[发明专利]一种航空发动机高压转子封严盘前置螺母拧紧装置及方法

说明书

本发明公开了一种航空发动机高压转子封严盘前置螺母拧紧装置及方法，所述的装置包括转位系统、进给运动系统和连杆式拧紧执行系统。所述的进给运动系统位于转位系统内部，用于实现进给运动系统的数控转动。所述的连杆式拧紧执行系统位于进给运动系统内部，用于实现连杆式拧紧执行系统的轴向直线进给运动。所述的连杆式拧紧执行系统用于实现拧紧套筒至拧紧工位对螺母进行拧紧。本发明采用数控作业方式，实现转位至拧紧工位、套筒位移到位、螺母安装和拧紧等步骤，具有自动化程度高和运动精度高的特点，避免人工误操作，保证各螺母拧紧一致性。本发明采用转位系统实现螺母组二次拧紧，提高了工作效率，减少了工人的技能要求和劳动强度。

技术领域

本发明属于自动化装配技术领域，特别涉及一种航空发动机高压转子封严 盘前置螺母拧紧装置及方法。

背景技术

在航空发动机核心机中，高压转子主要由高压压气机转子和高压涡轮转子 装配组成，高压压气机转子的后安装边与封严盘的前端面相连接，高压涡轮转 子的前安装边与封严盘的后端面相连接，三者通过沿轴线周向均布的数十个螺 纹连接件相紧固，实现高压转子的主体结构装配。对于部分机型，螺纹紧固件 中的螺母为封严盘前置式螺母，其位于封严盘前侧，接触端面对高压压气机转 子的后安装边压紧，连接螺栓采用具有轴向限位和转角锁定功能的专用D形螺 栓。由于高压转子为航空发动机的核心动力部件，工作处在高温、高压的外载 条件下，其转速可高达18000rpm，并承受30-40t的轴向载荷，而高压压气机转子和高压涡轮转子的连接部位为关键易损位置，螺纹连接件的拧紧质量是影 响装配性能以及整机运行可靠性的重要因素。

在高压转子装配过程中，依次完成螺栓预装-组件对接-紧固等主要装配工 艺，对于紧固工艺，需要在高压转子内部对螺母进行安装和拧紧。高压转子内 部拧紧可占空间尺寸根据发动机型号不同而改变，但均具有空间布局狭长的特 点，其中，螺母相对高压涡轮转子后轴端口的轴向进深距离达600-800mm，高 压涡轮转子后轴的通道内径为φ100-150mm，封严盘内圈内径为100-200mm， 螺母分布直径尺寸为φ250-400mm，高压压气机最后一级盘与封严盘的轴向间 距小于100mm，同时存在空气导管等空间干涉组件，其中空气导管相对高压压 气机最后一级盘的后端面突出10-20mm，对于拧紧机构作业具有进给通道长、 拧紧扳杆展开困难、拧紧空间小和多区域干涉等难点，目前国内主要通过采用 操作细长型拧紧器具进行深入、偏转和拧紧的方式，过程中大量依靠人工作业 方法，未使用自动化专用拧紧装置，主要存在以下不足：(1)拧紧质量一致性 差：人工操作拧紧扳杆到位的方法存在螺母带帽偏移和倾斜等问题，无法保证 各螺母的拧紧一致性，甚至出现个别螺母错拧和漏拧等情况；由于现应用装置 多为细长杆状结构，整体刚度低，反扭效果差，导致拧紧过程中装置受载变形， 影响拧紧质量；(2)拧紧精度低：现应用装置主要采用人力扭距器具或外置式 扭力系统作为拧紧动力输入，具有拧紧传动距离长的问题，由于长距离传动存在刚度低、传动间隙大和受载后变形形式不定性大等特性，螺母的实际所受扭 矩和旋入角度与远端的传感器的测值偏差大，并且存在随机误差难以补偿，无 法保证螺母拧紧扭矩和转角精度；(3)拧紧效率低：现有方法在完成螺母组带 帽和第一次拧紧后，第二次拧紧通常需要装置在高压转子内反复插入安装和拔 出卸装，以便完成拧紧套筒相对每个角相的螺母正确定位上套，占用大量时间， 影响二次拧紧效率；由于现应用装置大量依靠人工操作，存在工人技能要求高 和劳动强度大的问题，全部螺母拧紧需要多人协同工作6h以上，作业效率低下， 影响整机装配精度。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明要设计一种拧紧质量一致性好、 拧紧精度高和拧紧效率高的航空发动机高压转子封严盘前置螺母拧紧装置及方 法。

本发明的技术方案是：

一种航空发动机高压转子封严盘前置螺母拧紧装置，包括转位系统、进给 运动系统和连杆式拧紧执行系统。

所述的转位系统通过外套筒的法兰固定安装于高压涡轮转子后轴端口。