CN117415705B - 燃气涡轮转子组件叶尖磨工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气涡轮转子组件叶尖磨工装，包括：芯轴、装设于芯轴第一端外圆上的通气抵压盘组、螺纹装设于芯轴第二端外圆上的抵压锁紧组件。芯轴第一端端面内凹延伸形成进气通道，芯轴第一端的外圆上还加工有与进气通道连通的第一气孔。通气抵压盘组的内侧端分别啮合连接一级转子盘的端面齿，及密封顶抵导流盘的外环端，用于在一级转子盘的外侧端形成密封设置且连通第一气孔和导流盘上导流孔的气腔。抵压锁紧组件用于在转动过程中拉紧芯轴，进而使通气抵压盘组和抵压锁紧组件沿轴向相对夹紧锁定燃气涡轮转子组件。本发明装置，极大提高工作效率的同时，还提高叶尖磨削质量，使所有叶片叶尖磨削均匀，并可避免在磨削过程中铁屑进入气膜孔。

Description

燃气涡轮转子组件叶尖磨工装

技术领域

本发明涉及航空发动机制造技术领域，特别地，涉及一种燃气涡轮转子组件叶尖磨工装。

背景技术

某型发动机燃气涡轮转子组件由燃气涡轮一级转子和燃气涡轮二级转子组成，如图1所示，在发动机工作状态时通过中心拉杆与压紧螺母同其他转子组件拉紧，保证端齿啮合。

航空发动机叶片单件加工时会对叶尖部位留有余量，在叶片与涡轮盘组合好后整盘磨削，常用的加工方法是普通卧式磨(设备两端心轴顶紧工件)及一、二级转子分别磨削，磨削加工精度低、效率差，且磨削过程中，一级转子内部气膜孔容易进入铁屑堵塞，后续清理操作困难，故而容易造成发动机试车故障风险。

发明内容

本发明提供了一种燃气涡轮转子组件叶尖磨工装，以解决燃气涡轮转子组件现有加工方式存在的磨削加工精度低、效率差，一级转子内部气膜孔容易进入铁屑堵塞，后续清理操作困难，容易造成发动机试车故障风险的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种燃气涡轮转子组件叶尖磨工装，用于沿轴向装夹一级转子盘和二级转子盘，并将一级转子盘、装设于一级转子盘轴颈上的导流盘及二级转子盘锁紧形成燃气涡轮转子组件，叶尖磨工装包括：用于装设于叶尖磨设备上的芯轴、装设于芯轴第一端外圆上且用于抵靠一级转子盘外侧端的通气抵压盘组、螺纹装设于芯轴第二端外圆上且用于抵靠二级转子盘外侧端的抵压锁紧组件；芯轴第一端端面内凹延伸形成与叶尖磨设备上的通气装置连通的进气通道，芯轴第一端的外圆上还加工有与进气通道连通的第一气孔；通气抵压盘组的内侧端分别啮合连接一级转子盘的端面齿，及密封顶抵导流盘的外环端，以用于在一级转子盘的外侧端形成密封设置且连通第一气孔和导流盘上导流孔的气腔；抵压锁紧组件用于在转动过程中拉紧芯轴，进而使通气抵压盘组和抵压锁紧组件沿轴向相对夹紧锁定燃气涡轮转子组件。

进一步地，芯轴第一端的外圆上还设有凸缘，其相对的第二端的外圆上还设有外螺纹；通气抵压盘组的外侧端抵靠凸缘限位，且通过第一紧固件与凸缘可拆卸式固定；抵压锁紧组件通过其内螺纹螺纹装设于芯轴的外圆上。

进一步地，气腔包括由通气抵压盘组连接一级转子盘的端面齿形成的位于轴颈腔与芯轴之间的内气腔，及由抵压锁紧组件密封抵靠导流盘的外环端形成的位于导流盘内外环间的外气腔；第一气孔与内气腔连通，内气腔通过轴颈及导流盘内环上开设的气孔连通外气腔，外气腔连通导流孔。

进一步地，通气抵压盘组的内侧端内凹形成内外同轴设置的内环腔和外环腔；内环腔与外环腔之间的内环筒啮合连接一级转子盘的端面齿，以使内环腔连通内气腔形成内环气腔；外环腔外的外环筒密封抵靠导流盘的外环端，以使外环腔连通外气腔形成外环气腔。

