[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

摘要

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。

主权项

1.一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(1)、进给运动系统(2)和连杆式拧紧执行系统(3)；所述的转位系统(1)固定安装于高压涡轮转子(6)后轴端口；所述的进给运动系统(2)位于转位系统(1)内部，进给运动系统(2)与转位系统(1)通过轴承(8)相连接，转位系统(1)实现进给运动系统(2)的数控转动；所述的连杆式拧紧执行系统(3)位于进给运动系统(2)内部，进给运动系统(2)实现连杆式拧紧执行系统(3)的轴向数控直线进给运动；所述的连杆式拧紧执行系统(3)通过连杆(10)使杆状齿轮箱(11)数控转位，实现拧紧套筒(12)至拧紧工位对螺母(13)进行拧紧；所述的拧紧套筒(12)安装在杆状齿轮箱(11)的后侧，即拧紧套筒(12)的套筒口朝向后方与封严盘前置的螺母(13)相对应；所述的连杆式拧紧执行系统(3)尺寸设计满足公式：l₁'‑l₂＝R₁；f_max(θ)<R₂，f_max(θ)为f(θ)＝l₁·sinθ‑L·tanθ在θ∈(0°,90°)的极大值；其中，l₁为杆状齿轮箱(11)顶端到O点的距离，l₁'为拧紧套筒(12)轴线到O点的距离，l₂为内套筒(9)轴线到O点的距离，R₁为待拧紧螺母(13)轴线到高压转子轴线的距离，R₂为封严盘(32)内孔半径，L为空气导管(34)后端面到封严盘(32)前端面的距离，θ为杆状齿轮箱(11)长度方向与高压转子轴线的夹角，O点为杆状齿轮箱(11)与内套筒(9)的铰接点；所述的转位系统(1)通过外套筒(4)的法兰(5)固定安装于高压涡轮转子(6)后轴端口；所述的进给运动系统(2)的中套筒(7)与转位系统(1)的外套筒(4)通过轴承(8)相连接；所述的连杆式拧紧执行系统(3)通过中套筒(7)与套装在中套筒(7)内部的连杆式拧紧执行系统(3)的内套筒(9)以滑动接触的方式相配合；其特征在于：所述的转位系统(1)由外套筒(4)、外套筒端盖(14)、减速机(15)、伺服电机(16)、联轴器(17)和轴承(8)组成；外套筒(4)为前端敞开式的圆柱筒形结构，其外圆柱面设有法兰(5)，法兰(5)与高压涡轮转子(6)后轴端口相连接，实现外套筒(4)相对高压涡轮转子(6)的固定安装；外套筒端盖(14)固定安装于外套筒(4)的尾端，减速机(15)固定安装于外套筒端盖(14)上，减速机(15)输入端与伺服电机(16)输出端连接，减速机(15)输出端通过联轴器(17)与中套筒端盖(18)相连接，外套筒(4)内部通过轴承(8)安装有中套筒(7)，通过伺服电机(16)与减速机(15)的驱动，实现中套筒(7)相对外套筒(4)的数控转动；所述的进给运动系统(2)由中套筒(7)、中套筒端盖(18)和电缸I(19)组成；中套筒(7)为前端敞开式的圆柱筒形结构，中套筒端盖(18)固定安装于中套筒(7)的尾端；电缸I(19)的缸体固定安装于中套筒(7)内部，电缸I(19)的伸出杆的顶端与内套筒端盖(20)相固接；中套筒(7)内部套装有内套筒(9)，中套筒(7)与内套筒(9)通过滑动接触的方式相配合，通过导向键(21)实现轴向导向，通过电缸I(19)的驱动，实现内套筒(9)相对中套筒(7)的轴向直线运动；所述的连杆式拧紧执行系统(3)由内套筒(9)、内套筒端盖(20)、杆状齿轮箱(11)、电缸II(22)、连杆(10)、拧紧动力系统(24)、拧紧套筒(12)和反扭杆(25)组成；内套筒(9)为前端敞开式的圆柱筒形结构，内套筒端盖(20)固定安装于内套筒(9)的尾端；杆状齿轮箱(11)的尾端通过铰接结构(23)与内套筒(9)的前端连接，实现整体杆状齿轮箱(11)以尾端铰接结构(23)为轴心，从相对转子轴线水平位置到垂直位置的0‑90°转动，杆状齿轮箱(11)的尾端内部安装有输入齿轮(26)，头端内部安装有输出齿轮(27)，输入齿轮(26)到输出齿轮(27)之间通过多组传动齿轮传动，实现输入齿轮(26)驱动输出齿轮(27)；电缸II(22)的缸体固定安装于内套筒(9)内部，电缸II(22)的伸出杆的顶端与连杆(10)的一端铰接，连杆(10)的另一端与杆状齿轮箱(11)铰接，实现将电缸II(22)的直线运动转化为杆状齿轮箱(11)整体的转动，电缸II(22)的伸出实现杆状齿轮箱(11)整体向相对高压转子轴线水平位置转动，电缸II(22)的退回实现杆状齿轮箱(11)整体向相对高压转子轴线垂直位置转动；所述的拧紧动力系统(24)安装于内套筒(9)内部，由拧紧轴伺服电机(28)、拧紧轴减速机(29)、扭矩传感器(30)和动力轴(31)连接组成，具有拧紧动力输出、拧紧转角和扭矩反馈功能，当杆状齿轮箱(11)转动至垂直位置时，杆状齿轮箱(11)的输入齿轮(26)与动力轴(31)端部相连接，实现拧紧动力向杆状齿轮箱(11)的传递；拧紧套筒(12)安装于杆状齿轮箱(11)的输出齿轮(27)上，相对杆状齿轮箱(11)后端面突出，拧紧套筒(12)内圈与待拧紧螺母(13)适配，实现螺母(13)安装和拧紧；反扭杆(25)固定安装于杆状齿轮箱(11)头端，当拧紧套筒(12)套入到螺母(13)时，反扭杆(25)的限位孔套入至螺母(13)的相邻两侧螺栓尾部，实现将拧紧过程中的反力传递到相邻螺栓上；杆状齿轮箱(11)后端面安装有摄像头(35)，实现对拧紧部位的观测。