CN115539134A - 静叶调节机构、装配方法和航空发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种静叶调节机构、装配方法和航空发动机。该装配方法包括以下步骤：将联动环通过工装定位在机匣上；固定摇臂于静子叶片上，静子叶片的轴部的侧边与对应的摇臂孔的侧壁沿联动环的轴向之间具有间隙；撤去工装。该静叶调节机构使用该装配方法进行装配。本发明通过设置静子叶片的轴部与摇臂孔的侧壁沿联动环的轴向之间具有间隙，达到放松摇臂孔的部分尺寸精度，增大装配间隙的目的，从而在不影响调节机构调节规律的情况下，提高了摇臂的合格率，降低了摇臂的加工成本，缩短了加工周期。该装配方法通过工装先对联动环进行定位，以保证联动环在轴向的位置的准确性，从而实现联动环的精准安装。

Description

静叶调节机构、装配方法和航空发动机

技术领域

本发明涉及一种静叶调节机构、装配方法和航空发动机。

背景技术

可调静叶(Variable Stator Vane,VSV，可调静子叶片)调节机构主要用于改善压气机的工作特性，扩大压气机的稳定工作范围，防止喘振。VSV调节机构主要用于根据不同时刻发动机的工作状态，调节VSV的安装角度，是转子叶片进口气流公角接近设计状态，消除叶背的气流分离，使压气机的稳定工作范围更广。

可调静叶调节机构也可称为静叶调节机构，其局部示意图如图1，在运动过程中，作动筒通过连杆传递扭矩，带动位于机匣1外侧的联动环3绕发动机轴线做周向转动，同时摇臂2绕可调静子叶片(静子叶片4)旋转轴线运动，带动静子叶片4调节安装角度。联动环3通过一周的摇臂2和静子叶片4相连。

静叶调节机构调节角度的精度是发动机稳定工作是保证飞机正常、安全运行的关键。如果调节精度达不到设计要求，就会造成压气机在实际运行过程中出现角度偏关或者偏开的情况，引起气流不稳定，造成前喘后涡或前涡后喘的现象。

由于摇臂与静子叶片的配合精度及间隙会影响静叶调节机构的调节精度，为了保证静叶调节机构的调节精度，目前静叶调节机构中的摇臂孔的内周缘与静子叶片的轴部的外周缘采用的是精密配合，即摇臂孔的内周缘紧贴于静子叶片的轴部的外周缘，导致摇臂合格率低，加工成本高，加工周期长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是摇臂孔的内周缘紧贴于静子叶片的轴部的外周缘，导致摇臂合格率低，加工成本高，加工周期长的缺陷，提供一种静叶调节机构、装配方法和航空发动机。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种静叶调节机构的装配方法，其特点在于，所述装配方法包括以下步骤：

S1：将联动环通过工装定位在机匣上；

S2：固定摇臂于静子叶片上，所述静子叶片的轴部的侧边与对应的所述摇臂的摇臂孔的侧壁沿所述联动环的轴向之间具有间隙；

S3：撤去工装。

在本技术方案中，通过设置静子叶片的轴部与摇臂的摇臂孔的侧壁沿联动环的轴向之间具有间隙，以在联动环的轴向避免了摇臂孔的内周缘紧贴于静子叶片的轴部的外周缘，达到放松摇臂孔的部分尺寸精度，增大装配间隙的目的，从而在不影响调节机构调节规律的情况下，提高了摇臂的合格率，降低了摇臂的加工成本，缩短了周期。

而由于静子叶片的轴部与摇臂的摇臂孔的侧壁沿联动环的轴向之间具有间隙，其在安装过程中，通过工装先对联动环进行定位，以保证联动环在轴向的位置的准确性，实现联动环的精准安装。

