CN113997240B - 一种深轴腔转子装配方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及航空发动机领域，为一种种深轴腔转子装配方法，通过在核心机上预留小法兰边，能够对不同类型的转子引气管进行装配，在进行连接件的装配时，通过将转子引气管或转子引气管的一部分移动到核心机的左侧，从而露出连接件的右侧或全部露出，而后根据不同的露出情况选择不同的操作空间来进行装配，使得核心机转子具备双余度的装配方法，能够对于不同的核心机转子选择合适的方式进行装配，从而保证核心机装配的便捷和精度，减少装配风险。

Description

一种深轴腔转子装配方法
技术领域
本申请属于航空发动机领域，特别涉及一种深轴腔转子装配方法。
背景技术
传统的航空发动机的核心机由高压压气机、燃烧室、高压涡轮等组成，其中高压压气机转子和高压涡轮转子之间通过连接结构拧紧共同组成核心机转子：对于只有一级高压涡轮转子的核心机，因其轴向跨度较短，通过其盘心空间通道将高压涡轮转子和高压压气机转子装配连接的难度相对较低，一般先通过人工将连接件中的螺帽先行初步放置到位，再通过刚性扳手拧紧即可；对于有两级高压涡轮转子的核心机，其轴向跨度相对较大，通过平衡性能气动和结构强度设计，适当的尽量提高高压涡轮盘心孔径，再通过自动化工装放置螺帽并拧紧。对于双级高压涡轮的核心机转子装配性设计问题，为实现特定的高性能和气动设计指标，导致该新型核心机高压涡轮转子与高压压气机转子连接装配困难，为降低装配风险，需要在装配性设计上提出创新的方法。
发明内容
本申请的目的是提供了一种深轴腔转子装配方法，以解决现有技术中深轴腔转子与高压压气机转子连接困难的问题。
本申请的技术方案是：一种深轴腔转子装配方法，包括在核心机的高压涡轮转子上预留小法兰边；选用所需的转子引气管；选用转子引气管对应的装配工装；将转子引气管或部分转子引气管与高压涡轮转子和高压压气机分离，并将转子引气管或部分转子引气管向高压压气机一侧移动，直至给装配位置留出足够的装配操作空间；装配工装从装配操作空间入口处进入，从连接件靠近高压涡轮转子或连接件靠近高压压气机一侧对连接件中的螺栓进行装配；将转子引气管返回至原位置进行固定。
优选地，所述转子引气管为一体式转子引气管，所述一体式转子引气管的两端分别与高压压气机的密封轴颈和高压涡轮后轴颈的第一螺纹处分离，分离后的一体式转子引气管沿高压压气机方向移动至高压压气机前轴颈上；所述装配工装为刚性扳手，刚性扳手从高压涡轮后轴颈内部孔穿过，而后到达螺栓的螺帽处并拧紧螺帽，装配完成后退出刚性扳手，而后再将一体式转子引气管再次与高压压气机的密封轴颈和高压涡轮后轴颈的第一螺纹处固定，完成装配。
优选地，所述螺栓从连接件靠近高压压气机一侧预先插入。
优选地，所述刚性扳手在进行装配前手工将螺帽初步拧在插入的螺栓上。
优选地，所述转子引气管为分段式转子引气管，所述分段式转子引气管包括与高压压气机的密封轴颈相连的分段式转子引气管前段、设于小法兰边上的分段式转子引气管后段；所述分段式转子引气管前段分别与分段式转子引气管后段和高压压气机的密封轴颈相连，分离后的分段式转子引气管前段向高压压气机移动；所述装配工装为自动化工装，自动化工装从高压涡轮后轴颈内部孔和分段式转子引气管后段的内部孔穿过，在高压压气机末级盘和高压压气机法兰边位置处将螺帽拧紧，装配完成后退出自动化工装，而后再将分段式转子引气管前段再次与高压压气机的密封轴颈和高压涡轮转子的小法兰边相连，完成装配。
优选地，所述螺栓从高压涡轮转子法兰边一侧预先插入，所述螺栓的螺帽布置在靠近高压压气机法兰边的一侧。
优选地，所述自动化工装在进行装配前将螺帽装配到自动化工装上与自动化工装同步移动。
本申请的一种深轴腔转子装配方法，通过在核心机上预留小法兰边，能够对不同类型的转子引气管进行装配，在进行连接件的装配时，通过将转子引气管或转子引气管的一部分移动到核心机的左侧，从而露出连接件的右侧或全部露出，而后根据不同的露出情况选择不同的操作空间来进行装配，使得核心机转子具备双余度的装配方法，能够对于不同的核心机转子选择合适的方式进行装配，从而保证核心机装配的便捷和精度，减少装配风险。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请整体流程示意图；
图2为本申请安装一体式转子引气管的整体结构示意图；
图3为本申请刚性扳手装配时的结构示意图；
