CN118081543A - 一种航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削榫头撑紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削领域，具体涉及是一种航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削榫头撑紧装置，包括螺杆和撑紧机构，撑紧机构能插入高涡盘的榫槽内，且位于叶片的榫头下方，并能对叶片施加向上的力，螺杆能穿过撑紧机构，且穿过撑紧机构的一端套有压紧螺帽，在压紧螺帽的作用下螺杆锁紧时能使得撑紧机构向上形变，在工作时，由弹性件提供持续的弹性压力，可以有效消除叶片在高速磨削时产生的震动间隙，实现了提高磨削精度，有效降低操作者劳动强度，提高高涡叶片磨削效率和质量的技术效果。

Description

一种航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削榫头撑紧装置

技术领域

本发明涉及航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削领域，具体涉及是一种航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削榫头撑紧装置。

背景技术

高压涡轮叶片是航空发动机动力能源装置的关键部件，任何损伤都将对军航、民航的飞行安全产生严重影响。高速气动载荷、离心载荷、振动载荷以及高温燃气侵蚀等共同作用的恶劣工作环境下，叶片服役后大量出现叶尖部位裂纹及磨损缺陷，降低发动机推力，航空发动机在使用过程中叶片属于核心部件而且容易损耗，需要维修或更换，几乎每台某型发动机维修时都需要更换，更换时需要逐台按机匣尺寸对高涡新叶片进行磨削工作，而在磨削之前需要对高涡叶片在原台盘上进行装配，属于该型发动机修理工序中的瓶颈，该叶片由精密铸造而成，工艺复杂合格率低，产量受限。

高涡叶片在制造过程中，由于每台高压涡轮盘尺寸在飞行使用过后会产生变化，会导致叶片和机匣内壁配合间隙产生差距，并且叶片在服役后，磨损、缺损状态各异，在发动机修理过程中重新配置新叶片，容易由于叶片的榫头和高涡盘槽形状复杂且存在形状公差，叶片外径尺寸大小不确定，导致配合间隙不统一，跳动过大，普通磨削方法无法模拟叶片在工作中甩出的状态，磨削效果不佳，致使磨削过程中外径尺寸不稳定，出现外径跳动大、尺寸超差等缺陷。

发明内容

本发明针对以上问题，提供一种航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削榫头撑紧装置。

采用的技术方案是，一种航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削榫头撑紧装置，包括螺杆和撑紧机构；

所述撑紧机构能插入高涡盘的榫槽内，且位于叶片的榫头下方，并能对叶片施加向上的力；

所述螺杆能穿过撑紧机构，且穿过撑紧机构的一端套有压紧螺帽，在压紧螺帽的作用下螺杆锁紧时能使得撑紧机构向上形变。

进一步的，榫槽包括上榫槽和下榫槽，且所述叶片的榫头能插入上榫槽内，并与上榫槽内壁贴合；

所述撑紧机构能插入下榫槽内，且撑紧机构与叶片的榫头间有间隙。

可选的，撑紧机构包括第一楔形顶块、第二楔形顶块、中间顶块和弹性件，且中间顶块设于第一楔形顶块和第二楔形顶块之间；

所述螺杆能依次穿过第一楔形顶块、中间顶块和第二楔形顶块，且螺杆在锁紧时能使得中间顶块朝向叶片的榫头移动；

所述弹性件分别设于第一楔形顶块和第二楔形顶块内，并分别与螺杆的端部和压紧螺帽顶接。

可选的，中间顶块内设置有圆形槽沟，且所述螺杆从圆形槽沟内穿过，且圆形槽沟的内径大于螺杆的直径。

可选的，中间顶块为梯形体结构。

可选的，中间顶块为等腰梯形体结构。

可选的，中间顶块与叶片的榫头接触面为下底面，与之相对的一面为上底面，所述第一楔形顶块和第二楔形顶块分别能与中间顶块两腰贴合。

可选的，第一楔形顶块朝向螺杆端部的一面设置有第一凹槽，且第一凹槽内设置有弹性件；

所述第二楔形顶块朝向压紧螺帽的一面设置有第二凹槽，且第二凹槽内设置有弹性件。

可选的，位于所述第一凹槽内的弹性件能套在螺杆上，位于所述第二凹槽内的弹性件能套在螺杆上。

可选的，弹性件为弹簧。

本发明的有益效果至少包括以下之一；

1、通过设置包含螺杆和撑紧机构的榫头撑紧装置，为叶片提供垂直于高涡盘轴向的持续压力，消除工装制作过程中以及叶片差异带来的间隙，增强了工艺的稳定性，模拟叶片在工作中的状态，提高了叶片磨削工艺中的合格率。