较佳地，在步骤S1之前，还包括：将所述摇臂安装于所述静子叶片上。

较佳地，在步骤S1之前，还包括：将所述摇臂安装并固定于所述联动环上。

在本技术方案中，在步骤S1之前，将所述摇臂安装并固定于所述联动环上，以便在后续步骤中，能够直接将摇臂和联动环固定于静子叶片的轴部，提高安装效率。

较佳地，在步骤S1中包括：在所述机匣的外表面标注定位点，所述工装根据定位点将所述联动环定位在机匣上。

在本技术方案中，通过先在机匣的外表面标注定位点，然后工装根据定位点将联动环定位在机匣上，能够进一步工装位置的精准性，从而提高工装对联动环定位的精准性。

较佳地，在步骤S1中，所述工装的数量为至少三个，至少三个所述工装沿所述机匣的周向间隔设置。

在本技术方案中，工装的数量为至少三个，以提供多个定位点以定位联动环，并且能够更好地支撑联动环。

较佳地，至少三个所述工装沿所述机匣的周向等距间隔设置。

在本技术方案中，通过至少三个所述工装沿所述机匣的周向等距间隔设置，能够在周向上提供均等的支撑力，从而更好地支撑联动环。

较佳地，在步骤S2中，所述静子叶片的轴部与所述摇臂的摇臂孔的侧壁沿所述联动环的轴向之间的间隙为0.1mm～0.5mm。

在本技术方案中，优选所述静子叶片的轴部与所述摇臂的摇臂孔的侧壁沿所述联动环的轴向之间的间隙为0.1mm～0.5mm，能够用普通的加工方式即可实现各部件的加工，降低加工难度，从而达到降低成本的有益效果。

较佳地，所述工装上设有固定槽，所述联动环可卡设于所述固定槽中。

在本技术方案中，通过在工装上设有固定槽，方便联动环定位固定在工装上，以及在撤去工装时，方便拆卸联动环和工装。

一种静叶调节机构，其特点在于，所述静叶调节机构使用如上所述的静叶调节机构的装配方法进行装配，所述静叶调节机构包括：所述机匣、所述静子叶片、所述摇臂及所述联动环，所述联动环设置在所述机匣上且能在周向上转动，所述摇臂的一端与所述联动环连接，另一端与所述静子叶片连接，所述联动环通过所述摇臂驱动所述静子叶片转动，所述静子叶片的轴部依次穿设于所述机匣和所述摇臂的摇臂孔，且所述静子叶片的轴部的侧边与对应的所述摇臂的摇臂孔的侧壁沿所述联动环的轴向之间具有间隙。

在本技术方案中，通过设置静子叶片的轴部与摇臂的摇臂孔的侧壁沿联动环的轴向之间具有间隙，以在联动环的轴向避免了摇臂孔的内周缘紧贴于静子叶片的轴部的外周缘，达到放松摇臂孔的部分尺寸精度，增大装配间隙的目的，从而在不影响调节机构调节规律的情况下，提高了摇臂的合格率，降低了摇臂的加工成本，缩短了加工周期。

较佳地，所述静子叶片的轴部包含依次连接的光轴段、型面段和螺纹段，所述光轴段靠近所述型面段的一侧形成有轴肩，所述光轴段与所述机匣上的安装孔配合，所述螺纹段与紧固件螺纹配合，所述摇臂通过所述紧固件沿所述静子叶片的轴部的轴向压紧在所述轴肩处，所述型面段与所述摇臂的摇臂孔配合，所述型面段的侧边与对应的所述摇臂的摇臂孔的侧壁沿所述联动环的轴向之间具有所述间隙，所述型面段沿所述联动环的周向的方向抵接于所述摇臂孔的侧壁。

在本技术方案中，通过进一步限定静子叶片的轴部的具体结构，以实现静子叶片的轴部与相关部件的有效配合及安装。

较佳地，所述型面段的侧边与对应的所述摇臂的摇臂孔的侧壁沿所述联动环的轴向之间的间隙为0.1mm～0.5mm。

在本技术方案中，优选所述静子叶片的轴部与所述摇臂的摇臂孔的侧壁沿所述联动环的轴向之间的间隙为0.1mm～0.5mm，能够用普通的加工方式即可实现各部件的加工，降低加工难度，从而达到降低成本的有益效果。