图4为本申请安装分段式转子引气管的整体结构示意图；
图5为本申请自动化工装装配时的结构示意图。
1、高压压气机；2、中间级盘；3、密封轴颈；4、一体式转子引气管；5、螺栓；6、压气机法兰边；7、涡轮法兰边；8、螺帽；9、小法兰边；10、高压涡轮转子；11、第一螺纹；12、高压涡轮后轴颈；13、高压压气机前轴颈；14、刚性扳手；15、分段式转子引气管前段；16、分段式转子引气管后段；17、第二螺纹；18、末级盘；19、自动化工装。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。
一种深轴腔转子装配方法，如图2-5所示，对核心机进行分析可知，连接件分别包括与高压涡轮转子10相连的涡轮法兰边7、与高压压气机1相连的压气机法兰边6、螺栓5，通过将安装于涡轮法兰边7和压气机法兰边6上螺栓5的螺母拧紧实现装配。与高压涡轮转子10法兰边相连的结构处为平面结构，可留的装配空间较少，但是位于外侧；与高压压气机1法兰边相连的结构处为斜面结构，可留的装配空间较大，但是位于内侧。两者适用于不同的装配环境，所需要的装配工装也不一样，对于一种核心机，其可能适用于在内侧对螺栓5进行装配，对于另一种核心机，其可能适用于在外侧对螺栓5进行装配。因此当发现对一种核心机仅采用一种装配方法难以装配时，可采用另一种装配方法以减少装配难度，提高装配效率。
核心机包括高压压气机1、环形燃烧腔、高压涡轮转子10。高压压气机1与中间高压轴通过中间级盘2相连，中间级盘2的内侧设有能够与转子引气管相连的密封轴颈3，中间级盘2的末级盘18与连接件相邻设置，高压压气机前轴颈13处位于远离高压涡轮转子10一侧；高压涡轮转子10上预留有小法兰边9，在高压涡轮转子10的后轴颈处设有第一螺纹11，高压涡轮转子10的后轴颈为装配工装的入口。
转子引气管分为一体式转子引气管4和分段式转子引气管，一体式转子引气管4两端安装于密封轴颈3与第一螺纹11处，分段式转子引气管包括分段式转子引气管前段15、分段式转子引气管后段16。小法兰边9上设有连接件并通过连接件与分段式转子引气管后段16相连，分段式转子引气管前段15设有第二螺纹17并通过第二螺纹17与分段式转子引气管后段16相连。
如图1所示，包括以下步骤：
步骤S100，在核心机的高压涡轮转子10上预留小法兰边9；
步骤S200，选用所需的转子引气管；
步骤S300，选用转子引气管对应的装配工装；
步骤S400，将转子引气管或部分转子引气管与高压涡轮转子和高压压气机1分离，并将转子引气管或部分转子引气管向高压压气机1一侧移动，直至给装配位置留出足够的装配操作空间；
步骤S500，装配工装从装配操作空间入口处进入，从连接件靠近高压涡轮转子10或连接件靠近高压压气机1一侧对连接件中的螺栓5进行装配；
步骤S600，将转子引气管返回至原位置与高压涡轮转子10和高压压气机1固定。
对于不同的核心机，可以根据实际需要选择相应的转子引气管和装配工装，从而实现对新型核心机至少具备两种装配方式的“双余度装配性设计”，相比于现有的单余度装配设计选择更加多样，装配更加方便。在具体装配中，可根据装配工装中哪种先具备装配能力，从而选择哪种工装进行首先装配，从而降低后期现场装配的技术和周期风险。
如图2-3所示，优选地，当转子引气管为一体式转子引气管4时，一体式转子引气管4的两端分别与高压压气机1的密封轴颈3和高压涡轮后轴颈12的第一螺纹11处分离，分离后的一体式转子引气管4沿高压压气机1方向移动至高压压气机1前轴颈上；
装配工装为刚性扳手14，刚性扳手14从高压涡轮后轴颈12内部孔穿过，而后到达螺栓5的螺帽8处并拧紧螺帽8，装配完成后退出刚性扳手14，而后再将一体式转子引气管4再次与高压压气机1的密封轴颈3和高压涡轮后轴颈12的第一螺纹11处固定，完成装配。
由于一体式转子引气管4本身较长，仅能露出连接件与高压涡轮转子10之间的位置，通过刚性扳手14转动在连接件与高压涡轮转子10之间，人工旋转刚性扳手14实现对螺帽8的拧紧，从而实现对连接件的稳定装配。
优选地，螺栓5从连接件靠近高压压气机1一侧预先插入，形成正向装配，螺栓5的头部朝向高压压气机1，以方便安装。
优选地，刚性扳手14在进行装配前手工将螺帽8初步拧在插入的螺栓5上。通过将螺帽8先初入拧入螺栓5的方式进行装配，装配更为方便。
