一種航空發動機轉子裝配方法和裝置與流程
2023-05-08 04:14:07 2
本發明涉及一種航空發動機轉子裝配方法和裝置，屬於機械裝配領域。
背景技術：
航空發動機的裝配過程佔全機生產工作的一半以上，裝配質量對航空發動機工作的穩定性影響很大。航空發動機轉子處在高溫高壓環境下工作，且伴隨著高速旋轉，若裝配過程中造成同心度超差、螺栓預緊力不均勻，會造成轉子轉動不平衡現象，產生振動和噪聲，甚至造成發動機停機現象。
航空發動機各級轉子之間通過過盈配合的止口相連接，目前裝配時先對零件加熱或製冷處理，再進行手工裝配。由於熱裝配過程中會使零件產生形變，螺栓緊固後，轉子同軸度難以達到允許值，需要多次拆裝才能符合要求。且由於加工時表面的平面度誤差，導致接合面接觸面積不足20%，使轉子剛度差，螺栓預緊力隨時間減小嚴重，同一裝配方法的裝配質量不穩定。所以當前航空發動機轉子的裝配方法效率低，質量不穩定，影響發動機工作性能，需要一種高效、穩定的測量裝配一體化裝置和裝配方法。
在航空發動機轉子裝配時，需要在兩個轉子的結合面塗抹紅油，一次裝配後再進行拆卸，以檢測兩個轉子間的貼合面積。採用這種方法進行檢測時，勞動強度大，效率低，裝配質量不穩定。
上海交通大學提出一種航空發動機鼓盤式轉子裝配裝置和裝配方法（航空發動機鼓盤式轉子裝配裝置和裝配方法。公開號：CN 105443169 A）。測量裝置位於氣浮轉臺兩側，可以採集裝配零件的形貌信息。該方法存在的問題在於：仍需手工裝配，一次裝配成功率低。
瀋陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司提出了一種轉子雙環壓緊裝配設備及方法（一種轉子雙環壓緊裝配設備及方法。公開號：CN 104440761 A）。該方法通過使用兩個外部打壓設備的操作和調整，控制壓緊裝置中兩個獨立的液壓系統進行工作，將壓力緩慢而均勻地傳遞到轉子內、外環兩個承力面上，最終實現碟片的過盈裝配，保證裝配質量。該方法存在問題：壓緊面大小固定，液壓力會傳遞到底座液壓缸處。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種航空發動機轉子裝配方法和裝置，以解決航空發動機轉子裝配後同軸度低、接合面接觸面積小等問題，以達到降低工作強度，提高轉子裝配質量的目的。
本發明的技術方案是一種航空發動機轉子裝配裝置，構成如下：圓跳動測量儀1、導向柱2、傳動杆3、上板4、壓板5、航空發動機轉子6、支撐柱7、支撐板8、支撐缸9、夾具10、壓緊缸11、調心調傾臺12、精密迴轉臺13、花崗巖底座14、光纖光柵串15；所述同心度測量儀1連接在導向柱2上，所述調心調傾臺12連接在精密迴轉臺13上，夾具10在調心調傾臺12上方，所述傳動杆3在支撐柱7中心，下端連接壓緊缸11，上端連接上板4，壓板5連接在上板4上，所述支撐缸9與支撐板8連接，轉子6下端止口與支撐板8連接，所述光纖光柵串15粘貼在待裝配部件周向。
所述一種航空發動機轉子裝配方法，其特徵在於：將航空發動機轉子6的第一級轉子通過夾具10固定在調心調傾臺12上，將圓跳動測量儀1與第一級轉子接觸，精密迴轉臺13低速轉動，測量軸向、徑向跳動，根據圓跳動測量結果，調整調心調傾臺12的位置和傾角，使航空發動機轉子6的軸向基準面和徑向基準面與精密迴轉臺13的軸向基準面和徑向基準面重合；再將航空發動機轉子6的第二級轉子加熱處理，按矢量堆疊方法測量得到的裝配角度放置在航空發動機轉子6的第一級轉子上，支撐缸9加壓使支撐板8帶動轉子6向上運動，更換壓板5使壓板5下端與轉子6上端面的距離小於5cm，壓緊缸11連接上板4帶動壓板5向下運動，壓緊轉子6的第二級轉子和第一級轉子，保持1分鐘以上的壓緊狀態，通過光纖光柵串15測量形變，確定壓緊力是否均勻，在壓緊狀態下，擰緊連接螺栓；擰緊後，停止對支撐缸9和壓緊缸11輸入氣壓，將轉子6與調心調傾臺12接觸，通過精密迴轉臺13帶動轉子6進行轉動，使用圓跳動測量儀1測量裝配質量，檢查合格後，重複此過程完成轉子的裝配。