进一步地，芯轴第一端外圆上设有沿轴向依次设置的多组气孔组，每组气孔组包括沿芯轴的周向依次间隔设置且垂直连通进气通道的第一气孔，第一气孔连通内环气腔；内环筒的侧壁上还开设有连通内环气腔和外环气腔的第二气孔。

进一步地，通气抵压盘组包括装设于芯轴第一端外圆上的底座；底座的外侧端用于抵靠叶尖磨设备定位，且其外侧端还通过第一紧固件与凸缘可拆卸式固定；底座的内侧端内凹形成内环腔，且底座的内侧端上还加工有用于与一级转子盘的端面齿外啮合的啮合齿；内环腔的侧壁上开设有第二气孔。

进一步地，通气抵压盘组还包括中空筒状且套设于底座外的支承环；支承环的外侧端抵靠底座的内侧端限位，且通过第二紧固件与底座可拆卸式固定；支承环的内侧端密封抵靠导流盘的外环端。

进一步地，通气抵压盘组还包括装设于芯轴外圆上的密封环；支承环的内侧端内凹形成安装腔，密封环的外侧端卡紧于安装腔内，密封环的内侧端密封抵靠导流盘的外环端。

进一步地，叶尖磨工装还包括装设于芯轴外圆上的密封圈，密封圈压紧于芯轴的外圆与一级转子盘的内环腔之间。

进一步地，抵压锁紧组件包括沿轴向依次装设于芯轴第二端外圆上的压板和锁紧螺母；压板用于抵压二级转子盘的外侧端；锁紧螺母与芯轴螺纹连接，以用于在转动过程中拉紧芯轴，进而使通气抵压盘组和压板相对夹紧固定燃气涡轮转子组件。

本发明具有以下有益效果：

本发明中，为提高加工精度及效率，将燃气涡轮转子组件的加工方法改进为采用高速叶尖磨设备磨削，并且两级转子组合一道工序同时磨削两级叶尖，高速叶尖磨削时，其主轴带动芯轴高速旋转，从而使得燃气涡轮转子组件上松散的叶片可以获得足够大的离心力，进而将涡轮盘榫槽与叶片榫头间隙抵消，并模拟工作状态进行叶尖磨削及在线测量，极大提高工作效率的同时，还提高叶尖磨削质量，使所有叶片叶尖磨削均匀；另一方面，本发明的叶尖磨工装中，芯轴上加工有与通气装置连通的进气通道，工作时，带压气体首先进入进气通道，然后再由第一气孔进入通气抵压盘组与一级转子盘外侧端围设成的气腔中，接着再由气腔进入导流盘上的导流孔中，接着再由导流孔进入一级转子盘榫槽与一级叶片榫头间隙内，最后由一级叶片气膜孔向外吹出，如图2所示，从而避免在磨削过程中铁屑进入气膜孔，后续工序无法彻底清洗，造成发动机试车故障风险的问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是燃气涡轮转子组件主视结构示意图；

图2是本发明优选实施例的燃气涡轮转子组件叶尖磨工装磨削状态示意图。

图例说明

11、一级转子盘；12、二级转子盘；13、导流盘；131、导流孔；20、芯轴；201、进气通道；202、第一气孔；203、凸缘；30、通气抵压盘组；301、第二气孔；31、第一紧固件；32、底座；33、支承环；34、第二紧固件；35、密封环；40、抵压锁紧组件；41、压板；42、锁紧螺母；50、密封圈。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1-2，本发明的优选实施例提供了一种燃气涡轮转子组件叶尖磨工装，用于沿轴向装夹一级转子盘11和二级转子盘12，并将一级转子盘11、装设于一级转子盘11轴颈上的导流盘13及二级转子盘12锁紧形成燃气涡轮转子组件，叶尖磨工装包括：用于装设于叶尖磨设备上的芯轴20、装设于芯轴20第一端外圆上且用于抵靠一级转子盘11外侧端的通气抵压盘组30、螺纹装设于芯轴20第二端外圆上且用于抵靠二级转子盘12外侧端的抵压锁紧组件40。芯轴20第一端端面内凹延伸形成与叶尖磨设备上的通气装置连通的进气通道201，芯轴20第一端的外圆上还加工有与进气通道201连通的第一气孔202。通气抵压盘组30的内侧端分别啮合连接一级转子盘11的端面齿，及密封顶抵导流盘13的外环端，以用于在一级转子盘11的外侧端形成密封设置且连通第一气孔202和导流盘13上导流孔131的气腔。抵压锁紧组件40用于在转动过程中拉紧芯轴20，进而使通气抵压盘组30和抵压锁紧组件40沿轴向相对夹紧锁定燃气涡轮转子组件。

