还可以附接例如粘接有软质材料，从而避免孔支撑装置6引入的压力和摩擦力对转子盘心孔造成损伤，并且增加接触面积。

图9示出了孔支撑机构60处于收缩状态或者初始状态的示意构造。从孔支撑机构60的收缩状态开始，活动件61沿轴向D1朝向图9的下侧移动，在第二连杆63的联动作用下，顶撑件62径向移动，从而展开，达到图8或图4所示的展开状态。展开后，通过顶撑件62顶住转子内腔200a的盘心孔H，可以固定孔支撑机构60。因而孔支撑机构60可以起到定心的作用，还可以在限力时顶住盘心孔H，提供部分反扭矩。

下面将描述孔支撑装置6的顶撑作用。

如图9所示，可以在第二致动件732与导向台64联接的状态下，使致动组73在转子内腔200a中整体向下移动，将整个孔支撑机构60送到转子内腔200a的盘心孔H的高度处，然后例如利用安装平台71将孔支撑装置6安装在转子200的上端处，使得孔支撑机构60整体停滞在盘心孔H的高度处，进而第一致动件731在第二动力源722的驱动作用下相对于第二致动件732向下移动顶住活动件61从而带动活动件61下移，因而可以在活动件61下移的作用下使得顶撑件62沿径向展开，直到与盘心孔H摩擦配合。

然后，第一动力源721可以驱动致动组73(包括第一致动件731和第二致动件732)朝向使得第一致动件731与导向台64脱离的反转方向转动，从而，安装机构7与孔支撑机构60脱离，进而向上提升整个安装机构7，使得安装机构7撤离转子内腔200a。也即，孔支撑装置6完成孔支撑机构60的支撑后，即可通过第二致动件733脱离导向台64以及第一致动件731远离活动件61而拆除安装机构7，从转子内腔200a中取出安装机构7。当转子内腔其他操作工装诸如上述限力装置100安装时，就可以通过与活动件61对接，而实现工装稳固安装。例如可以使得限力装置100进入转子内腔200a，孔支撑机构60构成限力装置100的支承单元1的一部分。

待限力操作完成之后，除孔支撑机构60以外，限力装置100的其他部分撤出转子内腔200a。可以通过安装机构7配合孔支撑机构60以进行孔支撑机构60的拆除。

首先可以使安装机构7的致动组73伸入转子内腔200a然后使其整体向下移动，并使得第一致动件731正对导向台64的卡槽64b且第二致动件732正对活动件61，直到安装机构7的第一致动件731伸入卡槽64b内为止，然后例如利用安装平台71将孔支撑装置6安装在转子200的上端处，进而通过第一动力源721的驱动使得致动组73(包括第一致动件731和第二致动件732)朝向使得第一致动件731与导向台64联接的正转方向转动，因而第一致动件731与导向台64联接，与此同时，第二动力源722带动第二致动件732下移，因而在第一动力源721的转动驱动作用下以及第二动力源722的下移驱动作用下，第二致动件732的内螺纹与活动件61的外螺纹螺合，从而第二致动件732与活动件61联接。联接后，第一动力源721不再输出动力，而第二动力源722则驱动第二致动件732带着与之联接的活动件61向上移动，从而使得顶撑件62沿径向向内收缩，与盘心孔H脱离，然后将安装机构7连带孔支撑机构60的孔支撑装置6整体抽出转子内腔200a。

在另一实施方式中，孔支撑装置6也可以包括四个独立的动力源，一个动力源可以驱动第一致动件731轴向移动，另一动力源可以驱动第一致动件731转动，又一动力源可以驱动第二致动件732轴向移动，再一动力源可以驱动第二致动件732转动。

回到图1至图6，参见图1，孔支撑机构60对应于筒形支架11的远离安装平台3的一端(图1中的下端)设置。参见图4，如上所述，孔支撑机构60适合于在盘心孔H内固定，孔支撑机构60对收放单元101进行支撑。

参见图6，活动件61为一圆形块。筒形支架11的下端(或者说，远离安装平台3的一端)沿轴向突出地设置多个顶接件110，顶接件110在活动件61的周向上夹持活动件61。具体地，筒形支架11的底板111的下侧延伸出若干个(图中，2个)顶接件110，顶接件110的内壁为与活动件61的外周契合的弧形面，并且顶接件110的内壁具有止动台阶110a。在一个实施方式中，顶接件110的内壁还可以设置有内螺纹以与活动件61的外螺纹配合，此时筒形支架11可以由后面将会描述动力组4的分度动力源41驱动而旋转，从而带动顶接件110旋转以与活动件61接合。当活动件61的上表面抵住止动台阶110a时，支承主体12便无法沿轴向D1移动，并且限制了筒形支架11下端的转动，从而起到反扭作用。当限力装置100安装到位时，顶接件110正好卡在活动件61外围，当螺母限力时，活动件61限制了顶接件110的周向转动，起到止转和反力作用。

