CN113021247B - 涡轮转子的压装装置及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮转子的压装装置及安装方法。该涡轮转子的压装装置包括基座，包括底座和支撑柱，支撑柱形成于底座的中心位置，支撑柱垂直于底座；托台，与支撑柱配合，托台能沿支撑柱上升或下降，涡轮盘适于固定在托台的外缘端部；支撑组件，设置在底座上，支撑组件包括一支撑环，支撑环间隔环绕在支撑柱外且能围绕支撑柱转动，支撑环用于支撑涡轮叶片。本发明提出了一种涡轮转子的压装装置及安装方法，整体操作方便，能提升涡轮转子的装配效率且能减少损伤。

Description

涡轮转子的压装装置及安装方法

技术领域

本发明涉及航空发动机中的涡轮转子的安装技术领域，尤其涉及一种涡轮转子的压装装置及安装方法。

背景技术

图1示出了涡轮转子的局部示意图。如图所示，涡轮转子100的结构主要由涡轮叶片101和涡轮盘102通过涡轮叶片101上的榫头103和涡轮盘102上的榫槽104相互接插固定连接。该种型号的发动机为提高涡轮转子100中涡轮叶片101强度，采用带冠设计，涡轮叶片101的叶冠105呈锯齿状，装配时涡轮叶片101的叶根榫头103插入涡轮盘102的直齿榫槽104中，相邻涡轮叶片101的叶冠105锯齿之间相互咬合。常规的，这类涡轮叶片101无法逐一安装，需采用整体安装的方式。在传统装配过程中首先将所有涡轮叶片101整体摆放在涡轮盘102的直齿榫槽104附近，再采用螺旋式逐一敲击的方式实现涡轮叶片101的安装。涡轮叶片101进入直齿榫槽104的进给量受敲击力度的影响，较难控制，涡轮叶片101进给量一旦过大，将导致涡轮叶片101锯齿卡滞，使得后续涡轮叶片101难以装入直齿榫槽104中。由于叶根榫头103尺寸较小，手工敲击时容易敲击到涡轮叶片101上的其他部位，导致涡轮叶片101损伤。且由于涡轮叶片101每次下压的行程有限，需反复循环敲打多次后才能将涡轮叶片安装到位。

传统的敲击式装配方式费力耗时，容易损坏涡轮叶片101，难以保证涡轮转子100的装配质量和效率。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种涡轮转子的压装装置及安装方法，适用于涡轮转子的装配，整体操作方便，能提升涡轮转子的装配效率且能减少损伤。

具体地，本发明提出了一种涡轮转子的压装装置，压装装置，所述涡轮转子包括能相互接插配合固定的涡轮叶片和涡轮盘，所述压装装置包括：

基座，包括底座和支撑柱，所述支撑柱形成于所述底座的中心位置，所述支撑柱垂直于所述底座；

托台，与所述支撑柱配合，所述托台能沿所述支撑柱上升或下降，所述涡轮盘适于固定在所述托台的外缘端部；

支撑组件，设置在所述底座上，所述支撑组件包括一支撑环，所述支撑环间隔环绕在所述支撑柱外且能围绕所述支撑柱转动，所述支撑环用于支撑所述涡轮叶片。

根据本发明的一个实施例，在所述基座周边向上形成多个支撑臂，所述支撑臂的顶部支承所述支撑环且与所述支撑环转动配合，以使所述支撑环能围绕所述支撑柱转动。

根据本发明的一个实施例，所述支撑组件还包括支撑引导杆和垫板，在所述支撑环上开设有引导孔，所述垫板设置在所述支撑环的底部和所述支撑臂的顶部之间，所述支撑引导杆向下穿入所述引导孔内，所述支撑引导杆的底部抵靠在所述垫板的顶面上，所述支撑引导杆的顶部用于支承所述涡轮叶片的榫头；

