CN116519314B - 一种发动机转子超转试验工装及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机转子超转试验工装及装配方法，该工装应用于航空发动机的盘鼓组合结构试验件，盘鼓组合结构试验件包括涡轮盘和鼓筒；该发动机转子超转试验工装包括八角笼组件、上支点工装、鼓筒底盘和下支点工装，上支点工装用于连接超转试验机传动轴和涡轮盘，上支点工装压入至涡轮盘中心孔内，上支点工装与超转试验机传动轴把合在一起；鼓筒底盘用于连接鼓筒和下支点工装；下支点工装挡边与鼓筒底盘贴合后用螺栓把合。本发明的上下两支点结构可保证转子试验件在超转试验过程中保持高度同轴，有效地减小了转子的动态失稳和振动，同时转子连接刚性好，满足了试验的可靠性与稳定性。

Description

一种发动机转子超转试验工装及装配方法

技术领域

本发明涉及转子超转试验技术领域，具体是一种发动机转子超转试验工装及装配方法。

背景技术

发动机是关键的动力装置，其转子在启动和运行过程中，容易出现各种振动问题，如转子质量不平衡和转子不对中等故障，这些振动问题可能会导致机组受损或完全损坏，所以研究振动机理、正确诊断引发振动的原因以及预防振动是至关重要的。随着发动机推重比的不断提高和可靠性的要求不断增加，对于发动机转子件进行超转试验具有重要的意义，能够更好地了解转子系统的动力学特性，以确保机组的安全性和可靠性。

发动机转子动力学特性复杂，运转时极易产生复杂振动。现有的单支点悬臂工装结构应对转子复杂振动情况，容易导致转子偏心，从而引发失稳。发动机盘鼓组合结构中，由于转子相邻盘鼓连接止口多处于鼓筒内部，难以装配。并且为保证盘鼓组合结构装配质量，装配后需要检查封严盘相邻盘鼓的连接面是否贴合。现有试验工装无法实现盘鼓装配以及对装配质量的检查。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机转子超转试验工装及装配方法，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种发动机转子超转试验工装，应用于航空发动机的盘鼓组合结构试验件，其中，盘鼓组合结构试验件包括涡轮盘和鼓筒；该发动机转子超转试验工装包括八角笼组件、上支点工装、鼓筒底盘和下支点工装，上支点工装用于连接超转试验机传动轴和涡轮盘，上支点工装压入至涡轮盘中心孔内，上支点工装与超转试验机传动轴把合在一起；鼓筒底盘用于连接鼓筒和下支点工装，鼓筒底盘与鼓筒底部挡边的圆周上分布有相配的连接通孔，鼓筒底盘加工止口与鼓筒下沿配合；下支点工装挡边与鼓筒底盘贴合后用螺栓把合；所述下支点工装顶部安装在鼓筒底盘中心孔内，下支点工装顶部底部与八角笼组件固定连接。

在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：

在一种可选方案中：所述上支点工装下部外径与涡轮盘中心孔的内径相同，所述上支点工装中部设置有与涡轮盘相配的止口，止口的圆周上分布有与涡轮盘相配的螺纹通孔，止口的圆周上还加工有装配拆卸孔。

在一种可选方案中：所述鼓筒底盘与鼓筒的圆周上分布有相配的连接通孔，鼓筒底盘加工止口与鼓筒下沿配合。

在一种可选方案中：所述鼓筒底盘中心孔能够与下支点工装外周配合。

在一种可选方案中：所述下支点工装中心孔处安装有下支点定位轴承，下支点定位轴承外圈表面与下支点工装中心孔表面通过过盈配合相连接，下支点工装中心孔设有止动凸台，下支点定位轴承通过压入的方式与凸台表面贴合。

在一种可选方案中：所述八角笼组件上安装有轴承底座，下支点工装中心孔中设有卡簧凹槽，卡簧凹槽内安装有卡簧，下支点定位轴承固定至下支点工装内部，下支点定位轴承内圈与轴承底座为过盈配合。

