CN113878328B - 导流盘装配装置及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导流盘装配装置及装配方法，其中，所述导流盘装配装置包括用于支撑涡轮盘的底座、用于将涡轮盘压紧固定的限位机构、与限位机构可转动连接并通过限位机构相对压紧螺母同轴设置的驱动件，所述驱动件用于与压紧螺母驱动压紧螺母转动，所述驱动件的外壁有用于表示压紧螺母转动角度的刻度线，所述导流盘装配装置还包括架设于驱动件的侧边并指向所述刻度线的指针。本发明提供的导流盘装配装置通过带有刻度线的驱动件来驱动压紧螺母转动地压缩导流盘，方便实时观察压紧螺母的转动角度，从而能够根据压紧螺母的螺距计算出使导流盘达到预设压缩量时压紧螺母所需要转动的角度，精准控制导流盘的压缩量，保证导流盘的装配质量。

Description

导流盘装配装置及装配方法

技术领域

本发明涉及零件装配技术领域，特别地，涉及一种导流盘装配装置和采用所述导流盘装配装置的导流盘装配方法。

背景技术

某型航空发动机燃气涡轮转子主要由涡轮盘、导流盘等零件组成，导流盘需要通过加热、压装的方式与涡轮盘过盈配合，并且导流盘装配完后，需要保证导流盘装配前后具备一定的压缩量，但是由于导流盘与涡轮盘的装配结构为过盈配合，导流盘在压装完成后会出现回弹，难以控制导流盘的压缩量。

对此，现有的解决方式是采用与涡轮盘螺纹连接的压紧螺母将导流盘压缩于涡轮盘上，通过控制力矩法拧紧压紧螺母来压装导流盘，但受涡轮盘与导流盘零件制造差异、过盈量不同、装配温度不同、螺母与接触面的摩擦力不同等因素的影响，对不同状态下的导流盘进行压缩时，压紧螺母的拧紧力矩也各不相同，很难通过调整螺母拧紧力矩的大小来控制导流盘的压缩量，装配精度难以保证。

发明内容

本发明主要提供一种导流盘装配装置，以解决航空发动机的导流盘难以按照预设压缩量装配于涡轮盘上的技术问题。

本发明还提供一种导流盘装配方法，采用上述导流盘装配装置。

根据本发明的一个方面，提供一种导流盘装配装置，用于驱动压紧螺母相对涡轮盘转动地将压紧螺母与涡轮盘之间的导流盘压紧于涡轮盘上，所述导流盘装配装置包括用于支撑涡轮盘的底座、用于将所述涡轮盘压紧固定于所述底座上的限位机构、与所述限位机构可转动连接并通过所述限位机构相对压紧螺母同轴设置的驱动件，所述驱动件用于与所述压紧螺母周向固定并驱动所述压紧螺母转动，所述驱动件的外壁沿所述压紧螺母的转动方向设有用于表示所述压紧螺母转动角度的刻度线，所述导流盘装配装置还包括架设于所述驱动件的侧边并指向所述刻度线的指针。

优选地，所述限位机构包括穿设于所述底座上并用于穿过所述涡轮盘轴心的拉杆，以及套设于所述拉杆远离所述底座的一端并与所述拉杆螺纹连接的限位螺母，所述拉杆包括抵接所述底座远离所述涡轮盘的一面并相对所述底座周向固定的限位凸缘，所述限位螺母用于压设在所述涡轮盘远离所述底座的一端。

更优地，所述拉杆远离所述底座一端的端面开设有螺纹孔，所述驱动件开设有与所述螺纹孔同轴的限位孔，所述限位机构还包括穿设于所述限位孔上并与所述螺纹孔螺纹连接的限位螺钉。

更优地，所述限位孔为台阶孔，所述台阶孔包括供所述限位螺钉穿设的通孔和用于收容所述限位螺钉的驱动头的收容孔，所述驱动件还包括与所述收容孔远离所述通孔的一端连通并用于与驱动扳手连接的驱动孔。

