CN113370153B - 一种力矩放大式螺母拆卸装置 - Google Patents

Abstract

一种力矩放大式螺母拆卸装置，包括止动套筒、力矩倍增器、传动套筒、拆卸头、以及用于架设在涡轮压气机外壳体端面上的支架；所述止动套筒固定设置在支架的中间位置处；止动套筒下端设置有鼓筒轴止动结构用于与涡轮压气机中鼓筒轴连接以限制鼓筒轴转动；所述力矩倍增器设置在所述止动套筒的上方，所述力矩倍增器与所述止动套筒之间设置有旋转限制结构用于限制力矩倍增器相对于止动套筒发生转动；所述传动套筒可转动安装在所述止动套筒的内腔中；所述传动套筒的上端与所述力矩倍增器的输出轴连接；所述拆卸头的上端与所述传动套筒的下端连接，在所述拆卸头下端的外圆柱面上设置有多个花键齿用于与涡轮压气机上待拆卸螺母内壁上的花键结构相配合。

Description

一种力矩放大式螺母拆卸装置

技术领域

本发明涉及一种螺母拆卸装置，尤其涉及一种力矩放大式螺母拆卸装置，用于拆卸航空发动机中涡轮压气机的螺母。

背景技术

在航空发动机装配过程中，现场需要使用工具分解涡轮压气机的螺母，由于受到涡轮压气机上压力的影响，导致该螺母拆卸时所需的松脱力极大，经测试所需松脱力扭矩为3000N·M左右。由于没有专用的拆卸工具，如此大的扭矩使得员工拆卸时经常使用很长的杠杆两人一推一拉的方进行拆卸，劳动强度及安全风险极大；另外由于操作空间狭小，导致操作困难，效率低。另外，在拆卸过程中由于涡轮压气机中鼓筒轴容易与待拆卸螺母发生同时转动，造成拆卸不便。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种力矩放大式螺母拆卸装置，旨在解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种力矩放大式螺母拆卸装置，包括：止动套筒、力矩倍增器、传动套筒、拆卸头、以及用于架设在涡轮压气机外壳体端面上的支架；

所述止动套筒固定设置在所述支架的中间位置处；所述止动套筒下端设置有鼓筒轴止动结构用于与涡轮压气机中鼓筒轴连接以限制鼓筒轴转动；

所述力矩倍增器设置在所述止动套筒的上方，所述力矩倍增器与所述止动套筒之间设置有旋转限制结构用于限制力矩倍增器相对于止动套筒发生转动；

所述传动套筒可转动安装在所述止动套筒的内腔中；所述传动套筒的上端与所述力矩倍增器的输出轴连接；

所述拆卸头的上端与所述传动套筒的下端连接，在所述拆卸头下端的外圆柱面上设置有多个花键齿用于与涡轮压气机上待拆卸螺母内壁上的花键结构相配合。

优选地，所述鼓筒轴止动结构为设置在所述止动套筒下端的外圆柱面上渐开线花键，所述渐开线花键与涡轮压气机中鼓筒轴内壁上的花键相匹配。

优选地，所述旋转限制结构包括止动齿圈和设置在止动套筒上端面上的止动块；所述止动块的数量为多块，呈环形间隔分布在止动套筒的上端面上；在所述止动齿圈的外柱面上间隔设置有多个止动外齿卡在相邻止动块之间的间隔上；在所述止动齿圈的内孔面上均布有多个止动内齿，所述止动内齿与所述力矩倍增器下端的止动齿相配合。

优选地，所述支架包括支撑环、以及设置在支撑环两侧的支臂；所述支撑环和支臂为一体式成型结构；在所述支臂上设置有多个减轻孔；所述止动套筒穿设在支撑环的内孔上；所述支臂的端面向下翻折形成折弯连接部用于与涡轮压气机外壳体端面连接。

