CN204135957U - 一种手持式螺母安装工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种手持式螺母安装工具，包括便于手掌握住的手持部、手指操作部、动力传动部、螺母安装部及支架，所述手持部、手指操作部及动力传动部均连接于所述支架上，所述动力传动部连接所述手指操作部与所述螺母安装部，以将手指操作部的运动传送至所述螺母安装部，在满足操作可达性的基础上，实现有效的力传感和力反馈，以提高螺母安装的操作有效性和稳定性。

Description

一种手持式螺母安装工具

技术领域

本实用新型涉及航空发动机的装配制造领域，特别是一种手持式螺母安装工具。

背景技术

针对风扇直径超过2米的大型航空发动机，其高压组合转子内部的连接螺母安装非常困难。因为一般采用两级高压涡轮，高压涡轮转子较长，造成转子内腔比较狭长，人工安装该螺母的可达性差。大型航空发动机的高压涡轮转子长度达到650mm以上，而传统中小型航空发动机的高压涡轮转子长度小于500mm。成年人手臂总长(腋下至手指尖最大距离)一般在650mm左右，有效操作距离是550mm左右。因而，对于大型航空发动机中高压组合转子连接螺母的安装操作，可达性不能满足。

针对这一技术问题，现有技术中对于具有双级高压涡轮的大尺寸发动机，采用了复杂的专用工装系统，配合工业内窥镜，实现了螺母的安装、拧紧和限力三项功能。现有技术中的工装系统主要包括高压涡轮转子外部的前端操纵机构，高压涡轮转子内部的多连杆传动机构，以及高压涡轮转子内部的可折叠的终端执行器。终端执行器实现螺母的夹持和旋转，前端操纵机构主要包括操纵手柄、旋钮等装置，提供人工操纵和力矩扳手的硬件接口，通过多连杆传动机构完成工装系统内的全部几何调节结构控制，如终端执行器的打开、轴向和周向定位。由于该工装系统机构非常复杂，含有相当数量的齿轮和连杆，所以结构尺寸较大，总体刚性较低，悬臂式整体构型产生的杠杆放大作用使终端定位精度差。由于前端操纵装置与终端执行器之间存在多级的传动机构，工装系统无法实现有效的多维度力传感和力反馈，对轻微的磕碰、卡滞不敏感，螺母安装时会造成歪斜、锁死或松脱。因而，工作效率比较低下，成本高，稳定性差。另外，考虑到高性能航空发动机的高转速工作趋势，高压组合转子的内径需要逐步降低，当前发动机高压涡轮转子内径一般在150-200mm之间，未来发动机会减低至130mm以下。因此，上述复杂工装系统在满足操作可达性的基础上，还需要进一步改进结构，降低外廓尺寸，进而满足未来高转速、小内径转子的航空发动机装配需要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种手持式螺母安装工具，在满足操作可达性的基础上，实现有效的力传感和力反馈，以提高螺母安装的操作有效性和稳定性。

本实用新型提供一种手持式螺母安装工具，包括便于手掌握住的手持部、手指操作部、动力传动部、螺母安装部及支架，所述手持部、手指操作部及动力传动部均连接于所述支架上，所述动力传动部连接所述手指操作部与所述螺母安装部，以将手指操作部的运动传送至所述螺母安装部。

进一步地，所述手指操作部为第一锥齿轮，所述第一锥齿轮连接在所述支架上且能相对于所述支架旋转；所述动力传动部包括传动杆、支撑部以及与该传动杆一端固定连接的第二锥齿轮，所述支撑部固定连接于所述支架上，支撑所述传动杆，且所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮相互啮合。

进一步地，所述动力传动部包括传动杆、支撑部、连接在所述支架上且能相对于所述支架旋转的第一锥齿轮以及与该传动杆一端固定连接的第二锥齿轮，所述支撑部固定连接于所述支架上，且支撑所述传动杆，且所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮相互啮合；所述手指操作部与所述第一锥齿轮连接，以驱动所述第一锥齿轮旋转。