所述垫板能向所述支撑环的外围移动一设置距离，以使所述支撑引导杆能沿所述引导孔下行至其底部抵靠在所述支撑臂的顶面上。

根据本发明的一个实施例，在所述支撑引导杆的底部抵靠在所述垫板的顶面上时，所述支撑引导杆的顶部用于支撑所述涡轮叶片的榫头，所述涡轮叶片的前缘板端面抵靠在所述支撑环的顶部。

根据本发明的一个实施例，在所述支撑引导杆的底部抵靠在所述支撑臂的顶面上时，所述支撑引导杆的顶部脱离所述涡轮叶片的榫头，所述涡轮叶片的前缘板端面抵靠在所述支撑环的顶部。

根据本发明的一个实施例，还包括升降装置，所述升降装置包括一驱动螺母，设置在所述支撑柱上，所述托台呈环形，所述托台的内壁与所述驱动螺母螺纹配合，转动所述驱动螺母使托台上升或下降。

根据本发明的一个实施例，还包括引导杆，所述托台上开设有定位孔，所述引导杆的一端穿过所述定位孔并固定在所述底座上，所述引导杆垂直于所述底座，用于限制所述托台相对所述支撑柱转动。

根据本发明的一个实施例，在所述驱动螺母的顶部固定设置有扳杆，转动所述扳杆以带动所述驱动螺母跟随转动。

本发明还提供了一种涡轮转子的安装方法，利用前述的压装装置，所述安装方法包括：

步骤S1：将所述涡轮叶片安装到所述支撑环上形成一叶片环；

步骤S2：将所述涡轮盘固定到所述托台上；

步骤S3：下降所述托台，以使所述涡轮盘的榫槽与所述涡轮叶片的榫头接插固定。

根据本发明的一个实施例，在步骤S3中，还包括旋转所述支撑环，以使所述涡轮盘的榫槽与所述涡轮叶片的榫头上下对应。

本发明提供的一种涡轮转子的压装装置及安装方法，将涡轮盘的榫槽从上至下压入涡轮叶片的榫头，使两者接插配合固定，整体操作方便，能提升涡轮转子的装配效率且能减少损伤。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

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例，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示出了涡轮转子的局部示意图。

图2示出了本发明一个实施例的压装装置的使用状态图。

图3示出了本发明一个实施例的压装装置的局部示意图。

图4是图3的局部放大示意图。

图5示出了本发明一个实施例的安装方法的流程图。

图6示出了本发明一个实施例的装配过程示意图一。

图7示出了本发明一个实施例的装配过程示意图二。

其中，上述附图包括以下附图标记：

涡轮转子 100 涡轮叶片 101

涡轮盘 102 榫头 103

隼槽 104 叶冠 105

前缘板端面 106

压装装置 200 基座 201

托台 202 支承组件 203

底座 204 支撑柱 205

支撑环 206

支撑臂 208 支撑引导杆 209

垫板 210 抽头 211

引导杆 212 升降装置 213

驱动螺母 214 扳杆 215

压紧螺母 216 压环 217

螺栓 218

装配方法 300

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。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图2示出了本发明一个实施例的压装装置的使用状态图。图3示出了本发明一个实施例的压装装置的局部示意图。图4是图3的局部放大示意图。如图所示，涡轮转子100包括能相互接插配合固定的涡轮叶片101和涡轮盘102。用于涡轮转子100装配的压装装置200包括基座201、托台202和支撑组件203。

其中，基座201包括底座204和支撑柱205。支撑柱205形成于底座204的中心位置，该支撑柱205垂直于底座204。

托台202与支撑柱205配合，托台202能沿支撑柱205上升或下降。涡轮盘102适于固定在托台202的外缘端部。容易理解的，在涡轮转子100的装配过程中，托台202的升降能带动涡轮盘102升降。

