CN114161349A - 一种环形换热器装配工装设计方法 - Google Patents

一种环形换热器装配工装设计方法 Download PDF

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蒋雪峰
高春晖
宗晓同
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Abstract

本发明涉及一种环形换热器装配工装设计方法，属于换热器技术领域。本发明通过结构设计实现了换热器在轴线、周向和径向方向实现换热器位置微调，能够降低装配难度，提高环形分体式换热器与发动机的装配效率，避免装配过程中由于换热器位置不固定导致的产品结构损伤。

Description

一种环形换热器装配工装设计方法
技术领域
本发明属于换热器技术领域，具体涉及一种环形换热器装配工装设计方法。
背景技术
在预冷高超声速组合发动机领域，采用闭式循环为预冷器提供冷却介质，闭式循环作为发动机能量转换的重要系统，通常需要高温换热器为循环工质加热，驱动闭式循环涡轮做功，输出功率，完成热能和机械能之间的能量转换。
该高温换热器为环形分体式结构，由四个独立的换热器组成，换热器与发动机之间采用20个M6x20的六角头螺栓连接，前期该换热器与发动机装配时采用固定发动机，天车吊装换热器的方案，由于换热器尺寸重量大且四个换热器的安装位置与水平面均存在一定角度，吊装时微调换热器位置难度非常大，而且会导致六角螺栓螺纹损伤，因此有必要设计一种可微调的换热器装配工装，以降低装配难度，避免装配导致的产品损伤。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一套工装，实现换热器在轴线、周向和径向方向实现换热器位置微调。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种环形换热器装配工装设计方法，包括：换热器支撑架1、调节支架2和发动机支撑架3；
其中，所述换热器支撑架1用于固定换热器，换热器支撑架1与调节支架2连接，通过调节支架2可实现换热器支撑架1的径向移动，在发动机支撑架3上铣出周向布置的弧形槽31以实现调节支架2的周向移动，在发动机支撑架3与调节支架2之间通过垫片实现换热器沿轴线方向的微调。
优选地，所述换热器支撑架1包括双头螺柱11、滑块13，通过双头螺柱11可将换热器固定在换热器支撑架1上；
优选地，所述调节支架2包括螺杆21、导轨22、底座23和封板24，将螺杆21旋入封板24，将换热器支撑架1的滑块13安装到调节支架2的导轨22中，将螺杆21插入滑块13中，通过螺栓连接封板24与导轨22，螺杆21带动滑块13可调节换热器支撑架1的径向位置；螺杆21、导轨22和封板24位于底座23上；
优选地，所述发动机支撑架3上还设有固定孔32，通过六角头螺栓可将发动机支耳与发动机支撑架3的固定孔32连接，固定发动机的位置。
优选地，所述底座23具有一圆盘，圆盘上有两个螺栓孔，底座23可在发动机支撑架3的弧形槽31内可移动，调节好调节支架2的周向位置后，可通过螺栓将调节支架2与发动机支撑架3固定。
优选地，将调节支架2的底座23插入发动机支撑架3中的弧形槽31中，在底座23的圆盘与发动机支撑架3间塞入不同高度的垫片可调节换热器的轴向位置。
优选地，该工装还包括支座4；换热器支撑架1、调节支架2、发动机支撑架3均位于支座4上。
本发明还提供了一种利用所述方法设计得到的环形换热器装配工装。
本发明还提供了利用所述工装实现换热器三个方向位置调节的方法，包括以下步骤：通过双头螺柱11固定在换热器支撑架1上，换热器支撑架1底部的滑块13塞入调节支架2中的导轨22，螺杆21的左端塞入滑块13的凹槽，旋转螺杆21，实现滑块13在导轨22内的移动，从而实现换热器在径向方向的调节；调节支架2的底座23在弧形槽内可左右移动，实现调节支架2的周向移动；在发动机支撑架3与调节支架2之间通过塞入不同高度的垫片实现换热器沿高度方向的微调。
本发明还提供了一种利用所述工装实现换热器装配的方法，包括以下步骤：
第一步，通过六角头螺栓将发动机支耳与发动机支撑架3上的固定孔连接，固定发动机的位置；
第二步、通过双头螺柱将换热器固定在换热器支撑架1上；
第三步、将螺杆21旋入封板24，将换热器支撑架1中的滑块13安装到调节支架2的导轨22中，将螺杆21插入滑块13中，通过螺栓连接封板24与导轨22，螺杆21带动滑块13可调节换热器支撑架1的径向位置；