优选地，在所述止动套筒上端设置有环状的耳板；所述耳板通过螺钉连接固定在所述支架上。

优选地，所述拆卸头的上端插设在所述传动套筒下端的内孔上，在所述传动套筒与拆卸头连接位置处插设有多个圆柱销。

优选地，该力矩放大式螺母拆卸装置还包括用于将所述拆卸头卡紧在待拆卸螺母上的卡接机构，所述卡接机构包括转接头、圆盘、扳手、以及多个滑动挡块；所述转接头可转动安装在所述拆卸头的内腔中；在所述转接头的下端面上设置有圆盘连接轴向下延伸穿过拆卸头的底壁与所述圆盘连接用于带动圆盘跟随所述转接头同时转动；在所述拆卸头下端面偏心位置处均布有多个第一销轴；在所述拆卸头下端面上均布有多个挡齿；所述滑动挡块的一端可转动安装在所述第一销轴上、另一端设在两个相邻挡齿之间的间隔内；所述挡齿的两侧设有旋转限位面对所述滑动挡块的长侧面形成限位；在所述滑动挡块的中部设置有第二销轴，所述第二销轴的下端设置在圆盘的滑槽中；在拆卸头与待拆卸螺母进行卡紧操作时，在未安装力矩倍增器的状态下，所述扳手穿过传动套筒与所述转接头连接用于转动所述转接头使滑动挡块伸出卡接在待拆卸螺母的下沿。

优选地，所述圆盘连接轴上设置有螺母用于压紧所述圆盘，所述圆盘与螺母之间进行点焊，所述圆盘连接轴与螺母之间进行点焊。

优选地，所述滑动挡块的数量为三块，所述第一销轴的数量为三根，所述挡齿的数量为三个；所述第一销轴与所述拆卸头之间采用过盈配合连接，所第一销轴与所述滑动挡块之间采用间隙配合连接，所述第二销轴与所述滑动挡块之间采用过盈配合。

优选地，所述扳手的下端部为方形头结构，在转接头上设置与扳手下端方形头相匹配的敞口状的方形腔。

本发明所达到的有益效果：采用本发明提供的力矩放大式螺母拆卸装置在对涡轮压气机的螺母进行拆卸时，支架固定在涡轮压气机外壳体上之后通过设置在止动套筒上的鼓筒轴止动结构可以有效地限制涡轮压气机中鼓筒轴发生转动，同时通过利用力矩倍增器了起到力矩放大作用，能够轻轻松将涡轮压气机待拆卸螺母拆下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是航空发动机中涡轮压气机的部分结构剖视图；

图2是本发明提供的一种力矩放大式螺母拆卸装置的立体结构示意图；

图3是本发明提供的一种力矩放大式螺母拆卸装置的结构分解示意图；

图4是图2中A处的结构放大图；

图5是图4沿着B方向的B向视图；

图6是图5中沿A-A的剖视图；

图7是图5去掉圆盘后且滑动挡块处于伸出时的结构状态示意图；

图8是图5去掉圆盘后且滑动挡块处于缩回时的结构状态示意图；

图9是本发明提供的一种力矩放大式螺母拆卸装置即将装配至涡轮压气机时的示意图；

图10是发明提供的一种力矩放大式螺母拆卸装置与涡轮压气机转配完成后的结构示意图；

图11是本发明一种力矩放大式螺母拆卸装置中力矩倍增器的结构示意图；

图12是本发明一种力矩放大式螺母拆卸装置中扳手的结构示意图；

附图标号说明：1-支架；11-支撑环；12-支臂；13-减轻孔；14-折弯连接部；2-止动套筒；21-渐开线花键；22-止动块；23-耳板；3-力矩倍增器；31-止动齿；4-传动套筒；41-圆柱销；5-拆卸头；51-花键齿；52-挡齿；521-旋转限位面；6-转接头；61-圆盘连接轴；7-滑动挡块；71-第一销轴；72-第二销轴；8-圆盘；81-滑动槽；9-止动齿圈；91-止动外齿；92-止动内齿；100-涡轮压气机；101-待拆卸螺母；102-外壳体；103-鼓筒轴；200-扳手。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示为航空发动机中涡轮压气机100的部分结构剖视图，涡轮压气机结构包括外壳体102、以及位于中心位置处的鼓筒轴103，在航空发动机装配过程中涡轮压气机100需要进行拆卸的待拆卸螺母101位于鼓筒轴103的内部。