优选地，所述限位机构还包括与所述涡轮盘的外形相适配并用于压设在所述涡轮盘远离所述底座的一端的垫块，所述限位螺母抵接所述垫块远离所述涡轮盘的一端。

优选地，所述导流盘装配装置还包括设于所述底座上的支架和与所述支架铰接的摆臂，所述指针设于所述摆臂上，所述摆臂用于带动所述指针相对所述支架转动地靠近所述驱动件或者远离所述驱动件。

进一步地，所述底座沿所述涡轮盘的边缘设有用于与所述涡轮盘上预设的涡轮盘限位齿啮合的第一限位齿，所述驱动件沿所述压紧螺母的边缘设有用于与所述压紧螺母上预设的压紧螺母限位齿啮合的第二限位齿。

根据本发明的第二方面，还提供一种导流盘装配方法，采用上述导流盘装配装置，所述导流盘装配方法包括以下步骤：S100：通过限位机构将涡轮盘固定于底座上，然后将导流盘压装于涡轮盘上；S200：将压紧螺母与涡轮盘螺纹连接，对驱动件施加预设扭力F0带动压紧螺母转动至贴合导流盘的状态；S300：根据压紧螺母的螺距计算出使导流盘达到预设压缩量时压紧螺母所需要转动的角度θ，通过驱动件带动压紧螺母转动角度θ，使压紧螺母按照预设压缩量将导流盘压紧于涡轮盘上。

优选地，在步骤S100之前，还包括：对导流盘进行加温，待导流盘达到预设温度之后再将其压装于涡轮盘上；步骤S300具体包括：根据压紧螺母的螺距计算出使导流盘达到预设压缩量时压紧螺母所需要转动的角度θ，通过驱动件带动压紧螺母转动角度θ对高温状态下的导流盘进行压缩；待导流盘冷却后，将压紧螺母松开，重新对驱动件施加预设扭力F0带动压紧螺母转动至贴合导流盘的状态；通过驱动件带动压紧螺母转动角度θ对冷却状态下的导流盘进行压缩，使压紧螺母按照预设压缩量将导流盘压紧于涡轮盘上。

优选地，在步骤S100之后，还包括：测量出涡轮盘顶端与导流盘顶端之间的高度差L1，并测量出压紧螺母的厚度L2；在步骤S300之后，还包括：测量出涡轮盘顶端与压紧螺母顶端之间的高度差L3，根据公式L0＝L2+L3-L1计算出导流盘的实际压缩量L0，核对实际压缩量L0是否满足预设压缩量的要求。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的导流盘装配装置中，通过限位机构将涡轮盘固定于底座上的同时，还可对驱动件起到相对压紧螺母同轴定心的效果，避免驱动件错位跑偏，有效保障驱动件的旋转调节稳定性和精度，从而在对导流盘进行压缩时，能够通过驱动件精准且稳定地驱动压紧螺母转动地压缩导流盘，并且由于驱动件设有刻度线，方便通过指针实时观察压紧螺母的转动角度，进而能够根据压紧螺母的螺距计算出使导流盘达到预设压缩量时压紧螺母所需要转动的角度，驱动压紧螺母按照计算出来的角度进行转动，相比控制力矩法拧紧压紧螺母的方式能够更加精准地控制导流盘的压缩量，保证导流盘的装配质量并提高导流盘的装配效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的导流盘装配装置的剖面结构示意图；

图2为图1所示的导流盘装配装置中的底座的剖视图；

图3为图1所示的导流盘装配装置中的驱动件的剖视图；

图4为图1所示的导流盘装配装置所适配的航空发动机燃气涡轮转子的剖视图；

图5为本发明实施例提供的导流盘装配方法的步骤图。

图例说明：

1、导流盘装配装置；11、底座；111、第一限位齿；12、限位机构；121、拉杆；1211、限位凸缘；1212、螺纹孔；122、限位螺母；123、限位销；124、限位螺钉；125、垫块；13、驱动件；131、限位孔；1311、通孔；1312、收容孔；132、驱动孔；133、第二限位齿；14、指针；15、支架；16、摆臂；2、涡轮盘；3、导流盘；4、压紧螺母；5、锁圈。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1至图3共同示出了本发明实施例提供的导流盘装配装置，其用于安装航空发动机的导流盘，具体通过驱动压紧螺母相对涡轮盘转动地将压紧螺母与涡轮盘之间的导流盘压紧于涡轮盘上并达到预设压缩量，保证导流盘的装配质量并提高导流盘的装配效率。