一种航空发动机，其特点在于，其包括如上所述的静叶调节机构。

在本技术方案中，通过设置静子叶片的轴部与摇臂的摇臂孔的侧壁沿联动环的轴向之间具有间隙，以在联动环的轴向避免了摇臂孔的内周缘紧贴于静子叶片的轴部的外周缘，达到放松摇臂孔的部分尺寸精度，增大装配间隙的目的，从而在不影响调节机构调节规律的情况下，提高了摇臂的合格率，降低了摇臂的加工成本，缩短了周期；相应提高了航空发动机的合格率，降低了航空发动机的加工成本，缩短了航空发动机的加工周期。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的静叶调节机构及航空发动机，通过设置静子叶片的轴部与摇臂的摇臂孔的侧壁沿联动环的轴向之间具有间隙，以在联动环的轴向避免了摇臂孔的内周缘紧贴于静子叶片的轴部的外周缘，达到放松摇臂孔的部分尺寸精度，增大装配间隙的目的，从而在不影响调节机构调节规律的情况下，提高了摇臂的合格率，降低了摇臂的加工成本，缩短了加工周期；相应提高了航空发动机的合格率，降低了航空发动机的加工成本，缩短了航空发动机的加工周期。

本发明的静叶调节机构的装配方法，通过工装先对联动环进行定位，以保证联动环在轴向的位置的准确性，即，能够在静子叶片的轴部与摇臂的摇臂孔的侧壁沿联动环的轴向之间具有间隙的基础上，实现联动环在轴向的位置的准确性，从而实现联动环的精准安装。

附图说明

图1为现有技术中的静叶调节机构的部分立体结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的静叶调节机构的装配方法的工艺步骤图。

图3-图6为本发明较佳实施例的静叶调节机构的装配方法的工艺流程图。

图7为本发明较佳实施例的静叶调节机构的部分剖视结构示意图。

图8为本发明较佳实施例的静叶调节机构的摇臂的剖视结构示意图。

图9为本发明较佳实施例的静叶调节机构的摇臂的俯视结构示意图。

图10为本发明较佳实施例的静叶调节机构的摇臂装配至静子叶片上后的部分剖视结构示意图。

图11为本发明较佳实施例的静叶调节机构的摇臂装配至静子叶片上后的俯视结构示意图。

图12为本发明较佳实施例的静叶调节机构的另一实施方式的部分剖视结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。

请结合图1予以理解，本实施案例提供一种静叶调节机构10的装配方法，装配方法包括以下步骤：

步骤100：将联动环通过工装定位在机匣上；

步骤200：固定摇臂于静子叶片上，静子叶片的轴部的侧边与对应的摇臂的摇臂孔的侧壁沿联动环的轴向之间具有间隙；

步骤300：撤去工装。

在本实施例中，通过设置静子叶片的轴部与摇臂的摇臂孔的侧壁沿联动环的轴向之间具有间隙，以在联动环的轴向避免了摇臂孔的内周缘紧贴于静子叶片的轴部的外周缘，达到放松摇臂孔的部分尺寸精度，增大装配间隙的目的，从而在不影响调节机构调节规律的情况下，提高了摇臂的合格率，降低了摇臂的加工成本，缩短了周期。

需要说明的是，联动环的轴向与压气机轴向大致重合。摇臂的延伸方向大致平行于联动环的轴向。

通过上述工艺步骤，通过工装先对联动环进行定位，能够保证联动环在轴向的位置的准确性，即，能够在静子叶片的轴部与摇臂的摇臂孔的侧壁沿联动环的轴向之间具有间隙的基础上，实现联动环在轴向的位置的准确性，从而实现联动环的精准安装。