如图4-5所示，优选地，转子引气管为分段式转子引气管，分段式转子引气管包括与高压压气机1的密封轴颈3相连的分段式转子引气管前段15、设于小法兰边9上的分段式转子引气管后段16；分段式转子引气管前段15分别与分段式转子引气管后段16和高压压气机1的密封轴颈3相连，将分段式转子引气管前段15于分段式转子引气管后段16的第二螺纹17拧开即可完成分离，分离后的分段式转子引气管前段15向高压压气机1移动；
装配工装为自动化工装19，自动化工装19从高压涡轮后轴颈12内部孔和分段式转子引气管后段16的内部孔穿过，在高压压气机1末级盘18和高压压气机1法兰边位置处将螺帽8拧紧，装配完成后退出自动化工装19，而后再将分段式转子引气管前段15再次与高压压气机1的密封轴颈3和高压涡轮转子10的小法兰边9相连，完成装配。
通过预留小法兰边9来安装分段式转子引气管后段16，将分段式转子引气管前段15移动到将连接件的两侧空间都露出即可，由于连接件左侧的空间较大，自动化工装19能够通过既定程序完成对螺帽8的稳定拧紧。
优选地，螺栓5从高压涡轮转子10法兰边一侧预先插入，螺栓5的螺帽8布置在靠近高压压气机1法兰边的一侧，此时的螺栓5为反向安装以方便自动化工装19的装配。在此状态下，螺栓5仍可以正向安装并采用刚性扳手14进行装配，因此在实际的装配过程中可以根据实际情况有多种选择。
优选地，自动化工装19在进行装配前将螺帽8装配到自动化工装19上与自动化工装19同步移动，通过自动化工装19对螺帽8进行夹持能够有效保证装配的精度。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种深轴腔转子装配方法，其特征在于：包括
在核心机的高压涡轮转子(10)上预留小法兰边(9)；
选用所需的转子引气管；
选用转子引气管对应的装配工装；
将转子引气管或部分转子引气管与高压涡轮转子(10)和高压压气机(1)分离，并将转子引气管或部分转子引气管向高压压气机(1)一侧移动，直至给装配位置留出足够的装配操作空间；
装配工装从装配操作空间入口处进入，从连接件靠近高压涡轮转子(10)或连接件靠近高压压气机(1)一侧对连接件中的螺栓(5)进行装配；
将转子引气管返回至原位置进行固定。
2.如权利要求1所述的深轴腔转子装配方法，其特征在于：所述转子引气管为一体式转子引气管(4)，所述一体式转子引气管(4)的两端分别与高压压气机(1)的密封轴颈(3)和高压涡轮后轴颈12的第一螺纹(11)处分离，分离后的一体式转子引气管(4)沿高压压气机(1)方向至高压压气机(1)前轴颈上；
所述装配工装为刚性扳手(14)，刚性扳手(14)从高压涡轮后轴颈12内部孔穿过，而后到达螺栓(5)的螺帽(8)处并拧紧螺帽(8)，装配完成后退出刚性扳手(14)，而后再将一体式转子引气管(4)再次与高压压气机(1)的密封轴颈(3)和高压涡轮后轴颈12的第一螺纹(11)处固定，完成装配。
3.如权利要求2所述的深轴腔转子装配方法，其特征在于：所述螺栓(5)从连接件靠近高压压气机(1)一侧预先插入。
4.如权利要求2所述的深轴腔转子装配方法，其特征在于：所述刚性扳手(14)在进行装配前手工将螺帽(8)初步拧在插入的螺栓(5)上。
5.如权利要求1所述的深轴腔转子装配方法，其特征在于：所述转子引气管为分段式转子引气管，所述分段式转子引气管包括与高压压气机(1)的密封轴颈(3)相连的分段式转子引气管前段(15)、设于小法兰边(9)上的分段式转子引气管后段(16)；所述分段式转子引气管前段(15)分别与分段式转子引气管后段(16)和高压压气机(1)的密封轴颈(3)相连，分离后的分段式转子引气管前段(15)向高压压气机(1)移动；
所述装配工装为自动化工装(19)，自动化工装(19)从高压涡轮后轴颈(12)内部孔和分段式转子引气管后段(16)的内部孔穿过，在高压压气机(1)末级盘(18)和高压压气机(1)法兰边位置处将螺帽(8)拧紧，装配完成后退出自动化工装(19)，而后再将分段式转子引气管前段(15)再次与高压压气机(1)的密封轴颈(3)和高压涡轮转子(10)的小法兰边(9)相连，完成装配。
6.如权利要求5所述的深轴腔转子装配方法，其特征在于：所述螺栓(5)从高压涡轮转子(10)法兰边一侧预先插入，所述螺栓(5)的螺帽(8)布置在靠近高压压气机(1)法兰边的一侧。
7.如权利要求5所述的深轴腔转子装配方法，其特征在于：所述自动化工装(19)在进行装配前将螺帽(8)装配到自动化工装(19)上与自动化工装(19)同步移动。
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