CN112555349A - 一种转子平衡工艺轴及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转子平衡工艺轴及其组装方法，该转子平衡工艺轴包括焊接组合件和功能轴，功能轴沿其轴线开设有第一通孔；焊接组合件的后端穿过第一通孔，焊接组合件的后端插入在连接轴中；所述焊接组合件的前端插入至转子的后轴颈端孔中；该转子平衡工艺轴通过建立该转子的后轴颈支撑点，实现与平衡机的精确连接，完成该压气机转子的平衡工艺，保证其平衡结果准确，满足设计要求。使用该平衡工艺轴，解决了轴颈短，无支撑点不能直接与平衡机连接的转子部件的平衡难题，保证了科研该科研转子部件的顺利交付，该结构可推广应用于此类转子类零部件的平衡工艺。

Description

一种转子平衡工艺轴及其组装方法

【技术领域】

本发明属于航空发动机装配检验技术领域，涉及一种转子平衡工艺轴及其组装方法。

【背景技术】

转子部件的平衡一直是发动机装配中的一个关键环节，转子平衡结果的准确性直接影响发动机试车性能。某科研新机压气机转子结构图如图1所示，转子的后轴颈设计在二级整体叶盘的轮毂上，当装上三级整体叶盘后，后轴颈沿轴向伸出距离很短，无支撑轴，也无法直接与平衡机连接。如何实现该转子部件的平衡成了该科研机迫切解决的一项难题。后轴颈结构示意图如图2和图3所示。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种转子平衡工艺轴及其组装方法，以解决现有技术中该转子部件的后轴颈无支撑轴，难以实现该转子部件平衡的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种转子平衡工艺轴，包括焊接组合件和功能轴，功能轴沿其轴线开设有第一通孔；焊接组合件的后端穿过第一通孔，焊接组合件的前端插入在连接轴中；所述焊接组合件的后端插入至转子的后轴颈的端孔中；所述第一通孔的侧壁和转子的后轴颈外壁花键配合；焊接组合件和功能轴固定连接，功能轴和连接轴固定连接。

本发明的进一步改进在于，所述焊接组合件包括支柱，支柱上焊接有压板；支柱通过第一螺母和压盖连接，第一螺母旋紧，固定压盖和支柱。

优选的，所述压板截面的边部包括两个镜像对称的直线边和两个镜像对称的弧线边，直线边的长度大于弧线边。

优选的，所述支柱的前端截面为外六方形状。

优选的，所述功能轴和焊接组合件通过第二螺母固定连接。

优选的，所述功能轴的侧壁上开设有止动孔，止动孔的轴线和功能轴的轴线垂直。

优选的，所述连接轴沿其轴线开设有第二通孔，焊接组合件插入在第二通孔中。

优选的，所述连接轴开设有第三通孔，第三通孔的轴线和连接轴的轴线垂直。

优选的，所述功能轴和连接轴通过若干个螺钉固定连接。

一种上述的转子平衡工艺轴的组装方法，包括以下步骤：

步骤1，通过安装扶手将焊接组合件的前端插入至转子的后轴颈的端孔中，旋转焊接组合件90°后，拧紧焊接组合件和转子；

步骤2，将功能轴穿过焊接组合件，功能轴套装在转子的后轴颈的外部；

步骤3，将连接轴套装在焊接组合件的外部，将连接轴和功能轴固定连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种转子平衡工艺轴，该转子平衡工艺轴包括焊接组合件和功能轴，功能轴沿其轴线开设有第一通孔；焊接组合件的后端穿过第一通孔，焊接组合件的后端插入在连接轴中；所述焊接组合件的前端插入至转子的后轴颈端孔中；该转子平衡工艺轴通过建立该转子的后轴颈支撑点，实现与平衡机的精确连接，完成该压气机转子的平衡工艺，保证其平衡结果准确，满足设计要求。使用该平衡工艺轴，解决了轴颈短，无支撑点不能直接与平衡机连接的转子部件的平衡难题，保证了科研该科研转子部件的顺利交付，该结构可推广应用于此类转子类零部件的平衡工艺。

本发明还公开了一种转子平衡工艺轴的组装方法，包括三步，将焊接组合件的前端插入至转子的后轴颈端孔中，拧紧焊接组合件和转子后；将功能轴穿过焊接组合件，功能轴套装在转子的后轴颈外部；将连接轴套装在焊接组合件的外部，将连接轴和功能轴固定连接。完成了整个转子平衡工艺轴的组装。