进一步地，所述支撑部包括拼合固定的或一体成型的壳体，所述壳体中形成能旋转地支撑所述传动杆的第一空间，以及容纳所述第二锥齿轮的第二空间。

进一步地，所述第二锥齿轮通过紧固螺母紧固在所述传动杆的一端上；所述传动杆的另一端具有螺母安装部的连接部，该螺母安装部的连接部位于所述壳体外，所述螺母安装部可拆地连接于该螺母安装部的连接部。

进一步地，所述螺母安装部的连接部上具有方形凹孔，所述螺母安装部上具有方形柱体，所述螺母安装部上的方形柱体能与所述方形凹孔过盈配合，以将所述该螺母安装部可拆地连接在该该螺母安装部的连接部。

进一步地，所述方形柱体的柱体侧面上设置有凸起，以实现所述方形柱体与所述方形凹孔过盈配合。

进一步地，所述螺母安装部包括用于夹持待安装螺母的螺母夹头。

进一步地，该螺母夹头内侧具有与螺母外侧相配合的齿牙，该螺母夹头外壁上具有至少一个可利用辅助固定工具将所述螺母相对于所述螺母夹头固定的通孔。

进一步地，所述手持部枢接于所述支架上且能相对于所述支架折叠。

进一步地，所述手持部包括手柄、弹簧和连杆，所述连杆的一端通过销轴枢接于所述支架上，所述连杆的另一端固定连接有连杆盘，且位于所述手柄内部；所述手柄内部具有内侧端面，所述弹簧套在所述连杆上，且所述弹簧的一端顶住所述连杆盘，所述弹簧的另一端顶住所述内侧端面，以将该手持部弹性地支撑在所述支架上。

进一步地，所述手柄包括卡接槽，所述支架包括能与该卡接槽配合的卡接部，在非折叠状态下，所述卡接部卡接在所述卡接槽内，以在手持部弹性地支撑在所述支架上时，保持该手持部相对于所述支架呈稳定状态。

进一步地，所述支架包括支撑平面，在所述折叠状态下，所述手持部弹性地支撑在所述支架的该支撑平面上。

进一步地，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮的传动比范围为0.5～1。

进一步地，第一锥齿轮的转动轴所在直线与第二锥齿轮的转动轴所在直线的夹角大于0°且小于或等于90°。

本实用新型的螺母安装工具，操作人员单手即可操作，利用食指和大拇指来对手指操作部进行操作，通过动力传动部将手指的力传送给螺母安装部从而完成螺母在转子内的安装。这样，通过手指来操作，提高了即时反馈性，操作人员能实时根据手指的感应来判断是否发生螺母的歪斜、锁死或松脱。因此，很大程度上减少了误操作，实现了有效的力传感和力反馈，提高了螺母安装的操作有效性和稳定性。

附图说明

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

图1为本实用新型的手持式螺母安装工具的一具体实施例的立体示意图。

图2为本实用新型的手持式螺母安装工具的一具体实施例的分解示意图。

图3为本实用新型的手持式螺母安装工具的一具体实施例的侧向剖面示意图。

图4为本实用新型的手持式螺母安装工具的一具体实施例的螺母夹头的立体示意图。

图5为本实用新型的手持式螺母安装工具的一具体实施例的手持部在折叠状态时的立体示意图

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1示意性地示出了本实用新型的一种手持式螺母安装工具的一具体实施例，其包括便于手掌握住的手持部A、手指操作部B、动力传动部C、螺母安装部D及支架E，所述手持部A、手指操作部B及动力传动部C均连接于所述支架E上，所述动力传动部C连接所述手指操作部B与所述螺母安装部D，以将手指操作部B的运动传送至所述螺母安装部D。其中，手持部A可供操作人员利用手掌和手指进行把持，以维持整个工具的平衡。