如图2、图3为本发明提供的一种力矩放大式螺母拆卸装置的具体实施例，该力矩放大式螺母拆卸装置包括：止动套筒2、力矩倍增器3、传动套筒4、拆卸头5、以及用于架设在涡轮压气机100外壳体端面上的支架1；

其中，所述止动套筒2固定设置在所述支架1的中间位置处；所述止动套筒2下端设置有鼓筒轴止动结构用于与涡轮压气机100中鼓筒轴103连接以限制鼓筒轴103转动；

所述力矩倍增器3设置在所述止动套筒2的上方，所述力矩倍增器3与所述止动套筒2之间设置有旋转限制结构用于限制力矩倍增器3相对于止动套筒2发生转动；

所述传动套筒4可转动安装在所述止动套筒2的内腔中；所述传动套筒4的上端与所述力矩倍增器3的输出轴连接；

所述拆卸头5的上端与所述传动套筒4的下端连接，在所述拆卸头5下端的外圆柱面上设置有多个花键齿51用于与涡轮压气机100上待拆卸螺母101内壁上的花键结构相配合。

在本实施例中，所述鼓筒轴止动结构为设置在所述止动套筒2下端的外圆柱面上渐开线花键21，所述渐开线花键21与涡轮压气机100中鼓筒轴103内壁上的花键相匹配。

在本实施例中，所述旋转限制结构包括止动齿圈9和设置在止动套筒2上端面上的止动块22；所述止动块22的数量为多块，呈环形间隔分布在止动套筒2的上端面上；在所述止动齿圈9的外柱面上间隔设置有多个止动外齿91卡在相邻止动块22之间的间隔上，即止动外齿91卡在邻止动块22之间的间隔上以限制止动齿圈9的旋转；在所述止动齿圈9的内孔面上均布有多个止动内齿92，所述止动内齿92与所述力矩倍增器3下端的止动齿31相配合。通过采用该旋转限制结构，可以限制力矩倍增器3的壳体相对于相对于止动套筒2发生转动。

在本实施例中，所述支架1包括支撑环11、以及设置在支撑环11两侧的支臂12；所述支撑环11和支臂12为一体式成型结构；在所述支臂12上设置有多个减轻孔13；所述止动套筒2穿设在支撑环11的内孔上；所述支臂12的端面向下翻折形成折弯连接部14用于与涡轮压气机100外壳体端面连接。由于涡轮压气机100中鼓筒轴103的上端面高于外壳体102的上端面，通过设置折弯连接板14可以增加支架1的高度以避免支架1与鼓筒轴103发生干涉。

进一步地，在本实施例中在所述止动套筒2上端设置有环状的耳板23；所述耳板23耳板23通过螺钉连接固定在所述支架1上。设置耳板23既方便止动套筒2与支架1的支撑环11固定连接，同时也形成了卡台结构使得止动套筒2卡在支撑环11上限制了止动套筒2相对于支撑环11发生向下移动。

如图4所示，在本实施例中，所述拆卸头5的上端插设在所述传动套筒4下端的内孔上，在所述传动套筒4与拆卸头5连接位置处插设有多个圆柱销41。具体地，为了避免在使用过程中圆柱销41被剪断，经计验算圆柱销41抗剪极限，选择圆柱销41的数量为12个，圆柱销的直径为8mm。

在本实施例中，本发明提供的一种力矩放大式螺母拆卸装置还包括用于将所述拆卸头5卡紧在待拆卸螺母101上的卡接机构；

如图5至图7所示，所述卡接机构包括转接头6、圆盘8、扳手200、以及多个滑动挡块7；

所述转接头6可转动安装在所述拆卸头5的内腔中；

在所述转接头6的下端面上设置有圆盘连接轴61向下延伸穿过拆卸头5的底壁与所述圆盘8连接用于带动圆盘8跟随所述转接头6同时转动；

在所述拆卸头5下端面偏心位置处均布有多个第一销轴71；在所述拆卸头5下端面上均布有多个挡齿52；所述滑动挡块7的一端可转动安装在所述第一销轴71上、另一端设在两个相邻挡齿52之间的间隔内；所述挡齿52的两侧设有旋转限位面521对所述滑动挡块7的长侧面形成限位；