【附图说明】

图1为转子结构示意图；

图2为转子后轴颈放大图；

图3为转子后轴颈后端面视图；

图4为本发明平衡工艺轴结构示意图；

图5为焊接组合件；其中，(a)图为A向视图；(b)图为侧视图

图6为安装扶手的结构示意图；其中，(a)图为俯视图；(b)图为侧视图；(c)图为剖视图；

图7为功能轴示意图；其中，(a)图为剖视图；(b)图为主视图；(c)图为局部花键图；

图8为连接轴示意图；其中，(a)图为剖视图；(b)图为侧视图；

图9为止动杆的结构示意图；

其中：1-功能轴；2-焊接组合件；3-压盖；4-连接轴；5-安装扶手；6-第一螺母；7-第一垫圈；8-第二垫圈；9-第二螺母；10-螺钉；11-止动杆；14-压板；15-支柱；16-基础轴；17-止动孔；18-第一通孔；19-第二通孔；20-第三通孔；21-后轴颈；15-1-第一部分；15-2-第二部分；15-3-第三部分；15-4-第四部分；18-1-第五部分；18-2-第六部分；18-3-第七部分；18-4-第八部分；19-1-第九部分；19-2-第十部分；19-3-第十一部分。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明公开了一种转子平衡工艺轴，该转子平衡工艺轴包括功能轴1、焊接组合件2、压盖3、连接轴4、安装扶手5、第一螺母6、第一垫圈7、第二垫圈8、第二螺母9、螺钉10、止动杆11、压板14、支柱15、基础轴16、止动孔17和第一通孔18。

参见图4，该转子平衡工艺轴包括焊接组合件2，参见图5，焊接组合件2包括压板14和支柱15，支柱15分为直径不同的四个部分，从其前端面至后端面依次为第一部分15-1、第二部分15-2、第三部分15-3和第四部分15-4，其中第二部分15-2的直径最大，第二部分15-2的部分大于第三部分15-3和第一部分15-1的直径，第三部分15-3的直径大于第四部分15-4的直径15-4，参见图5中的(a)图，第四部分15-4为的截面为外六方结构。第一部分15-1上套装有压板14，压板14和第一部分15-1为焊接组合，压板14的后端面和第二部分15-2接触。压板14为的中间开设有孔洞，使得压板14能够套装在第二部分15-2上，压板14的相对的两个边为直线，另外的两个相对的边为弧度相同的弧线，两个弧线相对于压板14的中心线镜像对称。两个直线边的长度长于弧线的长度，使得整个压板14为扁平状。

所述焊接组合件2上套装有压盖3，压盖3套装在第二部分15-2上，压盖3通过第一螺母6拧紧在支柱15上，第一螺母6和压盖3的后端面接触；上述的压盖3、第一螺母6和焊接组合件2组成了基础轴16。如图4中，黑色实线圈出的部分。

基础轴16套装在功能轴1中，功能轴1中开设有同轴的第一通孔18，所述第一通孔18包括直径不同的四个部分，从第一通孔18的后端向前端为依次连接的第五部分18-1、第六部分18-2、第七部分18-3和第八部分18-4，这四个部分的直径依次缩小；参见图7基础轴16从第一通孔18的后端穿入，支柱15的前端穿出第一通孔18，焊接组合件2的后端在第六部分18-2中。基础轴16和功能轴1通过第二螺母9、第一垫圈7和第二垫圈8固定连接，具体的第二螺母9套装在第三部分15-3上，和第三部分15-3螺纹连接旋紧，使得基础轴16和功能轴1固定连接，第一垫圈7和第二垫圈8在功能轴1的后端面和第一垫圈7之间。功能轴1的侧壁上开设有止动孔17，止动孔17的轴线和功能轴1的轴线垂直，通用工具芯棒插在止动孔17中止动功能轴1，拧紧螺钉10。

参见图8为连接轴4的结构示意图，连接轴4中开设有同轴的第二通孔19，从第二通孔19的前端面向后端面方向，第二通孔19分为三部分，依次为第九部分19-1、第十部分19-2和第十一部分19-3，第九部分19-1的直径大于第十部分19-2，第十部分19-2的直径大于第十一部分19-3；所述连接轴4还开设有贯穿其径向的第三通孔20，第三通孔20和第二通孔19的轴线垂直。连接轴4的外部同为阶梯状，前部分的后端面设置有若干个螺纹孔，每一个螺纹孔配装一个螺钉10，螺钉10和螺纹孔配合，进一步连接功能轴1和连接轴4，优选的螺钉10的数量为6个。

参见图9，止动杆11通过穿过第三通孔20拧紧连接轴4和功能轴1，止动杆11穿过第三通孔20，止动杆11可以人手抓持，可以将整个转子止动，目的是为安装转子前轴颈轴承压紧螺母提供反作用力。

上述装置的组装过程为：

步骤一、基础轴16的建立

以焊接组合件2、压盖3、支柱6、实现从转子内腔向外建立一伸出基础轴16。焊接组合件2的由压板14和支柱15焊接而成。如图5所示，如果压板14选圆形，将无法穿过转子的后轴颈21，压板14选用窄条状，支柱15两处外径的同心度要求控制在0.005mm以内。使用时穿过带有豁口的后轴颈21后旋转90度，与转子轴颈孔内台阶端面靠紧，再从支柱15另一端穿入压盖3和第一螺母6，使得压盖3和第一螺母6均套装在支柱15上，焊接组合件2、转子和压盖3被第一螺母6拧紧固定，同时形成基础轴16，所述基础轴16包括焊接组合件2、压盖3和第一螺母6。