参见图1，安装平台3的沿轴向D1的另一侧(图1中的上侧)安装有动力组4，又或者说，动力组4在安装平台3的相反于筒形支架11侧的一侧设置。动力组4为整个限力装置100的运动提供动力，动力组4也可实施为限力装置100的一部分。

例如，动力组4可以控制限力摆头2移动到待限力螺母M所在高度。参见图1，收放单元101相对于安装平台4可以沿轴向D1移动，进限力摆头2进行轴向移动。而动力组4包括升降动力源40，升降动力源40设置于安装平台4，升降动力源40驱动收放单元101轴向移动。例如，图示实施方式中，升降动力源40为旋转电机，通过相互配合的锥齿轮40a、40b传动，然后锥齿轮40b通过相互配合的丝杠40c和收放单元101上设置的螺母(未示出)传动，将旋转电机输出的旋转运动转变成收放单元101沿轴向D1的直线运动，从而将限力摆头2移动到待限力螺母M所在高度。图1中，升降动力源40包括沿周向设置的两个旋转电机。

例如，动力组4还可以控制限力摆头2的摆动。参见图1，动力组4包括驱动移动件5沿轴向D1移动的移动动力源42，。例如，图示实施方式中，移动动力源42为旋转电机，可以通过齿轮齿条传动而实现移动件5沿轴向D1的直线运动。

例如，动力组4还可以在一颗螺母限力完成后，控制限力摆头2旋转到下一颗螺母进行限力等。参见图1，收放单元101包括转动平台108，而筒形支架11相对于转动平台108可以转动，图中，筒形支架11连接到上筒部107，上筒部107穿过转动平台108的中心，可以相对于转动平台108转动。动力组4包括分度动力源41，分度动力源41安装于转动平台108，分度动力源41可以驱动上筒部107或者说筒形支架11转动。例如，图示实施方式中，分度动力源41为旋转电机，通过驱动相互啮合的分度齿轮也即图中的小齿轮41a和连接上筒部107的大齿轮41b而驱动筒形支架11相对于转动平台108转动，从而筒形支架11连带限力摆头2一起在伸入转子内腔200a以后可以转动。

此外，参见图1，动力组4还可以包括驱动对接驱动机构208的对接动力源43，例如，对接动力源43是旋转电机，通过齿轮齿条传动驱动对接驱动机构208的对接传动件281沿轴向D1移动。

上述的动力源等可以是电机、液压源或其他驱动装置，又或者多个电机、液压源或其他驱动装置的组合。

上述限力装置100用于转子内腔200a的连接螺母限力时，也即用于旋转透平机械转子内腔的工装时，限力装置100的安装平台3可以固定于转子内腔200a的入口B处，限力摆头2置入转子内腔200a的中心通道A，柱形空间S的径向尺寸应不大于转子内腔200a的中心通道A的径向尺寸。

实际操作时，可以如下进行：

首先将孔支撑机构60安装在转子内腔200a的盘心孔H上，上面已经描述了如何通过安装机构7将孔支撑机构60安装到转子内腔200a的盘心孔H然后拆除安装机构7；

然后在限力摆头2处于竖直延伸的状态下，或者，在限力装置100处于回缩状态下，将限力装置100吊装至竖直放置的转子轴上，动力组4的升降动力源40控制限力摆头2运动到指定高度，再通过动力组4的移动动力源42控制移动件5的轴向移动以控制限力摆头2从竖直延伸摆动到水平延伸的状态，也即摆动到限力装置100的摆出状态，使得限力摆头2的力矩输出件21位于待限力螺母M正下方；