2、利用榫头撑紧装置，对叶片榫头保持足够撑紧力使叶片顶出，模拟叶片在工作中的状态，避免因为叶片榫头和高涡盘间隙产生的误差、磨削过程中的让刀，获得预期修理的外径尺寸。

3、在工作时，由弹性件提供持续的弹性压力，可以有效消除叶片在高速磨削时产生的震动间隙，提高磨削精度，有效降低操作者劳动强度，提高高涡叶片磨削效率和质量。

附图说明

图1为榫头撑紧装置爆炸结构示意图；

图2为榫头撑紧装置内部结构示意图；

图3为榫头撑紧装置收紧时示意图；

图4为榫头撑紧装置锁紧时示意图；

其中附图标记： 1为螺杆、2为弹簧、3为第一楔形顶块、4为中间顶块、5为压紧螺帽、6为第二楔形顶块、7为第一凹槽、8为第二凹槽、9为叶片、10为榫头、11为高涡盘、12为榫槽、13为间隙、14为圆形槽沟。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，一种航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削榫头撑紧装置，包括螺杆1和撑紧机构；

所述撑紧机构能插入高涡盘11的榫槽12内，且位于叶片9的榫头10下方，并能对叶片9施加向上的力；

所述螺杆1能穿过撑紧机构，且穿过撑紧机构的一端套有压紧螺帽5，在压紧螺帽5的作用下螺杆1锁紧时能使得撑紧机构向上形变。

这样设计的目的在于，通过设置包含螺杆和撑紧机构的榫头撑紧装置，为叶片提供垂直于高涡盘轴向的持续压力，消除工装制作过程中以及叶片差异带来的间隙，增强了工艺的稳定性，模拟叶片在工作中的状态，提高了叶片磨削工艺中的合格率，解决了发动机修理过程中重新配置新叶片，容易由于叶片的榫头和高涡盘槽形状复杂且存在形状公差，叶片外径尺寸大小不确定，导致配合间隙不统一，跳动过大，普通磨削方法无法模拟叶片在工作中甩出的状态，磨削效果不佳，致使磨削过程中外径尺寸不稳定，出现外径跳动大、尺寸超差等缺陷的问题。

本实施例中，如图1所示，榫槽12包括上榫槽和下榫槽，且所述叶片9的榫头10能插入上榫槽内，并与上榫槽内壁贴合；

所述撑紧机构能插入下榫槽内，且撑紧机构与叶片9的榫头10间有间隙13。

在实际使用中，撑紧机构与螺杆1和压紧螺帽5在完成组装串联装配后组成榫头撑紧装置可以直接放入下榫槽内，且由于受榫槽限制其只能在榫槽方向进行滑动，在进行安装时，将榫头撑紧装置推入下榫槽，再将叶片及榫头推入上榫槽，然后拧紧压紧螺帽，使得榫头撑紧装置开始形变产生弹性压力，在压力的推动下榫头撑紧装置，与叶片底部贴合，叶片受到传递来的向上压力，与榫槽之间的上下间隙被压缩，装配方法需要完成一整盘的叶片和榫头撑紧装置安装，最后整体置于车床上进行车加工，由于有弹簧持续提供压力，使榫头撑紧装置中所有力传递方向的间隙保持紧密贴合，叶片能持续受到叶片方向向上的压力，模拟叶片在发动机中工作时受到离心作用的状态，并且能抵抗住车床加工时来自车刀的加工应力，抵消加工时的震动间隙，由于持续的紧密贴合，还能提高叶片在车加工中的散热，提高车加工质量。

本实施例中，如图2所示，提供了一种撑紧机构具体的组成，其包括第一楔形顶块3、第二楔形顶块6、中间顶块4和弹性件，且中间顶块4设于第一楔形顶块3和第二楔形顶块6之间；

所述螺杆1能依次穿过第一楔形顶块3、中间顶块4和第二楔形顶块6，且螺杆1在锁紧时能使得中间顶块4朝向叶片9的榫头10移动；

所述弹性件分别设于第一楔形顶块3和第二楔形顶块6内，并分别与螺杆1的端部和压紧螺帽5顶接，同时中间顶块4内设置有圆形槽沟14，且所述螺杆1从圆形槽沟14内穿过，且圆形槽沟14的内径大于螺杆1的直径，中间顶块4为梯形体结构，中间顶块4与叶片9的榫头10接触面为下底面，与之相对的一面为上底面，所述第一楔形顶块3和第二楔形顶块6分别能与中间顶块4两腰贴合。

这样设计的目的在于，如图3和图4所示，将榫头撑紧装置完成组装时，随着拧紧压紧螺帽，第一楔形顶块与第二楔形顶块会对中间顶块施加一个对向的作用力，由于中间顶块采用的是梯形体结构，并且其下底面朝向榫头，这样在对向作用力作用下，使得中间顶块沿着与第一楔形顶块和第二楔形顶块向上移动，直至撑紧机构与榫头件的间隙被压缩，对榫头施加一个向上的作用力。