本发明的叶尖磨工装工作时，首先将芯轴20和通气抵压盘组30与一级转子盘11、二级转子盘12和导流盘13装夹；然后再装夹抵压锁紧组件40并拧紧，接着采用压力施加设备对抵压锁紧组件40施压，以使一级转子盘11和二级转子盘12两者内侧端齿啮合紧密，最后再重新拧紧抵压锁紧组件40，以完成燃气涡轮转子组件的装夹，如图2所示；最后将装夹完成的燃气涡轮转子组件和工装一并装夹到叶尖磨设备上，工装在叶尖磨设备上夹持定位后，再找正燃气涡轮转子组件，即可进行叶尖磨加工。

本发明中，为提高加工精度及效率，将燃气涡轮转子组件的加工方法改进为采用高速叶尖磨设备磨削，并且两级转子组合一道工序同时磨削两级叶尖，高速叶尖磨削时，其主轴带动芯轴20高速旋转，从而使得燃气涡轮转子组件上松散的叶片可以获得足够大的离心力，进而将涡轮盘榫槽与叶片榫头间隙抵消，并模拟工作状态进行叶尖磨削及在线测量，极大提高工作效率的同时，还提高叶尖磨削质量，使所有叶片叶尖磨削均匀；另一方面，本发明的叶尖磨工装中，芯轴20上加工有与通气装置连通的进气通道201，工作时，带压气体首先进入进气通道201，然后再由第一气孔202进入通气抵压盘组30与一级转子盘11外侧端围设成的气腔中，接着再由气腔进入导流盘13上的导流孔131中，接着再由导流孔131进入一级转子盘11榫槽与一级叶片榫头间隙内，最后由一级叶片气膜孔向外吹出，如图2所示，从而避免在磨削过程中铁屑进入气膜孔，后续工序无法彻底清洗，造成发动机试车故障风险的问题。

可选地，如图2所示，芯轴20第一端的外圆上还设有凸缘203，其相对的第二端的外圆上还设有外螺纹。通气抵压盘组30的外侧端抵靠凸缘203限位，且通过第一紧固件31与凸缘203可拆卸式固定。抵压锁紧组件40通过其内螺纹螺纹装设于芯轴20的外圆上；装夹时，旋动抵压锁紧组件40，进而可沿轴向拉紧芯轴20，芯轴20带动通气抵压盘组30顶紧一级转子盘11的外侧端，同时抵压锁紧组件40顶紧二级转子盘12的外侧端，进而通过本发明的工装，可沿轴向紧固燃气涡轮转子组件，操作简单、紧固可靠。

本可选方案中，如图2所示，气腔包括由通气抵压盘组30连接一级转子盘11的端面齿形成的位于轴颈腔与芯轴20之间的内气腔，及由抵压锁紧组件密封抵靠导流盘13的外环端形成的位于导流盘13内外环间的外气腔。第一气孔202与内气腔连通，内气腔通过轴颈及导流盘13内环上开设的气孔连通外气腔，外气腔连通导流孔131。工作时，带压气体首先进入进气通道201，然后再通过第一气孔202进入轴颈腔与芯轴20之间的内气腔，接着由轴颈及导流盘13内环上开设的气孔进入导流盘13内外环间的外气腔，接着再进入导流盘上的导流孔131中，接着由导流孔131进入一级转子盘11榫槽与一级叶片榫头间隙内，最后由一级叶片气膜孔向外吹出。

优选地，如图2所示，通气抵压盘组30的内侧端内凹形成内外同轴设置的内环腔和外环腔。内环腔与外环腔之间的内环筒啮合连接一级转子盘11的端面齿，以使内环腔连通内气腔形成内环气腔。外环腔外的外环筒密封抵靠导流盘13的外环端，以使外环腔连通外气腔形成外环气腔。本优选方案中，通过通气抵压盘组30的结构设置，使原有内气腔连通内环腔形成腔体面积更大的内环气腔，及使原有外气腔连通外环腔形成腔体面积更大的外环气腔，从而增大带压气体的流量，提高对气膜孔的吹孔效果。