然后可以通过升降动力源40驱动限力摆头2上移，使得待限力螺母M置于限力摆头2的作为力矩输入件21的限力套筒内；

动力组4的对接动力源43驱动对接驱动机构208，从而驱动对接机构201下移，以实现对接机构201的花键筒202与限力摆头2的输入传动件22对接；

限力动力源203通过花键筒202、输入传动件22以及传动齿轮210，将力矩传递到力矩输出件21，从而完成对螺母M的限力；

完成限力后，动力组4的升降动力源40驱动收放单元101连带限力摆头2下移，脱离螺母M；

在动力组4的分度动力源41的控制下，筒形支架11连带限力摆头2可以旋转到第二颗待限力螺母，对第二颗待限力螺母进行限力，如此往复，一直到完成所有螺母的限力。

限力装置100可以克服小入口限制，利用铰接结构在转子内腔大直径位置展开并进行操作，克服了狭窄不可见空间的限制，可以自动控制动力组，通过装置各自由度的准确控制，实现整个限力过程的自动化，从而可以提高转子组件的装配质量，相对于人工装配，自动化装置可以提高螺纹连接力矩控制的精度和多次装配的一致性，而且大大提高转子内腔螺纹连接装配的工作效率，大大减少操作人员的工作强度，工作人员不需要在强限制空间里盲目操作，仅需要简单的系统操作就可以完成以往复杂繁重的体力劳动。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种限力装置，其特征在于，包括：

支承单元，包括安装平台，还包括独立于所述安装平台的孔支撑机构，所述孔支撑机构适合于在孔内固定，所述孔支撑机构包括：

导向台；

活动件，相对于所述导向台设置成可轴向移动；及

多个联动构件，每个所述联动构件包括：

顶撑件，在所述导向台上设置成可径向移动；和

第二连杆，一端铰接于所述活动件，另一端铰接于所述顶撑件；

其中，所述顶撑件适合于与孔摩擦配合；

收放单元，包括筒形支架，所述筒形支架在所述安装平台的一侧设置，所述孔支撑机构对应于所述筒形支架的远离所述安装平台的一端设置，所述孔支撑机构对所述收放单元进行支撑，所述收放单元还包括：

移动件，设置成在所述筒形支架内可轴向移动，并延伸到所述安装平台；

第一连杆，一端铰接于所述移动件；和

支点部，设置在所述筒形支架的远离所述安装平台的一端；

限力摆头，包括：

力矩输出件，设置成可输出限力力矩；和

输入传动件，设置成可旋转并与所述力矩输出件可传动地连接；

所述限力摆头具有第一铰接位和第二铰接位，在所述第一铰接位，所述限力摆头与所述第一连杆的另一端铰接，在所述第二铰接位，所述限力摆头与所述收放单元的所述支点部铰接；以及

限力驱动单元，设置在所述筒形支架内可与所述限力摆头的所述输入传动件对接，以驱动所述输入传动件旋转；

其中，所述限力装置具有回缩状态和摆出状态，在回缩状态下，所述限力摆头位于一柱形空间内；在所述摆出状态下，所述限力摆头随着所述移动件的轴向移动而绕着所述第二铰接位与所述支点部之间的铰接轴线摆动从而朝向所述柱形空间外侧摆出，所述柱形空间由所述限力装置能进入的最小通道限定。

2.如权利要求1所述的限力装置，其特征在于，

所述收放单元设置成相对于所述安装平台可轴向移动，进而所述限力摆头进行轴向移动；

所述限力装置还包括驱动所述收放单元轴向移动的升降动力源，所述升降动力源设置于所述安装平台。

3.如权利要求1所述的限力装置，其特征在于，

所述限力驱动单元还包括：

限力动力源，包括输出轴；

对接机构；和

对接驱动机构，驱动所述对接机构轴向移动，以使所述对接机构可传动地连接在所述限力动力源的输出轴和所述输入传动件之间。

4.如权利要求3所述的限力装置，其特征在于，

所述对接机构包括：

连接轴，一端花键连接所述限力动力源的所述输出轴，另一端花键连接所述输入传动件；和

外筒，通过旋转轴承设置于所述连接轴外围；

所述对接驱动机构连接所述对接机构的所述外筒。

5.如权利要求1所述的限力装置，其特征在于，所述收放单元还包括驱动所述移动件轴向移动的移动动力源，所述移动动力源在所述安装平台的相反于所述筒形支架侧的一侧设置。

6.如权利要求1所述的限力装置，其特征在于，

所述收放单元还包括转动平台，所述筒形支架设置成相对于所述转动平台可转动；

所述限力装置还包括驱动所述筒形支架转动的分度动力源，所述分度动力源安装于所述转动平台。

7.如权利要求1所述的限力装置，其特征在于，

所述力矩输出件为限力套筒；

所述输入传动件与所述力矩输出件之间通过齿轮传动。

8.如权利要求1所述的限力装置，其特征在于，所述筒形支架远离所述安装平台的一端轴向突出设置多个顶接件，所述多个顶接件在所述活动件的周向上夹持所述活动件。

9.一种旋转透平机械转子内腔的工装，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的限力装置，所述限力装置的安装平台固定于转子内腔的入口处，所述限力摆头置入转子内腔的中心通道，所述柱形空间的径向尺寸不大于转子内腔的中心通道的径向尺寸。

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