CN115722909B - 一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装扳手及其方法 - Google Patents

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Abstract

本申请属于航空发动机轴腔内连接螺母拆装技术领域,具体涉及一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装扳手及其方法,其中航空发动机轴腔内连接螺母拆装扳手,包括电动扳手机构、竖直升降机构、辅助弹性机构,电动扳手机构用于连接螺母的电动旋转加载,包括由电动扳手、长扳手杆、扳手头;竖直升降机构用于电动扳手机构竖直升降,包括竖直升降伺服电机、上固定座、导柱、导套、中固定座、下固定座、升降基座、升降螺母、升降丝杠;辅助弹性机构用于克服电动扳手机构的自身重力和认帽时的缓冲反作用力,包括弹性支承座、弹性固定座、滑块、导轨、压簧固定杆、压块、压簧、压力传感器。

Description

一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装扳手及其方法
技术领域
本申请属于航空发动机轴腔内连接螺母拆装技术领域,具体涉及一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装扳手及其方法。
背景技术
航空发动机轴腔内,利用连接螺母配合连接螺杆进行部件间的连接,当前,对于轴腔内连接螺母多是以人工利用扳手进行拆装,在轴腔整体细长,内部空间狭小的情形下,难以实现对连接螺母的高效认帽,不便于对连接螺母进行有效的拧动,容易对轴腔内部造成磕碰损伤。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是,以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案,其并不必然属于本专利申请的现有技术,在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下,上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装扳手及其方法,以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是:
一方面提供一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装扳手,包括电动扳手机构、竖直升降机构、辅助弹性机构,其中:
电动扳手机构用于连接螺母的电动旋转加载,包括由电动扳手、长扳手杆、扳手头;
竖直升降机构用于电动扳手机构竖直升降,包括竖直升降伺服电机、上固定座、导柱、导套、中固定座、下固定座、升降基座、升降螺母、升降丝杠;
辅助弹性机构用于克服电动扳手机构的自身重力和认帽时的缓冲反作用力,包括弹性支承座、弹性固定座、滑块、导轨、压簧固定杆、压块、压簧、压力传感器;
电动扳手下方连接长扳手杆;
长扳手杆下端连接扳手头,上端固定在弹性支承座上;
扳手头上具有套筒,套筒能够套接在连接螺母上;套筒与电动扳手齿纹连接,能够在电动扳手的驱动下转动;
弹性支承座固定在弹性固定座上;
弹性固定座固定在两个滑块上;
两个滑块分别安装在两个导轨上;
两个导轨固定在升降基座上;
升降基座下方固定在中固定座上;
中固定座两侧固定两个导套,中间设置升降螺母;
两个导套分别与两个导柱进行配合;
两个导柱上端固定在上固定座上,下端固定在下固定座上;
上固定座上方安装竖直升降伺服电机;
升降伺服电机下方连接升降丝杠;
升降丝杠位于两个导柱中间,下端布置于下固定座中间,与升降螺母螺纹配合连接;
压块固定在弹性固定座下方,与压簧固定杆进行竖直方向升降配合;
压簧固定杆上端固定在升降基座的上端面,下端安装压簧;
压力传感器固定在升降基座上,位于压块下方。
另一方面提供一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装方法,基于上述的航空发动机轴腔内连接螺母拆装扳手实施,包括:
以竖直升降伺服电机驱动,使扳手头伸入到轴腔内,使套筒与连接螺母轴心对齐;
以竖直升降伺服电机驱动,使套筒缓慢下降,直至压力传感器反馈信号表征套筒下端面与连接螺母上端面接触;
操作竖直升降伺服电机向下进给距离I;
的情形下,以电动扳手驱动,使扳手头缓慢转动,对套筒施加旋转力矩T,直至套筒内套齿角向位置与连接螺母外套齿对正时,完成套筒对连接螺母的认帽;
以电动扳手驱动,对连接螺母进行加载,拧动连接螺母,进行拆装;
其中,
μ0为连接螺母、连接螺杆间的摩擦系数;
ω为压簧的弹性系数;
D为套筒的直径;
λ为连接螺杆的螺纹升角。
附图说明
图1是本申请实施例提供的航空发动机轴腔内连接螺母拆装扳手一个角度的示意图;
图2是本申请实施例提供的航空发动机轴腔内连接螺母拆装扳手另一个角度的示意图;
图3是本申请实施例提供的航空发动机轴腔内连接螺母拆装扳手的局部示意图;
图4-5是本申请实施例提供的航空发动机轴腔内连接螺母拆装扳手的应用示意图;
其中:
1-电动扳手机构;2-竖直升降机构;3-辅助弹性机构;4-竖直升降伺服电机;5-上固定座;6-滑块;7-导柱;8-导轨;9-升降基座;10-导套;11-中固定座;12-升降螺母;13-升降丝杠;14-下固定座;15-扳手头;16-长扳手杆;17-弹性支承座;18-弹性固定座;19-电动扳手;20-压簧固定杆;21-压块;22-压簧;23-压力传感器;24-套筒;25-连接螺母;26-连接螺杆。
为了更好说明本实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸,此外,附图仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚,下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述,可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例,其仅用于解释本申请,而非对本申请的限定。需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本申请相关的部分,其他相关部分可参考通常设计,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外,除非另有定义,本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系,而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,当被描述对象的绝对位置发生改变后,其相对位置关系也可能发生相应的改变,因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语,仅用于描述目的,用以区分不同的组成部分,而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语,不应理解为对数量的绝对限制,而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。
此外,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解,例如,连接可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图5对本申请做进一步详细说明。
一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装扳手,有电动扳手机构1、竖直升降机构2、辅助弹性机构3组成,其中:
电动扳手机构1用于连接螺母25的电动旋转加载;
辅助弹性机构3位于电动扳手机构1的后侧,用于克服电动扳手机构1的自身重力和认帽时的缓冲反作用力;
竖直升降机构2位于辅助弹性机构3的后侧,用于电动扳手机构1竖直升降。
如图2,电动扳手机构1由电动扳手19、长扳手杆16、扳手头15组成;
竖直升降机构2由竖直升降伺服电机4、上固定座5、导柱7、导套10、中固定座11、下固定座14、升降基座9、升降螺母12、升降丝杠13组成;
辅助弹性机构3由弹性支承座17、弹性固定座18、滑块6、导轨8、压簧固定杆20、压块21、压簧22、压力传感器23组成。
如图2,电动扳手19下方连接长扳手杆16和扳手头15、长扳手杆16上端固定在弹性支承座17上,弹性支承座17固定在弹性固定座18上,弹性固定座18两侧固定在滑块6上,滑块6分别安装在两个导轨8上,两个导轨8固定在升降基座9上,升降基座9下方固定在中固定座11上,中固定座11两侧固定导套10,导套10与两个导柱7进行配合,两个导柱7上端固定在上固定座5上,下端固定在下固定座14上,上固定座5上方安装竖直升降伺服电机4,升降伺服电机4下方连接升降丝杠13,升降丝杠13位于两个导柱7中间,下端布置于下固定座14中间,升降丝杠13与中固定座11上的升降螺母12进行配合。
如图3,压块21固定在弹性固定座18下方,与压簧固定杆20进行竖直方向升降配合,压簧固定杆20上端固定在升降基座9的上端面,压簧固定杆20下端安装压簧22,压块21下端一侧固定压力传感器23,压力传感器23固定在升降基座9上面。
电动扳手机构1由于自身重力,通过弹性固定座18,带动压块21向下压缩压簧22,此时压块21与压力传感器23接触产生压力信号。
操作竖直升降机构2的竖直升降伺服电机4,将电动扳手机构1的扳手头15竖直下降到连接螺母25正上方,实现扳手头15的套筒24轴心与连接螺母25轴心对齐,然后操作竖直升降伺服电机4缓慢下降套筒24,套筒24下端面一旦与连接螺母25上端面初步接触,压力传感器23将变化的压力信号反馈给计算机,计算机通过控制竖直升降机构2的竖直升降伺服电机4停止下降工作,实现套筒24下端面与连接螺母25上端面的初步接触对齐。
操作竖直升降机构2向下进给距离I,此时压簧22由于套筒24受到连接螺母25的缓冲反作用力向上恢复行程I,进而压簧22恢复力F与竖直升降机构2通过套筒24对连接螺母25施加向下的作用力相等,设压簧22的弹性系数为ω,这里F=ωl。