如图1所示，所述导流盘装配装置1包括底座11、限位机构12、驱动件13和指针14，所述底座11上设有与涡轮盘2相适配并用于支撑所述涡轮盘2的支撑结构，所述限位结构12与所述底座11连接并用于将所述涡轮盘2压紧固定于所述底座11上，所述驱动件13与所述限位机构12可转动连接并通过所述限位机构12相对压紧螺母4同轴设置，所述驱动件13用于与所述压紧螺母4周向固定并驱动所述压紧螺母4转动地将导流盘3压紧于涡轮盘2上，所述驱动件4的外壁沿所述压紧螺母4的转动方向设有用于表示所述压紧螺母4转动角度的刻度线(图未示，下同)，所述指针14相对所述驱动件4具有间隙地架设于所述驱动件4的侧边并指向所述刻度线。

所述导流盘装配装置1通过带有刻度线的驱动件4来驱动所述压紧螺母4转动地压缩导流盘3，通过刻度线沿所述指针14转动的数值方便实时观察所述压紧螺母4的转动角度，从而能够根据所述压紧螺母4的螺距计算出使所述导流盘3达到预设压缩量时所述压紧螺母4所需要转动的角度，驱动所述压紧螺母4按照计算出来的角度进行转动，便能够精准把控导流盘3的压缩量，相比控制力矩法拧紧压紧螺母4的方式，不受摩擦力和温度等因素的影响，压缩量的控制更加精准，有效保证导流盘3的装配质量并提高导流盘3的装配效率。

优选地，所述限位机构12包括拉杆121和限位螺母122，所述拉杆121沿所述底座11的底部穿设于所述底座11上并用于穿过所述涡轮盘2的轴心，所述拉杆121包括抵接所述底座11远离所述涡轮盘2的一面的限位凸缘1211，所述拉杆121相对所述底座2周向固定，所述限位螺母122套设于所述拉杆121远离所述底座11的一端并与所述拉杆121螺纹连接，所述限位螺母122用于压设在所述涡轮盘2远离所述底座11的一端，通驱动所述限位螺母122相对所述拉杆121转动可将所述涡轮盘2压紧固定于所述底座11上。

进一步地，所述限位机构12还包括限位销123，所述限位凸缘1211和所述底座11相对应的位置上均设有销孔，所述限位销123插接于所述销孔内并使所述限位凸缘1211相对所述底座11周向固定，从而使所述拉杆121相对所述底座周向固定，固定方向简单且方便解除，使用便利性较佳。

优选地，所述拉杆121远离所述底座11一端的端面开设有螺纹孔1212，所述驱动件13对应所述螺纹孔1212的位置开设有与所述螺纹孔1212同轴的限位孔131，所述限位机构12还包括沿所述驱动件13远离所述拉杆121的一端穿设于所述限位孔131上并与所述螺纹孔1212螺纹连接的限位螺钉124，通过所述限位螺钉124能够对所述驱动件13起定心效果，保证所述驱动件13沿固定轴线转动，避免所述驱动件13错位跑偏，提升所述驱动件13的旋转调节的稳定性和精度。

更优地，所述限位孔131为台阶孔，该台阶孔包括供所述限位螺钉124穿设的通孔1311和用于收容所述限位螺钉124的驱动头的收容孔1312，所述驱动件13还包括与所述收容孔1312远离所述通孔1311的一端连通的驱动孔132，所述驱动孔132为多边形孔，其用于与电动扳手、力矩扳手等驱动扳手连接，以供驱动扳手与所述驱动件13紧密配合并带动所述驱动件13转动，提升所述驱动件13的转动精度。