在一种可选方案中：所述上支点工装中心孔内设置有涨紧套和与涨紧套相匹配的涨紧套顶盖，超转试验机传动轴穿过上支点工装中心孔、涨紧套顶盖和涨紧套。

在一种可选方案中：所述八角笼组件包括八角笼、升降支架、丝杠滑轨和转动轴，八角笼顶部四周能够通过螺栓与试验仓固定，升降支架设在八角笼内部且轴承底座安装在升降支架上；丝杠滑轨纵向转动设在八角笼上且升降支架与丝杠滑轨相连，转动轴设在八角笼的底部且转动轴与丝杠滑轨相连接。

本发明还提供一种发动机转子超转试验工装的装配方法，该方法包括以下步骤：步骤S1：将盘鼓组合结构试验件放置于鼓筒底盘上方，鼓筒下沿与鼓筒底盘装配止口完全贴合，调整鼓筒底盘安装相位，将鼓筒底盘与鼓筒的通孔对齐，鼓筒底盘与鼓筒通过螺栓锁紧；

步骤S2：将下支点工装放入鼓筒底盘中心孔内，使下支点工装止口与鼓筒底盘底面完全贴合，鼓筒底盘中心孔与下支点工装外周配合，调整安装相位，鼓筒底盘和下支点工装通过螺栓和相配的螺纹孔进行锁紧；

步骤S3：将盘鼓组合结构试验件及已安装的工装整体放置于八角笼组件上，升高盘鼓组合结构试验件使超转试验机传动轴穿过上支点工装中心孔，并将超转试验机传动轴与上支点工装固定；

步骤S4：将八角笼安装至超转试验机试验仓内，八角笼顶部四周通过螺栓与试验仓固定。

相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

1、本发明的发动机转子超转试验工装区别于传统的悬臂转子单支点试验方法，本发明的上下两支点结构可保证转子试验件在超转试验过程中保持高度同轴，有效地减小了转子的动态失稳和振动，同时转子连接刚性好，满足了试验的可靠性与稳定性；

2、本发明的下支点工装结构内部可安装高速滑环引电器，超转试验传感器可通过下支点工装布置于试验件上。鼓筒底盘设计的多个装配孔洞可以提高盘鼓组合结构的装配效率，以及实现对装配质量的检查。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中的发动机转子超转试验工装正等轴测图。

图2为本发明的一个实施例中的发动机转子超转试验工装剖视图。

图3为本发明的一个实施例中的鼓筒底盘的正等轴测图。

图4为本发明的一个实施例中的下支点工装的正等轴测图。

图5为本发明的一个实施例中的下支点工装的剖视图。

附图标记注释：八角笼1、升降支架2、丝杠滑轨3、转动轴4、超转试验机传动轴5、上支点工装6、涡轮盘7、鼓筒9、鼓筒底盘10、涨紧套顶盖11、涨紧套12、下支点工装13、轴承底座14、高速滑环引电器15、下支点定位轴承16、卡簧17。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明；在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在实际应用中，各部件的形状、厚度或高度可扩大或缩小。本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。

在一个实施例中，如图1-图5所示，提供一种发动机转子超转试验工装，其试验对象为航空发动机的盘鼓组合结构试验件，其中，盘鼓组合结构试验件包括涡轮盘7和鼓筒9；该发动机转子超转试验工装包括八角笼组件、上支点工装6、鼓筒底盘10和下支点工装13，上支点工装6用于连接超转试验机传动轴5和涡轮盘7，上支点工装6压入至涡轮盘7中心孔内，上支点工装6与超转试验机传动轴5把合在一起；鼓筒底盘10用于连接鼓筒9和下支点工装13，鼓筒底盘10与鼓筒9底部挡边的圆周上分布有相配的连接通孔，鼓筒底盘10加工止口与鼓筒9下沿配合；下支点工装13挡边与鼓筒底盘10贴合后用螺栓把合；所述下支点工装13顶部安装在鼓筒底盘10中心孔内，下支点工装13顶部底部与八角笼组件固定连接。

在一个实施例中，如图2和图3所示，所述上支点工装6下部外径与涡轮盘7中心孔的内径相同，所述上支点工装6中部设置有与涡轮盘7相配合的止口，止口的圆周上分布有与涡轮盘7相配的螺纹通孔，止口的圆周上还加工有装配拆卸孔，用于涡轮盘7的拆卸和分离，调整安装相位，使用螺栓将上支点工装6和涡轮盘7固定。