进一步地，如图2所示，芯轴20第一端外圆上设有沿轴向依次设置的多组气孔组，每组气孔组包括沿芯轴20的周向依次间隔设置且垂直连通进气通道201的第一气孔202，第一气孔202连通内环气腔。内环筒的侧壁上还开设有连通内环气腔和外环气腔的第二气孔301。本进一步方案中，通过多组气孔组及第二气孔301的设置，满足面积增大后气腔的流量需求，进一步提高气膜孔的吹孔效果，有效防止气膜孔堵塞。

本可选方案的具体实施例中，如图2所示，通气抵压盘组30包括装设于芯轴20第一端外圆上的底座32。底座32的外侧端用于抵靠叶尖磨设备定位，且其外侧端还通过第一紧固件31与凸缘203可拆卸式固定。底座32的内侧端内凹形成内环腔，且底座32的内侧端上还加工有用于与一级转子盘11的端面齿外啮合的啮合齿，底座32通过其啮合齿与一级转子盘11的端面齿啮合，起到连接、施压目的的同时，保护一级转子盘11上的端面齿，同时提高底座32对一级转子盘11施力的效果。内环腔的侧壁上开设有第二气孔301；底座32结构设置简单、容易加工制备。

进一步地，如图2所示，通气抵压盘组30还包括中空筒状且套设于底座32外的支承环33。支承环33的外侧端抵靠底座32的内侧端限位，且通过第二紧固件34与底座32可拆卸式固定。支承环33的内侧端密封抵靠导流盘13的外环端；支承环33结构设置简单、容易加工制备，且将通气抵压盘组30拆分包括底座32和支承环33，从而使通气抵压盘组30整体结构设置简单、容易加工、方便装拆。

优选地，如图2所示，通气抵压盘组30还包括装设于芯轴20外圆上的密封环35。支承环33的内侧端内凹形成安装腔，密封环35的外侧端卡紧于安装腔内，密封环35的内侧端密封抵靠导流盘13的外环端；为提高气膜孔的吹气效果，防止带压气体由支承环33与导流盘13外环端之间的间隙泄露，同时为防止支承环33压坏导流盘13，故而在支承环33与导流盘13间设置密封环35。

优选地，如图2所示，叶尖磨工装还包括装设于芯轴20外圆上的密封圈50，密封圈50压紧于芯轴20的外圆与一级转子盘11的内环腔之间；同样的，为提高气膜孔的吹气效果，防止带压气体由芯轴20的外圆与一级转子盘11的内环腔间泄露，本发明优选方案中，还在芯轴20的外圆面与一级转子盘11的内环腔之间设置起密封作用的密封圈50。

可选地，如图2所示，抵压锁紧组件40包括沿轴向依次装设于芯轴20第二端外圆上的压板41和锁紧螺母42。压板41用于抵压二级转子盘12的外侧端。锁紧螺母42与芯轴20螺纹连接，以用于在转动过程中拉紧芯轴20，进而使通气抵压盘组30和压板41相对夹紧固定燃气涡轮转子组件；安装时，首先拧动锁紧螺母42，进而使芯轴20沿轴向拉紧，芯轴20使通气抵压盘组30和压板41相对夹紧燃气涡轮转子组件，然后再拧紧锁紧螺母42，接着采用压力施加设备对压板41施加压力，使一级转子盘11和二级转子盘12两者的端齿相互咬紧，最后再重新拧紧锁紧螺母42；优选地，为提高燃气涡轮转子组件的锁紧效果，可同时设置多组锁紧螺母42。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种燃气涡轮转子组件叶尖磨工装，其特征在于，用于沿轴向装夹一级转子盘（11）和二级转子盘（12），并将一级转子盘（11）、装设于一级转子盘（11）轴颈上的导流盘（13）及二级转子盘（12）锁紧形成燃气涡轮转子组件，叶尖磨工装包括：

用于装设于叶尖磨设备上的芯轴（20）、装设于芯轴（20）第一端外圆上且用于抵靠一级转子盘（11）外侧端的通气抵压盘组（30）、螺纹装设于芯轴（20）第二端外圆上且用于抵靠二级转子盘（12）外侧端的抵压锁紧组件（40）；

芯轴（20）第一端端面内凹延伸形成与叶尖磨设备上的通气装置连通的进气通道（201），芯轴（20）第一端的外圆上还加工有与进气通道（201）连通的第一气孔（202）；