优选地，所述限位机构12还包括与所述涡轮盘2的外形相适配并用于压设在所述涡轮盘2远离所述底座11的一端的垫块125，所述限位螺母122抵接所述垫块125远离所述涡轮盘2的一端。在所述限位螺母122与所述涡轮盘2之间设置与涡轮盘2的结构相适配的垫块125，更好地适配并固定所述涡轮盘2，避免螺母结构压坏或划伤所述涡轮盘2。

优选地，所述导流盘装配装置1还包括设于所述底座1上的支架15和与所述支架15铰接的摆臂16，所述指针14设于所述摆臂16上，所述摆臂16用于带动所述指针14相对所述支架15转动地靠近所述驱动件13或者远离所述驱动件13，避免所述指针14对所述涡轮盘2或者所述导流盘3的压装过程产生干涉。

请结合图2和图3，所述底座11沿所述涡轮盘2的边缘设有用于与所述涡轮盘2上预设的涡轮盘限位齿啮合的第一限位齿111，所述驱动件13沿所述压紧螺母4的边缘设有用于与所述压紧螺母4上预设的压紧螺母限位齿啮合的第二限位齿133，所述第一限位齿111和所述第二限位齿133均包括沿圆周方向等距排布的多个齿形结构，所述底座11通过所述第一限位齿111与所述涡轮盘2周向固定，所述驱动件13通过所述第二限位齿133与所述压紧螺母4周向固定，保证连接和转动驱动的稳定性，避免松脱。

如图5所示，根据本发明实施例的第二方面，还提供一种导流盘装配方法，采用上述导流盘装配装置1对导流盘3进行装配，所述导流盘装配方法包括以下步骤：

S100：通过限位机构将涡轮盘固定于底座上，然后将导流盘压装于涡轮盘上。

首先，将涡轮盘2转移至底座11上与所述底座11的第一限位齿111紧密配合，并使所述涡轮盘2整体套设于拉杆121上，然后将垫块125和限位螺母122依次套设于所述拉杆121上，通过所述限位螺母122与所述拉杆121的螺纹配合将所述垫块125压紧于所述涡轮盘2的端面，从而将所述涡轮盘2压紧固定于所述底座11上，实现所述涡轮盘11相对所述底座11的安装固定。

在压装导流盘3之前，根据公式t＝(X1+△)/(k10^-8×d)+t₀计算出所述导流盘3达到预设过盈量所需要的温度t，其中，X1为零件实际配合过盈量，△最小装配间隙，k10^-8为材料线性膨胀系数，d为零件结合直径，t₀为环境温度。先对所述导流盘3进行加温使其温度达到t之后，再使用压床将所述导流盘3压装至涡轮盘2上，使所述导流盘3能够以最佳的温度状态与所述涡轮盘2过盈配合，保证装配精度。

S200：将压紧螺母与涡轮盘螺纹连接，对驱动件施加预设扭力F0带动压紧螺母转动至贴合导流盘的状态。

在装配所述压紧螺母4之前，预先根据扭力计算公式或者根据多次实验数据计算得出驱动所述压紧螺母4正好精密贴合所述导流盘3且未对所述导流盘3进行压缩时所需要的扭力F0，然后采用可调扭力的驱动扳手按照所述预设扭力F0来驱动所述压紧螺母4转动，使所述压紧螺母4转动至正好贴合所述导流盘3的状态。

S300：根据压紧螺母的螺距计算出使导流盘达到预设压缩量时压紧螺母所需要转动的角度θ，通过驱动件带动压紧螺母转动角度θ，使压紧螺母按照预设压缩量将导流盘压紧于涡轮盘上。