支撑组件203设置在底座204上。支撑组件203包括一支撑环206，支撑环206间隔环绕在支撑柱205外且能围绕支撑柱205转动。该支撑环206用于支撑涡轮叶片101。需要说明的是，在支撑环206上设置浅槽，浅槽的形状与涡轮叶片101的前缘板端面106的形状配合，该浅槽基本实现叶片的轴向固定与周向固定，并保证涡轮叶片101摆放间距均匀。装配过程中，使涡轮盘102的隼槽104和涡轮叶片101的榫头103上下对齐，启动托台202下行，带动涡轮盘102的隼槽104压入到对应的涡轮叶片101的榫头103上，使两者接插配合固定。

本发明提供的一种涡轮转子100的压装装置200，可以将涡轮盘102压入到涡轮叶片101中，相对于传统装配操作中将涡轮叶片101压入到涡轮盘102的敲击式装配方式，能有效提高涡轮转子100的装配效率且涡轮叶片101不宜损伤。

较佳地，在基座201周边向上形成多个支撑臂208。支撑臂208主要用于承载支撑组件203。支撑臂208的顶部支承支撑环206且能与支撑环206转动配合，以使支撑环206能以支撑柱205为转动中心进行旋转。支撑环206带动其上设置的涡轮叶片101转动，以调整涡轮叶片101和涡轮盘102的相对位置，使两者的榫头103和隼槽104相互对应。

较佳地，支撑组件203还包括支撑引导杆209和垫板210。在支撑环206上开设有引导孔，垫板210设置在支撑环206的底部和支撑臂208的顶部之间，支撑引导杆209向下穿入引导孔内，支撑引导杆209的底部抵靠在垫板210的顶面上，支撑引导杆209的顶部能用于支承涡轮叶片101的榫头103。垫板210能向支撑环206的外围移动一设定距离。具体来说，垫板210可以沿支撑环206的半径方向向外移动。垫板210整体成环状，可以由多个相同的扇形构件拼接形成一环状部件。垫板210的顶面和底面分别与支撑环206和支撑臂208光滑接触，方便与两者滑动配合。如图所示，垫板210上远离支撑柱205的一端还设有一抽头211，拉动该抽头211，使垫板210能相对支撑环206和支撑臂208向外移出一设定距离。当缺乏垫板210支撑时，支撑引导杆209能沿引导孔下行，直至支撑引导杆209的底部抵靠在支撑臂208的顶面上。

较佳地，在支撑引导杆209的底部抵靠在垫板210的顶面上时，支撑引导杆209的顶部用于支撑涡轮叶片101的榫头103，涡轮叶片101的前缘板端面106抵靠在支撑环206的顶部。

较佳地，在支撑引导杆209的底部抵靠在支撑臂208的顶面上时，由于垫板210外移，支撑引导杆209向下移动，使得支撑引导杆209的顶部脱离涡轮叶片101的榫头103，仅依靠涡轮叶片101的前缘板端面106抵靠在支撑环206的顶部。

较佳地，压装装置200还包括引导杆212。回转至图2，托台202上开设有定位孔，引导杆212的一端穿过定位孔并固定到底座204上，引导杆212垂直于底座204。当托台202上下升降移动时，引导杆212用于限制托台202相对支撑柱205转动。

较佳地，压装装置200还包括一升降装置213。参考图3，该升降装置213包括一驱动螺母214，设置在支撑柱205上。托台202呈环形，环绕驱动螺母214设置，且托台202的内壁与驱动螺母214的外壁螺纹配合。转动驱动螺母214，能使驱动托台202上升或下降。更佳地，在驱动螺母214的顶部固定设置有扳杆215，转动扳杆215以带动驱动螺母214跟随转动。设置扳杆215以方便驱动该驱动螺母214，省时省力。

较佳地，在驱动螺母214的顶部设有压紧螺母216。压紧螺母216用于固定驱动螺母214以限制其上移。

较佳地，压装装置200还包括压环217和螺栓218。压环217通过螺栓218固定在托台202上，压环217与托台202配合用于卡固涡轮盘102。如图4所示，压环217的外缘和托台202的外侧一端相互配合，相当于形成一个抓手，用来卡固涡轮盘102，以使装配过程中，涡轮盘102的升降运行更稳定，提升装配效率。