具体地，如图3所示，在步骤100之前，还包括：将摇臂20固定于联动环30上，以便在后续步骤中，能够直接将摇臂20和联动环30固定于静子叶片的轴部，提高安装效率。

但不限于此，也可以将固定摇臂20于联动环30上的步骤放到步骤100之后，即放到将联动环通过工装定位在机匣上之后。

摇臂20与联动环30通过定位销50固定连接。摇臂20与联动环30的连接端采用定位销50固定连接，定位精度高，能够实现多个静子叶片角度的同时调整，并且能够保证各静子叶片的调节角度一致。

如图4所示，在步骤100中，在将摇臂20固定于静子叶片40上之前，将联动环30通过工装60定位在机匣70上。

较佳地，在步骤100中，在将工装60安装在机匣70上之前，还包括：在机匣70的外表面标注定位点(图中未)，工装60根据定位点将联动环30定位在机匣70上。这样，通过先在机匣70的外表面标注定位点，然后工装60根据定位点将联动环30定位在机匣70上，能够进一步工装60位置的精准性，从而提高工装60对联动环30定位的精准性。

较佳地，工装60上设有固定槽61，联动环30可卡设于固定槽61中。这样，通过在工装60上设有固定槽61，方便联动环30定位固定在工装60上，以及在撤去工装60时，方便拆卸联动环30和工装60。

较佳地，在步骤100中，工装60的数量为至少三个，至少三个工装60沿机匣70的周向间隔设置。这样，工装60的数量为至少三个，以提供多个定位点以定位联动环30，并且能够更好地支撑联动环30。

优选地，至少三个工装60沿机匣70的周向等距间隔设置。这样，通过至少三个工装60沿机匣70的周向等距间隔设置，能够在周向上提供均等的支撑力，从而更好地支撑联动环30。

如图5所示，在步骤S200中，固定摇臂20于静子叶片40上，静子叶片40的轴部41的侧边与对应的摇臂20的摇臂孔21的侧壁沿联动环30的轴向O之间具有间隙90。

优选地，静子叶片40的轴部41与摇臂20的摇臂孔21的侧壁沿联动环30的轴向O之间的间隙90为0.1mm～0.5mm，以通过普通的加工方式即可实现各部件的加工，降低加工难度，从而达到降低成本的有益效果。

在本实施例中，在步骤100之前，还包括：将摇臂20安装于静子叶片40上。具体地，将摇臂20远离联动环30的一端套设在静子叶片40的轴部41，暂不拧紧静子叶片40上的螺母80(紧固件)，即先不固定摇臂20，仅先将摇臂20安装于静子叶片40上；再将联动环30通过工装60定位在机匣70上，由于摇臂20已经固定在联动环30上，即可通过工装60定位摇臂20沿联动环30的轴向O的位置，此时再拧紧静子叶片40上的螺母80，通过螺母80的内螺纹与静子叶片40的外螺纹配合压紧摇臂20以固定住摇臂20，限制摇臂20沿联动环30的轴向O的移动，这样，静叶调节机构10的一周的摇臂20的延伸方向的长度不会由于摇臂孔21沿联动环30的轴向O的尺寸的增大而长度不一，不影响静叶调节机构10的调节精度。

在步骤S300中，将工装60撤去后，装配好的静叶调节机构10如图6所示，装配好的静叶调节机构10的具体结构的描述请参阅下文。

如图7至图11所示，本实施例还提供一种静叶调节机构10，静叶调节机构10使用如上的静叶调节机构10的装配方法进行装配，静叶调节机构10包括：机匣70、静子叶片40、摇臂20及联动环30。

联动环30设置在机匣70上且能在周向P(联动环的周向)上转动。摇臂20沿摇臂20的延伸方向的一端与联动环30连接，另一端与静子叶片40连接，联动环30通过摇臂20驱动静子叶片40转动。