如图2所示，手指操作部B为可以为一个锥齿轮2，该锥齿轮2通过转轴3和能与与该转轴3的一端固定连接的紧固螺母4而连接在所述支架1上且能相对于所述支架1旋转。这样，操作人员在把持上述手持部的同时，可利用大拇指和食指对所述锥齿轮2进行旋转操作，以向动力传动部传递动力；动力传动部C包括传动杆16、支撑部以及与该传动杆一端固定连接的锥齿轮12，所述支撑部固定连接于所述支架1上，且支撑所述传动杆16，且所述锥齿轮2与所述锥齿轮12相互啮合，将上述操作人员手指的力传递给锥齿轮12从而促动其旋转，而锥齿轮12可通过一个紧固件，例如紧固螺母13紧固在传动杆16的一端上，这样，操作人员手指的力就传递至该传动杆16上。在本实施例中，锥齿轮12既为手指操作部的一部分，又为动力传动部的一部分。

在另一个实施例中，将锥齿轮12则归于动力传动部，而手指操作部为单独的部件设置，手指操作部与该锥齿轮2连接，操作人员通过对该手指操作部的操作来驱动锥齿轮2的旋转，从而将动力经锥齿轮2、锥齿轮12、传动杆16传递。

在本实施例中，为了对上述动力传动部C进行保护和支撑，在动力传动部C上设置一支撑部，该支撑部包括拼合固定的壳体，所述壳体中形成能旋转地支撑所述传动杆16的第一空间，以及容纳所述锥齿轮12的第二空间。如图2和图3所示，在第一空间中，传动杆16经由旋转支撑部，例如至少一个轴承17，被旋转地支撑。与该传动杆16的上端连接，且通过一紧固螺母13固定在该传动杆16的该上端的锥齿轮12则被支撑在第二空间中。在该实施例中，所述紧固螺母13不仅起到将所述锥齿轮12紧固到该传动杆16的一端上的作用，并且起到了将该锥齿轮12的上表面与该第二空间的内壁隔离的作用，从而防止锥齿轮12的上表面与所述第二空间的内壁之间的摩擦从而防止了对动力传动的妨碍。在该实施例中，上述壳体为对称设置，由至少一对螺母相互固定而形成所述支撑部。当然，根据具体工况的需要，该壳体可以是一体成型的，或者是不对称设置的。

如图2所示，本实施例中的壳体上设置有连接板11、14，其分别位于拼合固定成支撑部的两个壳体上。该两个连接板11、14与所述支架1的一端的连接部形成公母榫式连接，并通过至少一个螺栓10将其固定在一起，这样就实现了将动力传动部连接至支架1.

如图2所示，在传动杆16的另一端具有螺母安装部D的连接部23，该连接部23位于壳体外。考虑到不同的待安装的螺母型号，螺母安装部D可拆地连接于该连接部23，以便于根据不同型号的螺母进行更换。如图4所示，本实施例中的螺母安装部可为螺母夹头18，其具有可拆地连接至上述连接部23上的方形柱体24，这样，在旋转安装时，保证该螺母夹头18不会相对于所述连接部23发生旋转。另外，该柱体24表面上设置有凸起25，以便于在与所述连接部23的方孔连接时形成过盈配合，从而保证螺母夹头18以一定的力附着于所述连接部23上，以防止安装时螺母夹头18连同待安装螺母一起掉入转子内腔中而造成安装不便和运行隐患。

如图2～图4所示，螺母夹头18上具有通孔27，本实施例中的通孔为至少一方形的通孔，这样，通过辅助工具19，例如橡皮环，可以将待安装螺母勒紧在所述螺母夹头18上。另外，为了使得安装螺母时，待安装螺母不与该螺母夹头18发生相对地旋转，螺母夹头18的内壁上设置有与所述待安装螺母对应的齿牙26，以形成周向阻力，便于螺母安装于转子内部。待安装完成后，向外拔出螺母安装工具，此时，螺母从螺母夹头18脱出，所述橡皮环仍然勒紧在所述方形通孔上。此时即完成了一个螺母的安装。