在一个实施例中，如图2和图3所示，所述鼓筒底盘10与鼓筒9的圆周上分布有相配的连接通孔，鼓筒底盘10加工止口与鼓筒9下沿配合，调整鼓筒底盘10安装相位，将鼓筒底盘10与鼓筒9的通孔对齐，通过螺栓将鼓筒底盘10与鼓筒9锁紧。

在一个实施例中，如图1-图5所示，所述鼓筒底盘10中心孔能够与下支点工装13外周配合，调整安装相位，固定鼓筒底盘10和下支点工装13通过螺栓和相配的螺纹孔进行锁紧；鼓筒底盘10在圆周面上开设有多个用于盘鼓组合结构试验件装配的孔洞，也可用于试验传感器采集设备的线路走线需要。

在一个实施例中，如图1、图4和图5所示，所述八角笼组件上安装有轴承底座14，轴承底座14内部设计有通孔，可安装高速滑环引电器15，超转试验传感器可通过轴承底座14的高速滑环引电器15布置在盘鼓组合结构试验件上。

在一个实施例中，如图5所示，所述下支点工装13中心孔用于安装下支点定位轴承16，下支点定位轴承16外圈表面与下支点工装13中心孔表面通过过盈配合相连接，下支点工装13中心孔设有止动凸台，将下支点定位轴承16压入至与凸台表面贴合。

在一个实施例中，如图5所示，下支点工装13中心孔中设计有卡簧凹槽，当将下支点定位轴承16压入到设计装配位置，在卡簧凹槽内安装卡簧17，将下支点定位轴承16固定至下支点工装13内部，下支点定位轴承16内圈与轴承底座14为过盈配合。

在一个实施例中，如图2所示，上支点工装6中心孔内设置有涨紧套12和与涨紧套12相匹配的涨紧套顶盖11，超转试验机传动轴5穿过上支点工装6中心孔，及其内部的涨紧套顶盖11和涨紧套12。在本实施例中，上支点工装6通过涨紧套12与超转试验机传动轴5进行把合，调整涨紧套顶盖11安装相位，使其与上支点工装6螺纹孔对齐，然后使用螺栓将涨紧套顶盖11和上支点工装6固定，拧紧螺栓通过涨紧套12将上支点工装6与超转试验机传动轴5固定。

在一个实施例中，如图1所示，所述八角笼组件包括八角笼1、升降支架2、丝杠滑轨3和转动轴4，八角笼1顶部四周能够通过螺栓与试验仓固定，升降支架2设在八角笼1内部且轴承底座14安装在升降支架2上；丝杠滑轨3纵向转动设在八角笼1上且升降支架2与丝杠滑轨3相连，转动轴4设在八角笼1的底部且转动轴4与丝杠滑轨3相连接；转动转动轴4，转动轴4带动丝杠滑轨3转动，丝杠滑轨3能够调节升降支架2的高度。

本发明还提供一种发动机转子超转试验工装的装配方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：将盘鼓组合结构试验件放置于鼓筒底盘10上方，使鼓筒9下沿与鼓筒底盘10装配止口完全贴合，调整鼓筒底盘10安装相位，将鼓筒底盘10与鼓筒9的通孔对齐，将鼓筒底盘10与鼓筒9通过螺栓锁紧；

步骤S2：将下支点工装13放入鼓筒底盘10中心孔内，使下支点工装13止口与鼓筒底盘10底面完全贴合，鼓筒底盘10中心孔可与下支点工装13外周配合，调整安装相位，固定鼓筒底盘10和下支点工装13通过螺栓和相配的螺纹孔进行锁紧；

步骤S3：将盘鼓组合结构试验件及已安装的工装整体放置于八角笼组件上，升高盘鼓组合结构试验件使超转试验机传动轴5穿过上支点工装6中心孔，并将超转试验机传动轴5与上支点工装6固定；

步骤S4：将八角笼1安装至超转试验机试验仓内，八角笼1顶部四周通过螺栓与试验仓固定。

轴承底座14设计有与升降支架2相配的螺纹通孔，使用螺栓将其固定至升降支架2上。

转动超转试验机八角笼底部的转动轴4，通过丝杠滑轨3升高升降支架2，使轴承底座14升高至下支点工装13中心孔内。下支点定位轴承16内圈与轴承底座14为过盈配合，升高升降支架2，直到使轴承底座14的凸台与下支点定位轴承16内圈下端面贴合。