在所述滑动挡块7的中部设置有第二销轴72，所述第二销轴72的下端设置在圆盘8的滑槽81中；

在拆卸头5与待拆卸螺母101进行卡紧操作时，在未安装力矩倍增器3的状态下，所述扳手200穿过传动套筒4与所述转接头6连接用于转动所述转接头6使滑动挡块7伸出卡接在待拆卸螺母101的下沿。

参考如图5至图8所示，上述卡接结构的具体工作原理为：在需要将拆卸头5余待拆卸螺母101进行卡接或者松开时，取下力矩倍增器3，将扳手200插入止动套筒2内部并穿过传动套筒4的内孔并插入转接头6上，转动扳手200带动转接头6以及圆盘8转动，由于拆卸头5不动，圆盘8转动时滑动槽81驱动第二销轴72使得滑动挡块7绕着第一销轴71进行转动；

当旋转至如图7所示的滑动挡块7与接抵至挡齿52一侧的旋转限位面521时，此时处于滑动挡块7处于伸出状态即可卡接在待拆卸螺母(101)的下沿；当旋转至如图8所示的滑动挡块7与接抵至挡齿52另一侧的旋转限位面521时，此时处于滑动挡块7处于缩回状态即可松开。

参考图4所示，在本实施例中，所述圆盘连接轴61上设置有螺母用于压紧所述圆盘8，所述圆盘8与螺母之间进行点焊，所述圆盘连接轴61与螺母之间进行点焊。

参考图7和图8所示，在本实施例中，所述滑动挡块7的数量为三块，所述第一销轴71的数量为三根，所述挡齿52的数量为三个；所述第一销轴71与所述拆卸头5之间采用过盈配合连接，所第一销轴71与所述滑动挡块7之间采用间隙配合连接，所述第二销轴72与所述滑动挡块7之间采用过盈配合。

参考图6和图12所示，在本实施例中，所述扳手200的下端部为方形头结构，在转接头6上设置与扳手200下端方形头相匹配的敞口状的方形腔。

参考图11所示是本实施例中力矩倍增器3的结构示意图，力矩倍增器3的上端为输入轴，下端为输出轴，力矩倍增器3的壳体下端设置有止动齿31。本实施例中力矩倍增器是由一圆周或行星齿轮组合阶层来带动齿轮旋转输出力，每一阶层齿轮扭矩放大倍率因子为5，在涡轮压气机螺母拆卸使用中作了3层，放大倍率因子为1：125(输入100N·m，输出1250N·m)。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种力矩放大式螺母拆卸装置，其特征在于：包括止动套筒(2)、力矩倍增器(3)、传动套筒(4)、拆卸头(5)、以及用于架设在涡轮压气机(100)外壳体(102)端面上的支架(1)；

所述止动套筒(2)固定设置在所述支架(1)的中间位置处；所述止动套筒(2)下端设置有鼓筒轴止动结构用于与涡轮压气机(100)中鼓筒轴(103)连接以限制鼓筒轴(103)转动；

所述力矩倍增器(3)设置在所述止动套筒(2)的上方，所述力矩倍增器(3)与所述止动套筒(2)之间设置有旋转限制结构用于限制力矩倍增器(3)相对于止动套筒(2)发生转动；

所述传动套筒(4)可转动安装在所述止动套筒(2)的内腔中；所述传动套筒(4)的上端与所述力矩倍增器(3)的输出轴连接；

所述拆卸头(5)的上端与所述传动套筒(4)的下端连接，在所述拆卸头(5)下端的外圆柱面上设置有多个花键齿(51)用于与涡轮压气机(100)上待拆卸螺母(101)内壁上的花键结构相配合；