另外，针对于入口较小的高压涡轮转子，螺母安装工具无法直接进入，会产生干涉。因此，本实施例中的手持部A枢接于所述支架E上且能相对于所述支架折叠，如图5所示。进入转子内腔后，再打开手持部A使用。

如图2和图3所示，所述手持部包括手柄8、弹簧7和连杆5，所述连杆5的一端通过销轴6枢接于所述支架1上，所述连杆5的另一端固定连接有连杆盘20，且位于所述手柄8内部；所述手柄8内部具有内侧端面，所述弹簧7套在所述连杆5上，且所述弹簧7的一端顶住所述连杆盘20，所述弹簧7的另一端顶住所述内侧端面，以将该手持部弹性地支撑在所述支架上。因此，在需要折叠所述手柄部时，只要握住手柄8克服弹簧7的弹力向外拉伸一定距离，则可以使得该手柄部脱离原先位置，再对其进行折叠。支架1包括一个支撑平面，在折叠状态下，所述手持部弹性地支撑在所述支架的该支撑平面上，如图5所示。另外，为了便于使所述连杆盘20位于所述手柄8内，在手柄8的后端设有开口，所述连杆5的可连接销轴6的一端进入该开口并从手柄8的前端穿出所述手柄8，所述连杆盘20与所述内侧端面之间设有所述弹簧7。另外，可选地，设置手柄套9，手柄套6通过例如螺纹连接的方式连接在该开口处以便将所述开口封闭。

另外，如图2所示，手柄8上包括卡接槽22，所述支架1上包括能与该卡接槽配合的卡接部21，在非折叠状态下，所述卡接部21卡接在所述卡接槽22内，从而在手持部弹性地支撑在所述支架上时，保持该手持部相对于所述支架呈稳定状态，以保证螺母安装时的稳定性。

另外，考虑到省力和操作舒适度的需要，可根据实际情况的需要，对锥齿轮2和锥齿轮12的传动比和转动轴所在直线的夹角进行设置，本实施例中，锥齿轮2和锥齿轮12的传动比为0.5～1，锥齿轮2的转动轴所在直线与锥齿轮12的转动轴所在直线的夹角大于0°且小于或等于90°。

下面结合结构特征，对本实施例的手持式螺母安装工具的一个具体实施例的操作方法进行描述：

1、首先进行螺母安装前准备：使用吊车和吊具将高压涡轮转子垂直安放于高压压气机转子，并完成高压涡轮转子的径向固定并止转，防止其倾倒和转动；

2、将工业内窥镜的探头及线缆通过金属套管放入转子内腔，金属套管一部分依然在转子外部裸露。手工调节转子外部的金属套管，可以实现探头的定位和操纵；

3、手持该手持式螺母安装工具，将螺母外壁的齿与所述螺母夹头18内壁上的齿牙26啮合，将其安装于所述螺母夹头18上。用橡皮环19跨越所述方形通孔而将所述螺母勒紧在螺母夹头18上后，操作人员用一只手握住该螺母安装工具的手柄8，将该螺母安装工具深入转子内腔。

4、如果高压涡轮转子入口比较小，工具无法直径进入，产生干涉，可以折叠工具后端的手柄8。进入转子内腔后，再使用例如小手指将手柄8拨回正常位置。

5、通过内窥镜显示屏观察，手持工具进行螺母对正，通过手指拨动锥齿轮2进行旋转，从而通过锥齿轮12、传动杆16、连接部将扭力传递给螺母夹头从而对螺母进行旋转，在使螺母旋入螺栓若干螺纹后，通过触碰和内窥镜观察确认安装稳固后，收回工具。

6、重复3-5步进行其它螺母的安装。

7、全部螺母安装完成后，通过内窥镜全面检查转子腔体，确保没有多余物残留后，取出多功能橡胶堵盖。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (15)

1.一种手持式螺母安装工具，其特征在于，包括便于手掌握住的手持部、手指操作部、动力传动部、螺母安装部及支架，所述手持部、手指操作部及动力传动部均连接于所述支架上，所述动力传动部连接所述手指操作部与所述螺母安装部，以将手指操作部的运动传送至所述螺母安装部。