第四步、将调节支架2的底座23插入发动机支撑架3的弧形槽31，在底座23的圆盘与发动机支撑架3间塞入垫片调节换热器的轴向位置；
第四步、通过底座23的圆盘上的两个螺栓孔，使调节支架2的底座23在弧形槽31内移动，调节好调节支架2的周向位置后，通过螺栓将调节支架2与发动机支撑架3固定；
第五步、调节好换热器位置后，通过螺栓连接发动机与换热器，装配完成。
(三)有益效果
本发明通过结构设计实现了换热器在轴线、周向和径向方向实现换热器位置微调，能够降低装配难度，提高环形分体式换热器与发动机的装配效率，避免装配过程中由于换热器位置不固定导致的产品结构损伤。。
附图说明
图1为本发明的换热器装配工装总体结构示意图；
图2为本发明的换热器支撑架结构示意图；
图3为本发明的调节支架结构示意图；
图4为本发明的发动机支撑架结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
在高超声速预冷发动机方案中，环状分体式换热器由于形状不规则，与发动机装配时无法准确定位，且装配时微调难度大，因此本发明设计了一套工装，实现了换热器在轴线、周向和径向方向实现换热器位置微调。
具体地，本发明提供了一种三个自由度可调节(微调)的环状高温换热器装配工装设计方法，适用于环形分体式换热器与发动机装配。
如图1所示，该方法中，将换热器装配工装设计为包括：换热器支撑架1、调节支架2、发动机支撑架3、支座4；换热器支撑架1、调节支架2、发动机支撑架3均位于支座4上；
其中，所述换热器支撑架1用于固定换热器，换热器支撑架1与调节支架2连接，通过调节支架2可实现换热器支撑架1的径向移动，在发动机支撑架3上铣出周向布置的弧形槽31以实现调节支架2的周向移动，在发动机支撑架3与调节支架2之间通过垫片实现换热器沿轴线方向的微调。
如图2所示，所述换热器支撑架1包括双头螺柱11、弧形面板12、滑块13，通过双头螺柱11将换热器固定在换热器支撑架1上；
如图3所示，所述调节支架2包括螺杆21、导轨22、底座23和封板24，将螺杆21旋入封板24，将换热器支撑架1的滑块13安装到调节支架2的导轨22中，将螺杆21插入滑块13中，通过四个M6的螺栓连接封板24与导轨22，螺杆21带动滑块13可调节换热器支撑架1的径向位置；螺杆21、导轨22和封板24位于底座23上；
如图4所示，通过两个M8的六角头螺栓可将发动机支耳与发动机支撑架3的固定孔32连接，固定发动机的位置；
底座23具有一圆盘，圆盘上有两个螺栓孔，底座23可在发动机支撑架3的弧形槽31内可移动，调节好周向位置后，通过两个M8的螺栓将调节支架2与发动机支撑架3固定；
将调节支架2的底座23插入发动机支撑架3中的弧形槽31中，在底座23的圆盘与发动机支撑架3间塞入垫片可调节换热器的轴向位置；
调节好换热器位置后，通过螺栓连接发动机与换热器，装配完成。
上述工装实现换热器三个方向调节的原理如下：换热器通过图2中的双头螺柱11固定在换热器支撑架1上，换热器支撑架1底部的滑块13塞入图3调节支架2中的导轨22，螺杆21的左端塞入滑块13的凹槽，旋转螺杆21，即可实现滑块13在导轨22内的移动，从而实现换热器在径向方向的调节；调节支架2的底座23在弧形槽内可左右移动，实现调节支架2的周向移动；在发动机支撑架3与调节支架2之间通过塞入不同高度的垫片实现换热器沿高度方向的微调。
(四)利用上述装配工装实现换热器装配的过程如下：
第一步，如图4所示，通过两个M8的六角头螺栓将发动机支耳与发动机支撑架3上的固定孔连接，固定发动机的位置；
第二步、如图2所示，通过图2中的双头螺柱将换热器固定在换热器支撑架1上；
第三步、将图3中的螺杆21旋入封板24，将换热器支撑架1中的滑块13安装到调节支架2的导轨22中，将螺杆21插入滑块13中，通过四个M6的螺栓连接封板24与导轨22，螺杆21带动滑块13可调节换热器支撑架1的径向位置；
第四步、将调节支架2的底座23插入发动机支撑架3的弧形槽31，在底座23的圆盘与发动机支撑架3间塞入垫片调节换热器的轴向位置；
第四步、通过底座23的圆盘上的两个螺栓孔，使调节支架2的底座23在弧形槽31内移动，调节好调节支架2的周向位置后，通过两个M8的螺栓将调节支架2与发动机支撑架3固定；