静子叶片40包括相连接的轴部41和本体42。静子叶片40的本体42位于机匣70的内侧。静子叶片40的轴部41依次穿设于机匣70和摇臂20的摇臂孔21，且静子叶片40的轴部41的侧边与对应的摇臂20的摇臂孔21的侧壁沿联动环30的轴向O之间具有间隙90。

这样，通过设置静子叶片40的轴部41与摇臂20的摇臂孔21的侧壁沿联动环30的轴向O之间具有间隙90，以在联动环30的轴向O避免了摇臂孔21的内周缘紧贴于静子叶片40的轴部41的外周缘，达到放松摇臂孔21的部分尺寸精度，增大装配间隙90的目的，从而在不影响调节机构调节规律的情况下，提高了摇臂20的合格率，降低了摇臂20的加工成本，缩短了加工周期。

联动环30、拉杆、摇臂20等位于机匣70的外侧。

较佳地，静子叶片40的轴部41包含依次连接的光轴段43、型面段44和螺纹段45，光轴段43靠近型面段44的一侧形成有轴肩46，光轴段43与机匣70上的安装孔71配合，螺纹段45与紧固件螺纹配合。在本实施例中，紧固件为螺母80。

摇臂20通过螺母80沿静子叶片40的轴部41的轴向Q压紧在轴肩46处。静子叶片40的轴部41的轴向Q垂直于联动环30的轴向O。型面段44与摇臂20的摇臂孔21配合，型面段44的侧边与对应的摇臂20的摇臂孔21的侧壁沿联动环30的轴向O之间具有间隙90，型面段44沿联动环30的周向P的方向抵接于摇臂孔21的侧壁。这样，通过进一步限定静子叶片40的轴部41的具体结构，以实现静子叶片40的轴部41与相关部件的有效配合及安装。

在本实施例中，紧固件为螺母80，但不限于此，也可以是其他具有能够与螺纹段45配合的部件。摇臂20通过螺母80的压紧力与静子叶片40连接，联动环30通过摇臂20带动静子叶片40转动，实现静子叶片40的安装角度的调整。

较佳地，型面段44的侧边与对应的摇臂20的摇臂孔21的侧壁沿联动环30的轴向O之间的间隙90为0.1mm～0.5mm，以通过普通的加工方式即可实现各部件的加工，降低加工难度，从而达到降低成本的有益效果。

在本实施例中，型面段44沿联动环30的周向P包括平行的第一侧边441和第二侧边442，摇臂20与型面段44连接的一端设置的摇臂孔21沿联动环30的周向P，亦设有平行的第一侧壁211和第二侧壁212，沿联动环30的周向P摇臂孔21的第一侧壁211和第二侧壁212分别与型面段44的第一侧边441和第二侧边442抵接配合，用于转动静子叶片40。而沿联动环30的轴向O，型面段44包括连接于第一侧边441和第二侧边442之间的第三侧边443和第四侧边444，摇臂孔21包括连接于第一侧壁211和第二侧壁212之间的第三侧壁213和第四侧壁214，第三侧边443与第三侧壁213对应，第四侧边444与第四侧壁214对应，第三侧边443与第三侧壁213之间具有第一间隙91，第四侧边444与第四侧壁214具有第二间隙92，第一间隙91可以等于第二间隙92，也可以不等于第二间隙92。第一间隙91和第二间隙92的取值范围均为0.1mm～0.5mm，以通过普通的加工方式即可实现各部件的加工，降低加工难度，从而达到降低成本的有益效果。但不限于此，第一间隙91和第二间隙92的取值范围也可以大于0.5mm。

摇臂20与联动环30通过定位销50固定连接。摇臂20与联动环30的连接端采用定位销50固定连接，定位精度高，能够实现多个静子叶片40角度的同时调整，并且能够保证各静子叶片40的调节角度一致。