2.如权利要求1所述的手持式螺母安装工具，其特征在于，所述手指操作部为第一锥齿轮，所述第一锥齿轮连接在所述支架上且能相对于所述支架旋转；所述动力传动部包括传动杆、支撑部以及与该传动杆一端固定连接的第二锥齿轮，所述支撑部固定连接于所述支架上，且支撑所述传动杆，且所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮相互啮合。

3.如权利要求1所述的手持式螺母安装工具，其特征在于，所述动力传动部包括传动杆、支撑部、连接在所述支架上且能相对于所述支架旋转的第一锥齿轮以及与该传动杆一端固定连接的第二锥齿轮，所述支撑部固定连接于所述支架上，支撑所述传动杆，且所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮相互啮合；所述手指操作部与所述第一锥齿轮连接，以驱动所述第一锥齿轮旋转。

4.如权利要求2或3所述的手持式螺母安装工具，其特征在于，所述支撑部包括拼合固定的或一体成型的壳体，所述壳体中形成能旋转地支撑所述传动杆的第一空间，以及容纳所述第二锥齿轮的第二空间。

5.如权利要求4所述的手持式螺母安装工具，其特征在于，所述第二锥齿轮通过紧固螺母紧固在所述传动杆的一端上；所述传动杆的另一端具有螺母安装部的连接部，该螺母安装部的连接部位于所述壳体外，所述螺母安装部可拆地连接于该螺母安装部的连接部。

6.如权利要求5所述的手持式螺母安装工具，其特征在于，所述螺母安装部的连接部上具有方形凹孔，所述螺母安装部上具有方形柱体，所述螺母安装部上的方形柱体能与所述方形凹孔过盈配合，以将所述该螺母安装部可拆地连接在该该螺母安装部的连接部。

7.如权利要求6所述的手持式螺母安装工具，其特征在于，所述方形柱体的柱体侧面上设置有凸起，以实现所述方形柱体与所述方形凹孔过盈配合。

8.权利要求5所述的手持式螺母安装工具，其特征在于，所述螺母安装部包括用于夹持待安装螺母的螺母夹头。

9.如权利要求8所述的手持式螺母安装工具，其特征在于，该螺母夹头内侧具有与螺母外侧相配合的齿牙，该螺母夹头外壁上具有至少一个可利用辅助固定工具将所述螺母相对于所述螺母夹头固定的通孔。

10.如权利要求1所述的手持式螺母安装工具，其特征在于，所述手持部枢接于所述支架上且能相对于所述支架折叠。

11.如权利要求10所述的手持式螺母安装工具，其特征在于，所述手持部包括手柄、弹簧和连杆，所述连杆的一端通过销轴枢接于所述支架上，所述连杆的另一端固定连接有连杆盘，且位于所述手柄内部；所述手柄内部具有内侧端面，所述弹簧套在所述连杆上，且所述弹簧的一端顶住所述连杆盘，所述弹簧的另一端顶住所述内侧端面，以将该手持部弹性地支撑在所述支架上。

12.如权利要求11所述的手持式螺母安装工具，其特征在于，所述手柄包括卡接槽，所述支架包括能与该卡接槽配合的卡接部，在非折叠状态下，所述卡接部卡接在所述卡接槽内，以在手持部弹性地支撑在所述支架上时，保持该手持部相对于所述支架呈稳定状态。

13.如权利要求11所述的手持式螺母安装工具，其特征在于，所述支架包括支撑平面，在所述折叠状态下，所述手持部弹性地支撑在所述支架的该支撑平面上。

14.如权利要求2或3所述的手持式螺母安装工具，其特征在于，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮的传动比范围为0.5～1。

15.如权利要求1所述的手持式螺母安装工具，其特征在于，第一锥齿轮的转动轴所在直线与第二锥齿轮的转动轴所在直线的夹角大于0°且小于或等于90°。