所述旋转限制结构包括止动齿圈(9)和设置在止动套筒(2)上端面上的止动块(22)；

所述止动块(22)的数量为多块，呈环形间隔分布在止动套筒(2)的上端面上；

在所述止动齿圈(9)的外柱面上间隔设置有多个止动外齿(91)卡在相邻止动块(22)之间的间隔上；

在所述止动齿圈(9)的内孔面上均布有多个止动内齿(92)，所述止动内齿(92)与所述力矩倍增器(3)下端的止动齿(31)相配合。

2.如权利要求1所述的一种力矩放大式螺母拆卸装置，其特征在于：所述鼓筒轴止动结构为设置在所述止动套筒(2)下端的外圆柱面上渐开线花键(21)，所述渐开线花键(21)与涡轮压气机(100)中鼓筒轴(103)内壁上的花键相匹配。

3.如权利要求1所述的一种力矩放大式螺母拆卸装置，其特征在于：所述支架(1)包括支撑环(11)、以及设置在支撑环(11)两侧的支臂(12)；所述支撑环(11)和支臂(12)为一体式成型结构；在所述支臂(12)上设置有多个减轻孔(13)；所述止动套筒(2)穿设在支撑环(11)的内孔上；所述支臂(12)的端面向下翻折形成折弯连接部(14)用于与涡轮压气机(100)外壳体端面连接。

4.如权利要求1所述的一种力矩放大式螺母拆卸装置，其特征在于：在所述止动套筒(2)上端设置有环状的耳板(23)；所述耳板(23)通过螺钉连接固定在所述支架(1)上。

5.如权利要求1所述的一种力矩放大式螺母拆卸装置，其特征在于：所述拆卸头(5)的上端插设在所述传动套筒(4)下端的内孔上，在所述传动套筒(4)与拆卸头(5)连接位置处插设有多个圆柱销(41)。

6.如权利要求1所述的一种力矩放大式螺母拆卸装置，其特征在于：还包括用于将所述拆卸头(5)卡紧在待拆卸螺母(101)上的卡接机构，所述卡接机构包括转接头(6)、圆盘(8)、扳手(200)、以及多个滑动挡块(7)；

所述转接头(6)可转动安装在所述拆卸头(5)的内腔中；

在所述转接头(6)的下端面上设置有圆盘连接轴(61)向下延伸穿过拆卸头(5)的底壁与所述圆盘(8)连接用于带动圆盘(8)跟随所述转接头(6)同时转动；

在所述拆卸头(5)下端面偏心位置处均布有多个第一销轴(71)；在所述拆卸头(5)下端面上均布有多个挡齿(52)；所述滑动挡块(7)的一端可转动安装在所述第一销轴(71)上、另一端设在两个相邻挡齿(52)之间的间隔内；所述挡齿(52)的两侧设有旋转限位面(521)对所述滑动挡块(7)的长侧面形成限位；

在所述滑动挡块(7)的中部设置有第二销轴(72)，所述第二销轴(72)的下端设置在圆盘(8)的滑槽(81)中；

在拆卸头(5)与待拆卸螺母(101)进行卡紧操作时，在未安装力矩倍增器(3)的状态下，所述扳手(200)穿过传动套筒(4)与所述转接头(6)连接用于转动所述转接头(6)使滑动挡块(7)伸出卡接在待拆卸螺母(101)的下沿。

7.如权利要求6所述的一种力矩放大式螺母拆卸装置，其特征在于：所述圆盘连接轴(61)上设置有螺母用于压紧所述圆盘(8)，所述圆盘(8)与螺母之间进行点焊，所述圆盘连接轴(61)与螺母之间进行点焊。

8.如权利要求6所述的一种力矩放大式螺母拆卸装置，其特征在于：所述滑动挡块(7)的数量为三块，所述第一销轴(71)的数量为三根，所述挡齿(52)的数量为三个；所述第一销轴(71)与所述拆卸头(5)之间采用过盈配合连接，所第一销轴(71)与所述滑动挡块(7)之间采用间隙配合连接，所述第二销轴(72)与所述滑动挡块(7)之间采用过盈配合。

9.如权利要求6所述的一种力矩放大式螺母拆卸装置，其特征在于：所述扳手(200)的下端部为方形头结构，在转接头(6)上设置与扳手(200)下端方形头相匹配的敞口状的方形腔。

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