本发明还提供了涡轮转子100的安装方法300。图5示出了本发明一个实施例的安装方法300的流程图。图6示出了本发明一个实施例的装配过程示意图一。图7示出了本发明一个实施例的装配过程示意图二。该安装方法300采用前述的压装装置200，具体包括：

步骤S1：将涡轮叶片101安装到支撑环206上，每个涡轮叶片101的前缘板端面106与支撑环206的顶面配合固定，涡轮叶片101依序安装在支撑环206上形成一整个叶片环。

步骤S2：将涡轮盘102固定到托台202上。可以通过压环217和螺栓218将涡轮盘102卡固到托台202上，使涡轮盘102的榫槽与涡轮叶片101的榫头103上下对应。

步骤S3：下降托台202，以使涡轮盘102的榫槽与涡轮叶片101的榫头103接插固定。

较佳地，在步骤S3中，当涡轮盘102的榫槽与涡轮叶片101的榫头103上下靠近时，旋转支撑环206，以使涡轮盘102的榫槽与涡轮叶片101的榫头103在围绕支撑柱205的转动方向上，榫槽和榫头103上下一一对应。接着，可以继续下降托台202，将榫槽压入到榫头103中，使两者接插配合固定。

以下结合所有附图来具体描述利用压装装置200来装配涡轮转子100的过程。

1、参考图3、4、7，将涡轮叶片101安装到支撑环206上，每个涡轮叶片101的前缘板端面106与支撑环206的顶面配合固定，涡轮叶片101依序安装在支撑环206上，相邻涡轮叶片101的叶冠105锯齿之间相互咬合，形成一整个叶片环。支撑引导杆209的顶部同样设有槽孔，与涡轮叶片101的榫头103配合，用支撑组件203支撑起涡轮叶片101，使涡轮叶片101水平布置。

2、将涡轮盘102固定到托台202上。通过压环217和螺栓218将涡轮盘102卡固到托台202上，涡轮盘102水平布置，使涡轮盘102的隼槽104与涡轮叶片101的榫头103上下对应。需要说明的是，一般来说，在压装装置200上设置涡轮盘102和涡轮叶片101并无先后顺序，只是依照由下往上的安装顺序先安装涡轮叶片101，相对较为便利。

3、通过扳杆215带动驱动螺母214转动，驱动螺母214与托台202螺纹配合，托台202下行。其中，托台202和支撑环206同轴，涡轮盘102和涡轮叶片101均以支撑柱205为轴心。为防止升降过程中涡轮盘102发生转动，采用引导杆212进行限转，保证涡轮盘102随支撑柱205上下垂直移动。

4、当涡轮盘102的榫槽与涡轮叶片101的榫头103上下靠近或即将接触时，停止转动驱动螺母214。旋转支撑环206，带动整个叶片环围绕支撑柱205转动，以使涡轮叶片101的榫头103与涡轮盘102的榫槽上下一一对应。

5、在本方法中可以采用两段压装方法，在第一段压装过程中，转动驱动螺母214，托台202继续下行，涡轮叶片101由支撑环206支承，支撑引导杆209的顶部与榫头103配合作为压装的着力点。参考图4，涡轮盘102下行，涡轮盘102的隼槽104部分压入到涡轮叶片101的榫头103中，完成第一段压装。

6、参考图6，在第二段压装过程中，向外拉动垫板210的抽头211，使垫板210整体向外移出一设定距离。垫板210仍然保持在支撑臂208和支撑环206之间。由于没有垫板210支撑，支撑引导杆209能沿引导孔下行，直至支撑引导杆209的底部抵靠在支撑臂208的顶面上。在支撑引导杆209的底部抵靠在支撑臂208的顶面上时，支撑引导杆209向下移动，使得支撑引导杆209的顶部脱离涡轮叶片101的榫头103，此时仅依靠涡轮叶片101的前缘板端面106作为第二段压装的着力点，前缘板端面106抵靠在支撑环206的顶部。再次转动驱动螺母214，托台202继续下行，直至涡轮盘102的隼槽104与涡轮叶片101的榫头103完全接插固定，完成第二段压装。

