CN115519510A - 航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具及安装方法，安装工具主要由支座、精密引导销、引导销和限位销钉组成。支座为倒三角形‑圆弧结构，精密引导销、引导销分别对应涡轮支承上的精密孔和普通孔。安装时，将高精度辅助安装工具的支座均布安装于主机上的低压涡轮导向器后安装边，将引导销插入支座上，用于引导涡轮支承上的普通孔；再由上至下插入精密引导销，用于引导涡轮支承上精密孔，随即将限位销钉插入支座锁紧精密引导销与引导销；完成工具安装后，通过行吊垂直吊装涡轮支承。本发明具备精准引导的特点，提高了发动机的装配效率与质量。

Description

航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具及安装方法

技术领域

本发明属于航空发动机整机装配试车技术领域，具体是用于航空发动机涡轮支承的高精度辅助安装工具及安装方法。

背景技术

在航空发动机的传装装配中，涡轮支承上石墨组件与其轴承配合十分精密，间隙低于0.05mm，在涡轮支承安装过程中难以控制其对中性，因此经常出现轴承碰伤、石墨掉块等问题，影响发动机的装配质量，既延误科研进度，又造成高额制造成本。以往在多型发动机整机装配涡轮支承过程中，经常出现吊装无合适引导从而偏离中心进而造成石墨环损坏的质量事故，损失较大。

涡轮支承主要是通过低压涡轮导向器与发动机主体进行装配连接，而涡轮支承和低压涡轮导向器上均加工有精密孔和普通孔，精密孔和普通孔均为光滑内壁的通孔，差异在于加工精度不同。当涡轮支承和低压涡轮导向器完成对中后，通过精密螺栓和普通螺栓实现连接。

基于上述原因，需要根据发动机涡轮支承的结构特点与传装装配过程中存在的问题，设计一种用于航空发动机高精度辅助安装涡轮支承的工艺装置和装配方法，从而提高发动机的装配效率与质量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明旨在提供一种航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具及安装方法，具备精准引导的特点，能够实现高质量、快速拆装涡轮支承的功能。

本发明采用了以下技术方案：

航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具，包括，

支座，所述支座为圆心角小于180°的扇形结构，且包括用于贴合低压涡轮导向器后安装边下端面的第一贴合面，以及用于贴合低压涡轮导向器周向外表面上凸起的第二贴合面，第一贴合面上开有贯穿支座的贯穿孔，支座上还开有限位孔，且限位孔与贯穿孔连通；采用扇形结构是考虑到配合低压涡轮导向器和涡轮支承的安装边形状(均为圆形)，而扇形结构的圆心角小于180°，其目的是减少辅助工具的自重和体积，同时便于调整其安装位置从而确定装配平面。支座采用分体结构，由多块相同的辅助工具组合使用，只占用低压涡轮导向器和涡轮支承的安装边周向长度的很小一部分即可完成辅助对中。

精密引导销，所述精密引导销包括第一插入段和第一引导段，第一插入段插接在贯穿孔中，第一引导段的外径大于贯穿孔的内径，第一引导段的外径匹配涡轮支承上的精密孔内径；

引导销，所述引导销包括第二插入段和第二引导段，第二插入段插接在贯穿孔中，第二引导段的外径大于贯穿孔的内径，第二引导段的外径匹配涡轮支承上的普通孔内径；

限位销钉，当所述限位销钉插接在限位孔中时，限位销钉的末端紧贴第一插入段表面和第二插入段表面。

作为一种选择，一个所述支座上有三个贯穿孔和三个限位孔，其中，居中的一个贯穿孔用于精密引导销，两侧的贯穿孔用于引导销。

作为一种选择，所述第一插入段与第一引导段过渡处有倒角，第二插入段与第二引导段过渡处有倒角，所述贯穿孔位于第一贴合面一端的孔口处有倒角。

作为一种选择，所述第一插入段和第二插入段插入贯穿孔的一端均加工有倒角，并且第一插入段和第二插入段表面至少包含一个平面。

作为一种选择，所述第一引导段和第二引导段上还包括一段外径逐渐缩小的外径渐变段。

作为一种选择，所述支座的截面形状呈梯形，第一贴合面作为长度较长的底边，第二贴合面作为长度较短的顶边。采用该梯形截面结构有助于降低支座的自重和体积占用，避免因过重导致掉落或将低压涡轮导向器表面的凸台压变形，小体积的支座一方面便于移动安装，另一方面便于存放管理。