为了保证新建立的基础轴16能与转子外颈同轴度要求，设计了安装扶手5如图6所示，使用时安装扶手5穿在焊接组合件2的外径上，保证安装扶手5的半圆与转子轴颈外径贴合后，再拧紧第一螺母6，用压板14压紧轴颈的前端面，实现引出基础轴16的建立。拧紧螺母6时由于无法止动，在焊接组合件2的尾端设计了外六方，即支柱15的后端为外六方结构，通过反作用力止动。安装扶手5最重要的作用是保证后面的功能轴顺利与基础轴16连接，避免功能轴与基础轴16装配干涉，又保证了两轴的同轴度要求。

步骤二、功能轴的建立

为了实现扭矩的传递，需建立功能轴1，如图7所示，在功能轴1上设计内花键，使其与转子的后轴颈21外花键配合传动扭矩，其内径D与转子轴颈外径配合，保证其与转子的同轴度要求。然后通过第二螺母9、第一垫圈7和第二垫圈8将功能轴1固定在基础轴16上，拧紧螺母9时由于无法止动，在焊接组合件2的尾端设计了外六方，即支柱15的外端后端为外六方结构，通过反作用力止动。

步骤三、连接轴的建立

通过上述步骤一、步骤二实现了转子后轴颈21的延长，连接轴4是为了实现轴与平衡机输出轴万向节的连接，如图8所示。

连接轴4前端内孔台阶外径与功能轴1的尾端配合，保证两轴的同心度要求，通过螺钉10将两轴连接，用通用工具芯棒插入止动孔17来止动功能轴，拧紧螺钉10即可。通过联接轴尾端设计实现了和平衡机输出轴万向节连接。

平衡工艺轴的连接轴4上开设一止动用通孔，转子前轴颈上安装轴承压紧螺母时，将止动杆11插入至平衡工艺轴止动用通孔中提供拧紧轴承压紧螺母的反作用力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种转子平衡工艺轴，其特征在于，包括焊接组合件(2)和功能轴(1)，功能轴(1)沿其轴线开设有第一通孔(18)；焊接组合件(2)的后端穿过第一通孔(18)，焊接组合件(2)的前端插入在连接轴(4)中；所述焊接组合件(2)的后端插入至转子的后轴颈(21)的端孔中；所述第一通孔(18)的侧壁和转子的后轴颈(21)外壁花键配合；焊接组合件(2)和功能轴(1)固定连接，功能轴(1)和连接轴(4)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种转子平衡工艺轴，其特征在于，所述焊接组合件(2)包括支柱(15)，支柱(15)上焊接有压板(14)；支柱(15)通过第一螺母(6)和压盖(3)连接，第一螺母(6)旋紧，固定压盖(3)和支柱(15)。

3.根据权利要求2所述的一种转子平衡工艺轴，其特征在于，所述压板(14)截面的边部包括两个镜像对称的直线边和两个镜像对称的弧线边，直线边的长度大于弧线边。

4.根据权利要求2所述的一种转子平衡工艺轴，其特征在于，所述支柱(15)的前端截面为外六方形状。

5.根据权利要求1所述的一种转子平衡工艺轴，其特征在于，所述功能轴(1)和焊接组合件(2)通过第二螺母(9)固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种转子平衡工艺轴，其特征在于，所述功能轴(1)的侧壁上开设有止动孔(17)，止动孔(17)的轴线和功能轴(1)的轴线垂直。

7.根据权利要求1所述的一种转子平衡工艺轴，其特征在于，所述连接轴(4)沿其轴线开设有第二通孔(19)，焊接组合件(2)插入在第二通孔(19)中。

8.根据权利要求1所述的一种转子平衡工艺轴，其特征在于，所述连接轴(4)开设有第三通孔(20)，第三通孔(20)的轴线和连接轴(4)的轴线垂直。

9.根据权利要求1所述的一种转子平衡工艺轴，其特征在于，所述功能轴(1)和连接轴(4)通过若干个螺钉(10)固定连接。

10.一种权利要求1所述的转子平衡工艺轴的组装方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，通过安装扶手(5)将焊接组合件(2)的前端插入至转子的后轴颈(21)的端孔中，旋转焊接组合件(2)90°后，拧紧焊接组合件(2)和转子；

步骤2，将功能轴(1)穿过焊接组合件(2)，功能轴(1)套装在转子的后轴颈(21)的外部；

步骤3，将连接轴(4)套装在焊接组合件(2)的外部，将连接轴(4)和功能轴(1)固定连接。

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