其中，设定所述压紧螺母4的螺距为X2，所述导流盘3装配时需要的压缩量为X3时，所述压紧螺母4需转动角度的计算公式为θ＝{360°×(X3)}/X2。在本实施例中，所述导流盘3的压缩量要求为0.30～0.35mm，此时所述压紧螺母4对应该压缩量所需要旋转的角度θ＝{360°×(0.30～0.35)}/X2。

计算出所述压紧螺母4的旋转角度θ之后，在所述刻度线与所述指针14的指示配合下，通过所述驱动件13带动所述压紧螺母4转动角度θ，使所述压紧螺母4按照预设压缩量将所述导流盘3压紧于所述涡轮盘2上，实现所述导流盘3的压缩固定。

具体地，由于所述导流盘3会受热胀冷缩的影响，在高温状态和冷却状态下的压缩量并不相同，因此需要先驱动所述压紧螺母4转动角度θ对高温状态下的导流盘3进行压缩，使所述导流盘3满足与所述涡轮盘2过盈配合的状态。然后，保持该状态等待所述导流盘3冷却之后，将所述压紧螺母4松开至脱离所述导流盘3的状态，再重复操作对所述导流盘3压缩的步骤，重新对所述驱动件13施加所述预设扭力F0带动压紧螺母4转动至贴合所述导流盘3的状态，再通过所述驱动件13带动压紧螺母4转动角度θ对冷却状态下的导流盘3进行压缩，使所述压紧螺母4按照预设压缩量将所述导流盘3压紧于所述涡轮盘2上，此时所述导流盘3的实际压缩量符合设计要求。

请结合图4，优选地，在步骤S100之后，采用深度尺测量出所述涡轮盘2顶端与导流盘3顶端之间的高度差L1，并测量出所述压紧螺母4的厚度L2；在步骤S300之后，测量出所述涡轮盘3顶端与所述压紧螺母4顶端之间的高度差L3，根据公式L0＝L2+L3-L1可精准计算出所述导流盘3的实际压缩量L0，通过将实际压缩量L0与预算压缩量进行对比，能够核对实际压缩量L0是否满足预设压缩量的要求，以便及时将装配不合格的零部件重新拆解装配，保证装配质量。

进一步地，为避免所述压紧螺母4松脱，所述压紧螺母4与所述导流盘3之间通常还设有用于对所述压紧螺母4进行自锁的锁圈5。此时，在装配所述锁圈5之前，需要测量出所述锁圈5的厚度L4，相应地，所述导流盘3的实际压缩量L0＝L2+L3+L4-L1，同样能够精准计算出所述导流板3的实际压缩量，方便检验装配精度，保证装配质量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (5)

1.一种导流盘装配装置，用于驱动压紧螺母（4）相对涡轮盘（2）转动地将压紧螺母（4）与涡轮盘（2）之间的导流盘（3）压紧于涡轮盘（2）上，其特征在于，包括用于支撑涡轮盘（2）的底座（11）、用于将所述涡轮盘（2）压紧固定于所述底座（11）上的限位机构（12）、与所述限位机构（12）可转动连接并通过所述限位机构（12）相对压紧螺母（4）同轴设置的驱动件（13），所述驱动件（13）用于与所述压紧螺母（4）周向固定并驱动所述压紧螺母（4）转动，所述驱动件（13）的外壁沿所述压紧螺母（4）的转动方向设有用于表示所述压紧螺母（4）转动角度的刻度线，所述导流盘装配装置还包括架设于所述驱动件（13）的侧边并指向所述刻度线的指针（14）；

根据所述压紧螺母（4）的螺距计算出使所述导流盘（3）达到预设压缩量时压紧螺母（4）所需要转动的角度，所述驱动件（13）用于驱动所述压紧螺母（4）按照计算出来的角度进行转动，相比控制力矩法拧紧所述压紧螺母（4）的方式能够更加精准地控制所述导流盘（3）的压缩量，保证所述导流盘（3）的装配质量并提高所述导流盘（3）的装配效率；