作为一种选择，支座对应低压涡轮导向器周向外表面的那个表面的形状轮廓按照低压涡轮导向器周向外表面加工，从而避让低压涡轮导向器周向外表面上的结构形状。

采用前述的航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具的涡轮支承安装方法，包括以下步骤：

步骤一，根据涡轮支承前安装边的精密孔和普通孔数量，确定航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具的套数，多套辅助安装工具中的支座沿着低压涡轮导向器径向均布安装于主机上的低压涡轮导向器周向表面外侧，且第一贴合面紧贴低压涡轮导向器后安装边下端面，第二贴合面紧贴低压涡轮导向器周向外表面上凸起的端面；

步骤二，由上至下向贯穿孔中先、后插入引导销和精密引导销，随即将限位销钉插入支座的限位孔中锁紧引导销和精密引导销；

步骤三，通过行吊垂直吊装涡轮支承，过程中确保涡轮支承上的精密孔与精密引导销相配合，涡轮支承在精密引导销的引导下缓慢落装直至与低压涡轮导向器后安装边贴合，而后由上方依次取出精密引导销、引导销，再取下支座，完成涡轮支承的引导装配。

优选的，所述步骤一中，航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具的套数为3套。

优选的，所述步骤二中，采用第一引导段带有外径渐变段的精密引导销和第二引导段带有外径渐变段的引导销。

需要指出的是，精密引导销与引导销结构一致，区别在于精密引导销与精密孔高精度配合，而引导销与普通孔低精度配合。

与现有技术相比，本发明的涡轮支承精准安装是通过高精度辅助安装涡轮支承的工具引导实现，其具备以下特点：

(1)支座采用梯形截面的扇形结构，能够与低压涡轮导向器机匣后安装边(即涡轮支承连接安装边)紧密贴靠，无须通过额外的辅助装置进行固定(支座通过两个贴合面紧贴在低压涡轮导向器外侧的安装边和凸台之间，配合插入的引导销和精密引导销即可实现固定)，均布安装于低压涡轮导向器机匣上，方便安装和拆卸；

(2)引导部分(精密引导销和引导销)与支座为分体结构，将精密引导销和引导销分别插入支座上的贯穿孔内即可实现导向，导向完成后直接从贯穿孔中拔出即可实现拆卸，而支座直接从低压涡轮导向器周向外表面拆除；

(3)将涡轮支承上对应的精密孔与精密引导销对应安装，普通孔与引导销对应安装，涡轮支承高精度对中从而实现精准引导。

本发明便于引导涡轮支承的装、拆，引导精度高，提高了发动机的装配质量，可有效避免石墨或轴承出现碰伤情况的发生。

附图说明

图1是用于航空发动机高精度辅助安装涡轮支承的工具总装结构图；

图2是支座结构示意图；

图3是精密引导销和引导销的结构示意图；

图中，1-支座；2-精密引导销；3-引导销；4-限位销钉；11-第一贴合面；12-第二贴合面；13-避让面；14-减重锥面；15-贯穿孔；16-限位孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。

如图1～图3所示，一套航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具由支座1(1件、精密引导销2(1件)、引导销3(2件)和限位销钉4(3件)组成。