所述一種航空發動機轉子裝配裝置具有兩個獨立的氣壓控制系統，壓緊缸11提供軸向向下的壓緊力，支撐缸9提供向上的支持力，根據各級轉子結構形式和材料屬性計算裝配每級轉子時所需的壓緊力，支撐缸9可以使航空發動機轉子6與調心調傾臺12分離，構成虛約束，防止壓緊力對調心調傾臺12產生影響，最終實現轉子的過盈裝配，提高裝配質量。
所述上板4與傳動杆3通過螺母進行連接，在進行裝配前，拆掉上板4，再將航空發動機轉子6緩慢吊入裝配設備中。
所述一種航空發動機轉子裝配裝置中壓板5可以進行更換，根據裝配不同級的轉子，選擇不同長度、直徑規格的壓板，以滿足壓緊缸11的行程要求。
本發明具有如下新穎性和優勢：
1. 本發明採用氣壓或液壓進行壓緊。因零件接合面存在平面度誤差，加入壓緊環節，對轉子進行軸向壓緊可以增加接合面接觸面積，貼合面積的增加可以提高轉子運動的可靠性，提高轉子剛度，減輕螺栓蠕變的影響，保證螺栓預緊力的均勻性；
2. 本發明採用支撐缸提供向上的壓緊力，壓緊缸提供向下的壓緊力，將壓緊力轉化為轉子間的內力，防止壓緊力傳遞到調心調傾臺，以免對調心調傾臺性能產生影響；
3. 本發明採用光纖光柵串測量轉子表面微應變，應用計算機技術擬合轉子接合面的貼合面積，測量精度高，無需重複拆裝即可確定貼合面積，可重複使用，對裝配部件性能無影響；
4. 本發明將裝配設備和測量設備布置在同一工位，邊裝配變測量，一次裝配成功率高，節約空間，減少因工件移動所消耗的工時，提高工作效率。
附圖說明
圖1是航空發動機轉子壓緊裝置示意圖。
圖2是光纖光柵測量布置示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖對本發明進行進一步的描述，所述一種航空發動機轉子裝配裝置，構成如下：圓跳動測量儀1、導向柱2、傳動杆3、上板4、壓板5、航空發動機轉子6、支撐柱7、支撐板8、支撐缸9、夾具10、壓緊缸11、調心調傾臺12、精密迴轉臺13、花崗巖底座14；所述同心度測量儀1連接在導向柱2上，所述調心調傾臺12連接在精密迴轉臺13上，夾具10在調心調傾臺12上方，所述傳動杆3在支撐柱7中心，下端連接壓緊缸11，上端連接上板4，壓板5連接在上板4上，所述支撐缸9與支撐板8連接，轉子6下端止口與支撐板8連接。
所述一種航空發動機轉子裝配方法，其特徵在於：將航空發動機轉子6的第一級轉子通過夾具10固定在調心調傾臺12上，將圓跳動測量儀1與第一級轉子接觸，精密迴轉臺13低速轉動，測量軸向、徑向跳動，根據圓跳動測量結果，調整調心調傾臺12的位置和傾角，使航空發動機轉子6的軸向基準面和徑向基準面與精密迴轉臺13的軸向基準面和徑向基準面重合；再將航空發動機轉子6的第二級轉子加熱處理，按矢量堆疊方法測量得到的裝配角度放置在航空發動機轉子6的第一級轉子上，支撐缸9加壓使支撐板8帶動轉子6向上運動，更換壓板5使壓板5下端與轉子6上端面的距離小於5cm，壓緊缸11連接上板4帶動壓板5向下運動，壓緊轉子6的第二級轉子和第一級轉子，保持1分鐘以上的壓緊狀態，通過光纖光柵串15測量形變，確定壓緊力是否均勻，在壓緊狀態下，擰緊連接螺栓；擰緊後，停止對支撐缸9和壓緊缸11輸入氣壓，將轉子6與調心調傾臺12接觸，通過精密迴轉臺13帶動轉子6進行轉動，使用圓跳動測量儀1測量裝配質量，檢查合格後，重複此過程完成轉子的裝配。