如图4,驱动电动扳手机构1的套筒24进行缓慢旋转,对套筒24施加旋转力矩T,竖直升降机构2对套筒24施加向下的作用力为F,套筒24受到连接螺母25反作用力F’,此时F=F’,套筒24下端面受到连接螺母25上端面的摩擦力为f0,摩擦系数为μ0,此处f0=μ0F,由于旋转力矩T产生的等效作用力为F0,应大于摩擦力f0,套筒24直径为D,需套筒24可以克服摩擦力f0进行旋转,即F0=2T/D>f0=μ0F,则竖直向下进给距离l应保证:
如图5,连接螺母25受到套筒24竖直向下的作用力F,连接螺母25受到套筒24的摩擦力f0,连接螺杆26对连接螺母25产生压力FN,连接螺杆26对连接螺母25的摩擦力为f,设摩擦系数为μ,螺纹升角为λ,若要套筒24旋转,连接螺母25保持不动,则:
f=μFN
Fsinλ+f0cosλ≤f;
FN+f0sinλ=Fcosλ;
由于f0=μ0F,设计:
以上述实施例公开的航空发动机轴腔内连接螺母拆装扳手进行拆装,可参照以下步骤进行:
操作竖直升降机构2的竖直升降伺服电机4,将电动扳手机构1的扳手头15伸入带轴腔内,竖直下降到螺母25正上方,实现扳手头15的套筒24轴心与螺母25轴心对齐;
操作竖直升降伺服电机4缓慢下降套筒24,套筒24下端面与螺母25上端面初步接触,压力传感器23将变化的压力信号反馈给计算机,计算机通过控制竖直升降机构2的竖直升降伺服电机4停止下降工作,实现套筒24下端面与螺母25上端面的接触对齐;
操作竖直升降机构2使得套筒15继续向下进给距离l;
驱动电动扳手机构1的套筒24进行缓慢旋转,直到套筒24与连接螺母25完成认帽;
以电动扳手19驱动,对连接螺母25进行加载,拧动连接螺母25,进行拆装;
参照上述步骤对航空发动机轴腔内各个连接螺母25逐一进行拧动,完成拆装,方便、快捷。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案,领域内技术人员应该理解的是,本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式,在不偏离本申请的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种航空发动机轴腔内连接螺母拆装方法,基于航空发动机轴腔内连接螺母拆装扳手实施,包括电动扳手机构(1)、竖直升降机构(2)、辅助弹性机构(3),其中:
电动扳手机构(1)用于连接螺母(25)的电动旋转加载,包括由电动扳手(19)、长扳手杆(16)、扳手头(15);
竖直升降机构(2)用于电动扳手机构(1)竖直升降,包括竖直升降伺服电机(4)、上固定座(5)、导柱(7)、导套(10)、中固定座(11)、下固定座(14)、升降基座(9)、升降螺母(12)、升降丝杠(13);
辅助弹性机构(3)用于克服电动扳手机构(1)的自身重力和认帽时的缓冲反作用力,包括弹性支承座(17)、弹性固定座(18)、滑块(6)、导轨(8)、压簧固定杆(20)、压块(21)、压簧(22)、压力传感器(23);
电动扳手(19)下方连接长扳手杆(16);
长扳手杆(16)下端连接扳手头(15),上端固定在弹性支承座(17)上;
扳手头(15)上具有套筒(24),套筒(24)能够套接在连接螺母(25)上,套筒(24)与电动扳手(19)间齿纹连接,能够在电动扳手(19)的驱动下转动;
弹性支承座(17)固定在弹性固定座(18)上;
弹性固定座(18)固定在两个滑块(6)上;
两个滑块(6)分别安装在两个导轨(8)上;
两个导轨(8)固定在升降基座(9)上;
升降基座(9)下方固定在中固定座(11)上;
中固定座(11)两侧固定两个导套(10),中间设置升降螺母(12);
两个导套(10)分别与两个导柱(7)进行配合;
两个导柱(7)上端固定在上固定座(5)上,下端固定在下固定座(14)上;
上固定座(5)上方安装竖直升降伺服电机(4);
升降伺服电机(4)下方连接升降丝杠(13);
升降丝杠(13)位于两个导柱(7)中间,下端布置于下固定座(14)中间,与升降螺母(12)螺纹配合连接;
压块(21)固定在弹性固定座(18)下方,与压簧固定杆(20)进行竖直方向升降配合;
压簧固定杆(20)上端固定在升降基座(9)的上端面,下端安装压簧(22);
压力传感器(23)固定在升降基座(9)上,位于压块(21)下方;
所述航空发动机轴腔内连接螺母拆装方法,其特征在于,包括:
以竖直升降伺服电机(4)驱动,使扳手头(15)伸入到轴腔内,使套筒(24)与连接螺母(25)轴心对齐;
以竖直升降伺服电机(4)驱动,使套筒(24)缓慢下降,直至压力传感器(23)反馈信号表征套筒(24)下端面与连接螺母(25)上端面接触;
操作竖直升降伺服电机(4)向下进给距离I;
的情形下,以电动扳手(19)驱动,使套筒(24)缓慢转动,对套筒(24)施加旋转力矩T,直至套筒(24)内套齿角向位置与连接螺母(25)外套齿对正时,完成套筒(24)对连接螺母(25)的认帽;
以电动扳手(19)驱动,对连接螺母(25)进行加载,拧动连接螺母(25),进行拆装;
其中,
μ0为连接螺母(25)、连接螺杆(26)间的摩擦系数;
ω为压簧(22)的弹性系数;
D为套筒(24)的直径;
λ为连接螺杆(26)的螺纹升角。
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