支座1为梯形截面的扇形结构，支座1上开有贯穿孔15和限位孔16，且限位孔16与贯穿孔15垂直连通；扇形结构的圆心角小于180°，即只有一小段圆弧，目的是为了局部覆盖低压涡轮导向器的圆周表面，而不是全部覆盖，从而减少了工具的自重和体积占用。如图2，支座1的截面呈梯形，第一贴合面11作为梯形的底面，长度较长，第二贴合面12作为梯形的顶边，长度较短，减重锥面14作为减重结构和支座1的外表面，配合贯穿孔15使得支座1的重心更靠近避让面13，而避让面13是支座1贴近低压涡轮导向器周向外表面的表面，避让面13的形状根据低压涡轮导向器周向外表面的轮廓进行加工，避让低压涡轮导向器周向外表面的结构。使用时，支座1的减重锥面14朝外，避让面13朝里，第一贴合面11紧贴低压涡轮导向器后安装边下端面，第二贴合面12紧贴低压涡轮导向器周向外表面上凸台结构的端面，使得支座1介于两个面之间。

如图3，精密引导销2包括第一插入段和第一引导段，第一插入段用于插接在贯穿孔15中，第一插入段外径小于第一引导段外径且末端倒角，第一插入段表面有一个凹槽，凹槽底面为平行于精密引导销2轴线的平面，第一插入段与第一引导段之间通过倒角过渡，图3中第一引导段右端有一条倾斜的切割平面(使得截面外径逐渐减小)，切割平面与凹槽底面都位于精密引导销2轴线同一侧，便于插入和拔出涡轮支承安装边上的精密孔，第一引导段的外径匹配涡轮支承上的精密孔内径；

如图3，引导销3包括第二插入段和第二引导段，第二插入段用于插接在贯穿孔15中，第二插入段外径小于第二引导段外径且末端倒角，第二插入段与第二引导段之间通过倒角过渡，第二插入段表面有一个凹槽，凹槽底面为平行于引导销3轴线的平面，图3中第二引导段右端有一条倾斜的切割平面(使得截面外径逐渐减小)，切割平面与凹槽底面都位于引导销3轴线同一侧，便于插入涡轮支承安装边上的普通孔，第二引导段的外径匹配涡轮支承上的普通孔内径；

当限位销钉4插接在限位孔16中时，限位销钉4的末端压紧第一插入段和第二插入段凹槽的底面(如图3中左端)，从而固定精密引导销2和引导销3，防止二者发生旋转，另一方面使得多根引导销3和精密引导销2的切割平面统一朝向涡轮支承安装边的径向。多根引导销3和精密引导销2的切割平面形成一个外径由小到大的引导面，保留了足够的操作空间。

贯穿孔15的孔口加工有倒角，第一插入段和第二插入段均加工有倒角，便于插入过程。贯穿孔15是通孔，所以还具有观察作用。

高精度辅助安装工具分成可拆卸的两部分(支座1作为一部分，其余为另一部分)，其中限位销钉4(3件)安装于支座1(1件)上，用于对精密引导销2(1件)与引导销3(2件)进行限位，防止精密引导销2(1件)、引导销3(2件)转动，以确保精密引导销2和引导销3的切割面相向于涡轮支承机匣，保证留有足够的装拆空间。

采用上述工具的涡轮支承安装方法：

假设涡轮支承前安装边共计有35个螺纹孔，其中精密孔为7个，因此同时使用3套高精度辅助安装工具，将3套高精度辅助安装工具的支座1均布安装于主机上的低压涡轮导向器后安装边(主机即为发动机主体部分，涡轮支承主要通过低压涡轮导向器安装于发动机主体)，一方面，3套工具起到3点定位平面的作用，另一方面，过多的工具会增加安装时间。之后，将6根引导销3插入支座1上，用于引导涡轮支承上的6个普通孔；