第五步、调节好换热器位置后，通过螺栓连接发动机与换热器，装配完成。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种环形换热器装配工装设计方法，其特征在于，包括：换热器支撑架(1)、调节支架(2)和发动机支撑架(3)；
其中，所述换热器支撑架(1)用于固定换热器，换热器支撑架(1)与调节支架(2)连接，通过调节支架(2)可实现换热器支撑架(1)的径向移动，在发动机支撑架(3)上铣出周向布置的弧形槽(31)以实现调节支架(2)的周向移动，在发动机支撑架(3)与调节支架(2)之间通过垫片实现换热器沿轴线方向的微调。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述换热器支撑架(1)包括双头螺柱(11)、滑块(13)，通过双头螺柱(11)可将换热器固定在换热器支撑架(1)上。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调节支架(2)包括螺杆(21)、导轨(22)、底座(23)和封板(24)，将螺杆(21)旋入封板(24)，将换热器支撑架(1)的滑块(13)安装到调节支架(2)的导轨(22)中，将螺杆(21)插入滑块(13)中，通过螺栓连接封板(24)与导轨(22)，螺杆(21)带动滑块(13)可调节换热器支撑架(1)的径向位置；螺杆(21)、导轨(22)和封板(24)位于底座(23)上。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述发动机支撑架(3)上还设有固定孔(32)，通过螺栓可将发动机支耳与发动机支撑架(3)的固定孔(32)连接，固定发动机的位置。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述底座(23)具有一圆盘，圆盘上有两个螺栓孔，底座(23)可在发动机支撑架(3)的弧形槽(31)内可移动，调节好调节支架(2)的周向位置后，可通过螺栓将调节支架(2)与发动机支撑架(3)固定。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，将调节支架(2)的底座(23)插入发动机支撑架(3)中的弧形槽(31)中，在底座(23) 的圆盘与发动机支撑架(3)间塞入不同高度的垫片可调节换热器的轴向位置。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，该工装还包括支座(4)；换热器支撑架(1)、调节支架(2)、发动机支撑架(3)均位于支座(4)上。
8.一种利用权利要求6或7所述方法设计得到的环形换热器装配工装。
9.一种利用如权利要求8所述工装实现换热器三个方向位置调节的方法，其特征在于，包括以下步骤：通过双头螺柱(11)固定在换热器支撑架(1)上，换热器支撑架(1)底部的滑块(13)塞入调节支架(2)中的导轨(22)，螺杆(21)的左端塞入滑块(13)的凹槽，旋转螺杆(21)，实现滑块(13)在导轨(22)内的移动，从而实现换热器在径向方向的调节；调节支架(2)的底座(23)在弧形槽内可左右移动，实现调节支架(2)的周向移动；在发动机支撑架(3)与调节支架(2)之间通过塞入不同高度的垫片实现换热器沿高度方向的微调。
10.一种利用如权利要求8所述工装实现换热器装配的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，通过六角头螺栓将发动机支耳与发动机支撑架(3)上的固定孔连接，固定发动机的位置；
第二步、通过双头螺柱将换热器固定在换热器支撑架(1)上；
第三步、将螺杆(21)旋入封板(24)，将换热器支撑架(1)中的滑块(13)安装到调节支架(2)的导轨(22)中，将螺杆(21)插入滑块(13)中，通过螺栓连接封板(24)与导轨(22)，螺杆(21)带动滑块(13)可调节换热器支撑架(1)的径向位置；
第四步、将调节支架(2)的底座(23)插入发动机支撑架(3)的弧形槽(31)，在底座(23)的圆盘与发动机支撑架(3)间塞入垫片调节换热器的轴向位置；
第四步、通过底座(23)的圆盘上的两个螺栓孔，使调节支架(2)的底座(23)在弧形槽(31)内移动，调节好调节支架(2)的周向位置后，通过螺栓将调节支架(2)与发动机支撑架(3)固定；
第五步、调节好换热器位置后，通过螺栓连接发动机与换热器，装配完成。
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