在本实施例的另一种实施方式中，如图12所示，静子叶片40的轴部41与摇臂孔21的间隙也可以大于0，且小于0.1mm。

本实施例还提供一种航空发动机，其包括如上的静叶调节机构10。

这样，通过设置静子叶片40的轴部41与摇臂20的摇臂孔21的侧壁沿联动环30的轴向O之间具有间隙90，以在联动环30的轴向O避免了摇臂孔21的内周缘紧贴于静子叶片40的轴部41的外周缘，达到放松摇臂孔21的部分尺寸精度，增大装配间隙90的目的，从而在不影响调节机构调节规律的情况下，提高了摇臂20的合格率，降低了摇臂20的加工成本，缩短了周期；相应提高了航空发动机的合格率，降低了航空发动机的加工成本，缩短了航空发动机的加工周期。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种静叶调节机构的装配方法，其特征在于，所述装配方法包括以下步骤：

S1：将联动环通过工装定位在机匣上；

S2：固定摇臂于静子叶片上，所述静子叶片的轴部的侧边与对应的所述摇臂的摇臂孔的侧壁沿所述联动环的轴向之间具有间隙；

S3：撤去工装。

2.如权利要求1所述的静叶调节机构的装配方法，其特征在于，在步骤S1之前，还包括：将所述摇臂安装于所述静子叶片上。

3.如权利要求1所述的静叶调节机构的装配方法，其特征在于，在步骤S1之前，还包括：将所述摇臂固定于所述联动环上。

4.如权利要求1所述的静叶调节机构的装配方法，在步骤S1中包括：在所述机匣的外表面标注定位点，所述工装根据定位点将所述联动环定位在机匣上。

5.如权利要求1所述的静叶调节机构的装配方法，其特征在于，在步骤S1中，所述工装的数量为至少三个，至少三个所述工装沿所述机匣的周向间隔设置。

6.如权利要求5所述的静叶调节机构的装配方法，其特征在于，至少三个所述工装沿所述机匣的周向等距间隔设置。

7.如权利要求1所述的静叶调节机构的装配方法，其特征在于，在步骤S2中，所述静子叶片的轴部与所述摇臂的摇臂孔的侧壁沿所述联动环的轴向之间的间隙为0.1mm～0.5mm。

8.如权利要求1所述的静叶调节机构的装配方法，其特征在于，所述工装上设有固定槽，所述联动环可卡设于所述固定槽中。

9.一种静叶调节机构，其特征在于，所述静叶调节机构使用如权利要求1-8中任意一项所述的静叶调节机构的装配方法进行装配，所述静叶调节机构包括：所述机匣、所述静子叶片、所述摇臂及所述联动环，所述联动环设置在所述机匣上且能在周向上转动，所述摇臂的一端与所述联动环连接，另一端与所述静子叶片连接，所述联动环通过所述摇臂驱动所述静子叶片转动，所述静子叶片的轴部依次穿设于所述机匣和所述摇臂的摇臂孔，且所述静子叶片的轴部的侧边与对应的所述摇臂的摇臂孔的侧壁沿所述联动环的轴向之间具有间隙。

10.如权利要求9所述的静叶调节机构，其特征在于，所述静子叶片的轴部包含依次连接的光轴段、型面段和螺纹段，所述光轴段靠近所述型面段的一侧形成有轴肩，所述光轴段与所述机匣上的安装孔配合，所述螺纹段与紧固件螺纹配合，所述摇臂通过所述紧固件沿所述静子叶片的轴部的轴向压紧在所述轴肩处，所述型面段与所述摇臂的摇臂孔配合，所述型面段的侧边与对应的所述摇臂的摇臂孔的侧壁沿所述联动环的轴向之间具有所述间隙，所述型面段沿所述联动环的周向的方向抵接于所述摇臂孔的侧壁。

11.如权利要求10所述的静叶调节机构，其特征在于，所述型面段的侧边与对应的所述摇臂的摇臂孔的侧壁沿所述联动环的轴向之间的间隙为0.1mm～0.5mm。

12.一种航空发动机，其特征在于，其包括如权利要求9-11中任意一项所述的静叶调节机构。

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