再由上至下向支座1的贯穿孔15中插入3根精密引导销2，用于引导涡轮支承上3个精密孔，随即将9根限位销钉4横着插入支座1上的限位孔16锁紧精密引导销2与引导销3；

完成工具安装后，通过行吊垂直吊装涡轮支承，过程中确保涡轮支承上的精密孔与精密引导销2相配合，涡轮支承在精密引导销2的引导下缓慢落装直至与低压涡轮导向器后安装边贴合，而后由上取下(即涡轮支承安装边的上方取出)精密引导销2、引导销3，再取下1，完成涡轮支承的引导，实现涡轮支承的高精度装配。

本发明的说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (9)

1.航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具，其特征在于：包括，

支座(1)，所述支座(1)为圆心角小于180°的扇形结构，且包括用于贴合低压涡轮导向器后安装边下端面的第一贴合面(11)，以及用于贴合低压涡轮导向器周向外表面上凸起的第二贴合面(12)，第一贴合面(11)上开有贯穿支座(1)的贯穿孔(15)，支座(1)上还开有限位孔(16)，且限位孔(16)与贯穿孔(15)连通；

精密引导销(2)，所述精密引导销(2)包括第一插入段和第一引导段，第一插入段插接在贯穿孔(15)中，第一引导段的外径大于贯穿孔(15)的内径，第一引导段的外径匹配涡轮支承上的精密孔内径；

引导销(3)，所述引导销(3)包括第二插入段和第二引导段，第二插入段插接在贯穿孔(15)中，第二引导段的外径大于贯穿孔(15)的内径，第二引导段的外径匹配涡轮支承上的普通孔内径；

限位销钉(4)，当所述限位销钉(4)插接在限位孔(16)中时，限位销钉(4)的末端紧贴第一插入段表面和第二插入段表面。

2.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具，其特征在于：一个所述支座(1)上有三个贯穿孔(15)和三个限位孔(16)，其中，居中的一个贯穿孔(15)用于精密引导销(2)，两侧的贯穿孔(15)用于引导销(3)。

3.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具，其特征在于：所述第一插入段与第一引导段过渡处有倒角，第二插入段与第二引导段过渡处有倒角，所述贯穿孔(15)位于第一贴合面(11)一端的孔口处有倒角。

4.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具，其特征在于：所述第一插入段和第二插入段插入贯穿孔(15)的一端均加工有倒角，并且第一插入段和第二插入段表面至少包含一个平面。

5.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具，其特征在于：所述第一引导段和第二引导段上还包括一段外径逐渐缩小的外径渐变段。

6.根据权利要求1所述的航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具，其特征在于：所述支座(1)的截面形状呈梯形，第一贴合面(11)作为长度较长的底边，第二贴合面(12)作为长度较短的顶边。

7.采用权利要求1所述的航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具的涡轮支承安装方法，其特征在于：包括，

步骤一，根据涡轮支承前安装边的精密孔和普通孔数量，确定航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具的套数，多套辅助安装工具中的支座(1)沿着低压涡轮导向器径向均布安装于主机上的低压涡轮导向器周向表面外侧，且第一贴合面(11)紧贴低压涡轮导向器后安装边下端面，第二贴合面(12)紧贴低压涡轮导向器周向外表面上凸起的端面；

步骤二，由上至下向贯穿孔(15)中先、后插入引导销(3)和精密引导销(2)，随即将限位销钉(4)插入支座(1)的限位孔(16)中锁紧引导销(3)和精密引导销(2)；

步骤三，通过行吊垂直吊装涡轮支承，过程中确保涡轮支承上的精密孔与精密引导销(2)相配合，涡轮支承在精密引导销(2)的引导下缓慢落装直至与低压涡轮导向器后安装边贴合，而后由上方依次取出精密引导销(2)、引导销(3)，再取下支座(1)，完成涡轮支承的引导装配。

8.根据权利要求7所述的涡轮支承安装方法，其特征在于：所述步骤一中，航空发动机涡轮支承高精度辅助安装工具的套数为3套。

9.根据权利要求7所述的涡轮支承安装方法，其特征在于：所述步骤二中，采用第一引导段带有外径渐变段的精密引导销(2)和第二引导段带有外径渐变段的引导销(3)。

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