通气抵压盘组（30）的内侧端分别啮合连接一级转子盘（11）的端面齿，及密封顶抵导流盘（13）的外环端，以用于在一级转子盘（11）的外侧端形成密封设置且连通第一气孔（202）和导流盘（13）上导流孔（131）的气腔；

抵压锁紧组件（40）用于在转动过程中拉紧芯轴（20），进而使通气抵压盘组（30）和抵压锁紧组件（40）沿轴向相对夹紧锁定燃气涡轮转子组件；

芯轴（20）第一端的外圆上还设有凸缘（203）；

气腔包括由通气抵压盘组（30）连接一级转子盘（11）的端面齿形成的位于轴颈腔与芯轴（20）之间的内气腔，及由通气抵压盘组（30）密封抵靠导流盘（13）的外环端形成的位于导流盘（13）内外环间的外气腔；

第一气孔（202）与内气腔连通，内气腔通过轴颈及导流盘（13）内环上开设的气孔连通外气腔，外气腔连通导流孔（131）；

通气抵压盘组（30）的内侧端内凹形成内外同轴设置的内环腔和外环腔；内环腔与外环腔之间的内环筒啮合连接一级转子盘（11）的端面齿，以使内环腔连通内气腔形成内环气腔；外环腔外的外环筒密封抵靠导流盘（13）的外环端，以使外环腔连通外气腔形成外环气腔；

通气抵压盘组（30）包括装设于芯轴（20）第一端外圆上的底座（32）；底座（32）的外侧端用于抵靠叶尖磨设备定位，且其外侧端还通过第一紧固件（31）与凸缘（203）可拆卸式固定；底座（32）的内侧端内凹形成内环腔，且底座（32）的内侧端上还加工有用于与一级转子盘（11）的端面齿外啮合的啮合齿；内环腔的侧壁上开设有第二气孔（301）。

2.根据权利要求1所述的燃气涡轮转子组件叶尖磨工装，其特征在于，

芯轴（20）相对的第二端的外圆上还设有外螺纹；

通气抵压盘组（30）的外侧端抵靠凸缘（203）限位，且通过第一紧固件（31）与凸缘（203）可拆卸式固定；

抵压锁紧组件（40）通过其内螺纹螺纹装设于芯轴（20）的外圆上。

3.根据权利要求2所述的燃气涡轮转子组件叶尖磨工装，其特征在于，

芯轴（20）第一端外圆上设有沿轴向依次设置的多组气孔组，每组气孔组包括沿芯轴（20）的周向依次间隔设置且垂直连通进气通道（201）的第一气孔（202），第一气孔（202）连通内环气腔；

内环筒的侧壁上还开设有连通内环气腔和外环气腔的第二气孔（301）。

4.根据权利要求2所述的燃气涡轮转子组件叶尖磨工装，其特征在于，

通气抵压盘组（30）还包括中空筒状且套设于底座（32）外的支承环（33）；

支承环（33）的外侧端抵靠底座（32）的内侧端限位，且通过第二紧固件（34）与底座（32）可拆卸式固定；

支承环（33）的内侧端密封抵靠导流盘（13）的外环端。

5.根据权利要求4所述的燃气涡轮转子组件叶尖磨工装，其特征在于，

通气抵压盘组（30）还包括装设于芯轴（20）外圆上的密封环（35）；

支承环（33）的内侧端内凹形成安装腔，密封环（35）的外侧端卡紧于安装腔内，密封环（35）的内侧端密封抵靠导流盘（13）的外环端。

6.根据权利要求1所述的燃气涡轮转子组件叶尖磨工装，其特征在于，

叶尖磨工装还包括装设于芯轴（20）外圆上的密封圈（50），密封圈（50）压紧于芯轴（20）的外圆与一级转子盘（11）的内环腔之间。

7.根据权利要求1所述的燃气涡轮转子组件叶尖磨工装，其特征在于，

抵压锁紧组件（40）包括沿轴向依次装设于芯轴（20）第二端外圆上的压板（41）和锁紧螺母（42）；

压板（41）用于抵压二级转子盘（12）的外侧端；

锁紧螺母（42）与芯轴（20）螺纹连接，以用于在转动过程中拉紧芯轴（20），进而使通气抵压盘组（30）和压板（41）相对夹紧固定燃气涡轮转子组件。