通过本发明采用涡轮盘动涡轮叶片不动的安装方式来实现涡轮转子的整体压装，并结合压装装置的使用，来提高叶片装配质量与效率。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (8)

1.涡轮转子的压装装置，所述涡轮转子包括能相互接插配合固定的涡轮叶片和涡轮盘，所述压装装置包括：

基座，包括底座和支撑柱，所述支撑柱形成于所述底座的中心位置，所述支撑柱垂直于所述底座；

托台，与所述支撑柱配合，所述托台能沿所述支撑柱上升或下降，所述涡轮盘适于固定在所述托台的外缘端部；

支撑组件，设置在所述底座上，所述支撑组件包括一支撑环，所述支撑环间隔环绕在所述支撑柱外且能围绕所述支撑柱转动，所述支撑环用于支撑所述涡轮叶片；

其中，在所述基座周边向上形成多个支撑臂，所述支撑臂的顶部支承所述支撑环且与所述支撑环转动配合，以使所述支撑环能围绕所述支撑柱转动；

所述支撑组件还包括支撑引导杆和垫板，在所述支撑环上开设有引导孔，所述垫板设置在所述支撑环的底部和所述支撑臂的顶部之间，所述支撑引导杆向下穿入所述引导孔内，所述支撑引导杆的底部抵靠在所述垫板的顶面上，所述支撑引导杆的顶部用于支承所述涡轮叶片的榫头；所述垫板能向所述支撑环的外围移动一设定距离，以使所述支撑引导杆能沿所述引导孔下行至其底部抵靠在所述支撑臂的顶面上。

2.如权利要求1所述的涡轮转子的压装装置，其特征在于，在所述支撑引导杆的底部抵靠在所述垫板的顶面上时，所述支撑引导杆的顶部用于支撑所述涡轮叶片的榫头，所述涡轮叶片的前缘板端面抵靠在所述支撑环的顶部。

3.如权利要求1所述的涡轮转子的压装装置，其特征在于，在所述支撑引导杆的底部抵靠在所述支撑臂的顶面上时，所述支撑引导杆的顶部脱离所述涡轮叶片的榫头，所述涡轮叶片的前缘板端面抵靠在所述支撑环的顶部。

4.如权利要求1所述的涡轮转子的压装装置，其特征在于，还包括升降装置，所述升降装置包括一驱动螺母，设置在所述支撑柱上，所述托台呈环形，所述托台的内壁与所述驱动螺母螺纹配合，转动所述驱动螺母使托台上升或下降。

5.如权利要求1所述的涡轮转子的压装装置，其特征在于，还包括引导杆，所述托台上开设有定位孔，所述引导杆的一端穿过所述定位孔并固定在所述底座上，所述引导杆垂直于所述底座，用于限制所述托台相对所述支撑柱转动。

6.如权利要求4所述的涡轮转子的压装装置，其特征在于，在所述驱动螺母的顶部固定设置有扳杆，转动所述扳杆以带动所述驱动螺母跟随转动。

7.一种涡轮转子的安装方法，利用权利要求1所述的涡轮转子的压装装置，其特征在于，所述安装方法包括：

步骤S1：将所述涡轮叶片安装到所述支撑环上形成一叶片环；

步骤S2：将所述涡轮盘固定到所述托台上；

步骤S3：下降所述托台，以使所述涡轮盘的榫槽与所述涡轮叶片的榫头接插固定。

8.如权利要求7所述的涡轮转子的安装方法，其特征在于，在步骤S3中，还包括旋转所述支撑环，以使所述涡轮盘的榫槽与所述涡轮叶片的榫头上下对应。

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