到此步已完成超转试验件及其工装的装配，通过底部预留的孔洞，检查内部结构件装配情况，手动转动超转试验件，初步检查传动轴与上支点工装是否已正常把合。

这种结构设计和装配方式，不仅可以有效地避免在高速旋转时出现连接件松动的问题，并且上下支点结构可保证转子试验件在超转试验过程中保持高度同轴。此外，该工装结构设计简便，可以方便地进行装配和调试。这些设计和装配技术的应用，有助于提高发动机转子超转试验的可靠性，保证设备在试验过程中的稳定性和安全性。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开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公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种发动机转子超转试验工装，应用于航空发动机的盘鼓组合结构试验件，其特征在于，盘鼓组合结构试验件包括涡轮盘和鼓筒；该发动机转子超转试验工装包括八角笼组件、上支点工装、鼓筒底盘和下支点工装，上支点工装用于连接超转试验机传动轴和涡轮盘，上支点工装压入至涡轮盘中心孔内，上支点工装与超转试验机传动轴相连接；鼓筒底盘用于连接鼓筒和下支点工装，鼓筒底盘与鼓筒底部挡边的圆周上分布有相配的连接通孔，鼓筒底盘加工止口与鼓筒下沿配合；下支点工装挡边与鼓筒底盘贴合后紧固；所述下支点工装顶部安装在鼓筒底盘中心孔内，下支点工装顶部底部与八角笼组件固定连接，所述上支点工装下部外径与涡轮盘中心孔的内径相同，所述上支点工装中部设置有与涡轮盘相配的止口，止口的圆周上分布有与涡轮盘相配的螺纹通孔，止口的圆周上还加工有装配拆卸孔，所述鼓筒底盘中心孔能够与下支点工装外周配合，所述下支点工装中心孔处安装有下支点定位轴承，下支点定位轴承外圈表面与下支点工装中心孔表面通过过盈配合相连接，下支点工装中心孔设有止动凸台，下支点定位轴承通过压入的方式与凸台表面贴合，所述八角笼组件上安装有轴承底座，下支点工装中心孔中设有卡簧凹槽，卡簧凹槽内安装有卡簧，下支点定位轴承固定至下支点工装内部，下支点定位轴承内圈与轴承底座为过盈配合，所述上支点工装中心孔内设置有涨紧套和与涨紧套相匹配的涨紧套顶盖，超转试验机传动轴穿过上支点工装中心孔、涨紧套顶盖和涨紧套，所述八角笼组件包括八角笼、升降支架、丝杠滑轨和转动轴，八角笼顶部四周能够通过螺栓与试验仓固定，升降支架设在八角笼内部且轴承底座安装在升降支架上；丝杠滑轨纵向转动设在八角笼上且升降支架与丝杠滑轨相连，转动轴设在八角笼的底部且转动轴与丝杠滑轨相连接，轴承底座内部有通孔，通孔内安装有高速滑环引电器，超转试验传感器通过所述高速滑环引电器布置在盘鼓组合结构试验件上。

2.一种发动机转子超转试验工装的装配方法，采用如权利要求1所述的发动机转子超转试验工装，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：将盘鼓组合结构试验件放置于鼓筒底盘上方，鼓筒下沿与鼓筒底盘装配止口完全贴合，调整鼓筒底盘安装相位，将鼓筒底盘与鼓筒的通孔对齐，鼓筒底盘与鼓筒通过螺栓锁紧；

步骤S2：将下支点工装放入鼓筒底盘中心孔内，使下支点工装止口与鼓筒底盘底面完全贴合，鼓筒底盘中心孔与下支点工装外周配合，调整安装相位，鼓筒底盘和下支点工装通过螺栓和相配的螺纹孔进行锁紧；

步骤S3：将盘鼓组合结构试验件及已安装的工装整体放置于八角笼组件上，升高盘鼓组合结构试验件使超转试验机传动轴穿过上支点工装中心孔，并将超转试验机传动轴与上支点工装固定；

步骤S4：将八角笼安装至超转试验机试验仓内，八角笼顶部四周通过螺栓与试验仓固定。