由于本实施例中，中间顶块4内设置有圆形槽沟14，并且圆形槽沟14的内径大于螺杆1的直径，这样在第一楔形顶块与第二楔形顶块挤压中间顶块时，中间顶块能够向上移动而不会对螺杆产生影响。

本实施例中，弹性件为弹簧2，并且第一楔形顶块3朝向螺杆1端部的一面设置有第一凹槽7，且第一凹槽7内设置有弹性件；

所述第二楔形顶块6朝向压紧螺帽5的一面设置有第二凹槽8，且第二凹槽8内设置有弹性件。

这样设计的目的在于，通过弹簧作为弹性件可以提供一个持续的螺杆轴向压力，在第一楔形顶块和第二楔形顶块之间会形成向上的持续上压力，用于顶紧叶片，消除间隙与加工时的震动间隙，在整个过程中，螺杆的螺帽处设置有台阶，可以配合第一凹槽用于压紧弹簧，而设置的第一楔形顶块和第二楔形顶块则是将水平方向的加压力，调整为竖直向上的持续压力，中间顶块则是在在压紧螺帽拧紧时，将两侧楔形顶块传递来的压力直接施加于叶片榫头底部，对叶片提供向上的持续压力，压紧螺帽则是顶部为六方体结构，可使用气动扳手拧动，用于拧紧串联在螺杆上的所有零件，使弹簧形成压缩，并持续提供弹性压力。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (10)

1.一种航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削榫头撑紧装置，其特征在于，包括螺杆（1）和撑紧机构；

所述撑紧机构能插入高涡盘（11）的榫槽（12）内，且位于叶片（9）的榫头（10）下方，并能对叶片（9）施加向上的力；

所述螺杆（1）能穿过撑紧机构，且穿过撑紧机构的一端套有压紧螺帽（5），在压紧螺帽（5）的作用下螺杆（1）锁紧时能使得撑紧机构向上形变。

2.根据权利要求1所述的一种航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削榫头撑紧装置，其特征在于，所述榫槽（12）包括上榫槽和下榫槽，且所述叶片（9）的榫头（10）能插入上榫槽内，并与上榫槽内壁贴合；

所述撑紧机构能插入下榫槽内，且撑紧机构与叶片（9）的榫头（10）间有间隙（13）。

3.根据权利要求2所述的一种航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削榫头撑紧装置，其特征在于，所述撑紧机构包括第一楔形顶块（3）、第二楔形顶块（6）、中间顶块（4）和弹性件，且中间顶块（4）设于第一楔形顶块（3）和第二楔形顶块（6）之间；

所述螺杆（1）能依次穿过第一楔形顶块（3）、中间顶块（4）和第二楔形顶块（6），且螺杆（1）在锁紧时能使得中间顶块（4）朝向叶片（9）的榫头（10）移动；

所述弹性件分别设于第一楔形顶块（3）和第二楔形顶块（6）内，并分别与螺杆（1）的端部和压紧螺帽（5）顶接。

4.根据权利要求3所述的一种航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削榫头撑紧装置，其特征在于，所述中间顶块（4）内设置有圆形槽沟（14），且所述螺杆（1）从圆形槽沟（14）内穿过，且圆形槽沟（14）的内径大于螺杆（1）的直径。

5.根据权利要求4所述的一种航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削榫头撑紧装置，其特征在于，所述中间顶块（4）为梯形体结构。

6.根据权利要求5所述的一种航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削榫头撑紧装置，其特征在于，所述中间顶块（4）为等腰梯形体结构。

7.根据权利要求5或6所述的一种航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削榫头撑紧装置，其特征在于，所述中间顶块（4）与叶片（9）的榫头（10）接触面为下底面，与之相对的一面为上底面，所述第一楔形顶块（3）和第二楔形顶块（6）分别能与中间顶块（4）两腰贴合。

8.根据权利要求7所述的一种航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削榫头撑紧装置，其特征在于，所述第一楔形顶块（3）朝向螺杆（1）端部的一面设置有第一凹槽（7），且第一凹槽（7）内设置有弹性件；

所述第二楔形顶块（6）朝向压紧螺帽（5）的一面设置有第二凹槽（8），且第二凹槽（8）内设置有弹性件。

9.根据权利要求8所述的一种航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削榫头撑紧装置，其特征在于，位于所述第一凹槽（7）内的弹性件能套在螺杆（1）上，位于所述第二凹槽（8）内的弹性件能套在螺杆（1）上。

10.根据权利要求9所述的一种航空发动机高压涡轮叶片叶尖磨削榫头撑紧装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧（2）。