所述导流盘装配装置还包括设于所述底座（11）上的支架（15）和与所述支架（15）铰接的摆臂（16），所述指针（14）设于所述摆臂（16）上，所述摆臂（16）用于带动所述指针（14）相对所述支架（15）转动地靠近所述驱动件（13）或者远离所述驱动件（13）；

所述限位机构（12）包括穿设于所述底座（11）上并用于穿过所述涡轮盘（2）轴心的拉杆（121），以及套设于所述拉杆（121）远离所述底座（11）的一端并与所述拉杆（121）螺纹连接的限位螺母（122），所述拉杆（121）包括抵接所述底座（11）远离所述涡轮盘（2）的一面并相对所述底座（11）周向固定的限位凸缘（1211），所述限位螺母（122）用于压设在所述涡轮盘（2）远离所述底座（11）的一端；

所述拉杆（121）远离所述底座（11）一端的端面开设有螺纹孔（1212），所述驱动件（13）开设有与所述螺纹孔（1212）同轴的限位孔（131），所述限位机构（12）还包括穿设于所述限位孔（131）上并与所述螺纹孔（1212）螺纹连接的限位螺钉（124）；

所述限位孔（131）为台阶孔，所述台阶孔包括供所述限位螺钉（124）穿设的通孔（1311）和用于收容所述限位螺钉（124）的驱动头的收容孔（1312），所述驱动件（13）还包括与所述收容孔（1312）远离所述通孔（1311）的一端连通并用于与驱动扳手连接的驱动孔（132）；

所述底座（11）沿所述涡轮盘（2）的边缘设有用于与所述涡轮盘（2）上预设的涡轮盘限位齿啮合的第一限位齿（111），所述驱动件（13）沿所述压紧螺母（4）的边缘设有用于与所述压紧螺母（4）上预设的压紧螺母限位齿啮合的第二限位齿（133）。

2.根据权利要求1所述的导流盘装配装置，其特征在于，所述限位机构（12）还包括与所述涡轮盘（2）的外形相适配并用于压设在所述涡轮盘（2）远离所述底座（11）的一端的垫块（125），所述限位螺母（122）抵接所述垫块（125）远离所述涡轮盘（2）的一端。

3.一种导流盘装配方法，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的导流盘装配装置，所述导流盘装配方法包括以下步骤：

S100：通过限位机构将涡轮盘固定于底座上，然后将导流盘压装于涡轮盘上；

S200：将压紧螺母与涡轮盘螺纹连接，对驱动件施加预设扭力F0带动压紧螺母转动至贴合导流盘的状态；

S300：根据压紧螺母的螺距计算出使导流盘达到预设压缩量时压紧螺母所需要转动的角度θ，通过驱动件带动压紧螺母转动角度θ，使压紧螺母按照预设压缩量将导流盘压紧于涡轮盘上。

4.根据权利要求3所述的导流盘装配方法，其特征在于，在步骤S100之前，还包括：

对导流盘进行加温，待导流盘达到预设温度之后再将其压装于涡轮盘上；

步骤S300具体包括：

根据压紧螺母的螺距计算出使导流盘达到预设压缩量时压紧螺母所需要转动的角度θ，通过驱动件带动压紧螺母转动角度θ对高温状态下的导流盘进行压缩；

待导流盘冷却后，将压紧螺母松开，重新对驱动件施加预设扭力F0带动压紧螺母转动至贴合导流盘的状态；

通过驱动件带动压紧螺母转动角度θ对冷却状态下的导流盘进行压缩，使压紧螺母按照预设压缩量将导流盘压紧于涡轮盘上。

5.根据权利要求3所述的导流盘装配方法，其特征在于，在步骤S100之后，还包括：

测量出涡轮盘顶端与导流盘顶端之间的高度差L1，并测量出压紧螺母的厚度L2；

在步骤S300之后，还包括：

测量出涡轮盘顶端与压紧螺母顶端之间的高度差L3，根据公式L0=L2+L3-L1计算出导流盘的实际压缩量L0，核对实际压缩量L0是否满足预设压缩量的要求。

Images