空气导管的拧紧工装及装配方法与流程

本发明涉及航空发动机技术领域，特别地，涉及一种空气导管的拧紧工装及装配方法。

背景技术：

发动机设计时，需要分别向高压涡轮及低压涡轮供冷却气，高压涡轮供求压力大、温度高，低压涡轮供气压力小，温度低。为了隔开这两股气，在高低压转子之间需要使用空气导管，通过空气导管隔开高压冷却气与低压冷却气。空气导管装配前沉降在高压涡轮内腔的减涡器组件处，因此需要先提升至高压涡轮后轴处再拧紧，现有的空气导管的装配需要通过提升工具进行提升，再通过更换拧紧工具进行拧紧，操作十分不便。

技术实现要素：

本发明提供了一种空气导管的拧紧工装及装配方法，以解决现有的空气导管的装配需要通过提升工具进行提升，再通过更换拧紧工具进行拧紧，操作十分不便的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种空气导管的拧紧工装，用于将沉降在高压涡轮内腔的空气导管提升至高压涡轮后轴处并拧紧，空气导管的内壁面上设有环形凸边、位于环形凸边上方的台阶结构以及与台阶结构的台阶面连接的插槽，多个插槽沿空气导管的周向均匀排布，拧紧工装包括沿周向均匀排布的活动卡爪以及用于与吊装设备和扭力扳手连接的扭转驱动机构，活动卡爪包括用于与扭转驱动机构的活动端连接的连接部、用于插入环形凸边的下方的支撑部以及用于插入插槽内的拧紧部，扭转驱动机构的活动端通过水平布设的连杆与活动卡爪的连接部连接，连杆的两端分别通过竖直布设的轴销与扭转驱动机构的活动端和活动卡爪的连接部铰接，扭转驱动机构的固定端上沿空气导管的径向开设有与活动卡爪滑动连接的滑槽，通过扭转驱动机构的活动端转动并带动连杆绕轴销转动，从而拉动活动卡爪绕竖直轴销转动并沿空气导管的径向向内滑动，以将活动卡爪伸入或伸出空气导管；通过扭转驱动机构的活动端朝反方向转动并带动连杆绕轴销转动，从拉动活动卡爪绕竖直轴销转动并沿空气导管的径向向外滑动，从而将活动卡爪的支撑部插入环形凸边的下方，以通过吊装设备将空气导管进行提升，以及将活动卡爪的拧紧部插入插槽中，以通过扭力扳手将空气导管进行拧紧。

进一步地，扭转驱动机构包括扭转驱动杆以及套设于扭转驱动杆上的限位套管，且扭转驱动杆的两端从限位套管的两端伸出，活动卡爪的内端通过连杆与扭转驱动杆的底端连接。

进一步地，限位套管和扭转驱动杆上沿径向开设有相匹配的多个限位孔，通过限位插销依次插入限位套管和扭转驱动杆上的不同的限位孔中，以使扭转驱动杆转动不同角度后与限位套管相对固定。

进一步地，扭转驱动机构还包括固定于限位套管底部的转盘，转盘上沿径向开设有滑槽，滑槽与活动卡爪一一对应。

进一步地，转动限位机构还包括与转盘的底面连接的端盖，端盖与转盘之间的轴向间隙形成用于装配连杆和活动卡爪的装配槽，以防止扭转驱动杆和活动卡爪向下掉落。

进一步地，拧紧工装还包括与扭转驱动机构连接的用于与吊装设备连接的吊环。

进一步地，拧紧工装还包括固定于扭转驱动机构的固定端上的用于与扭力扳手的扳手头配套的扭转螺母

进一步地，支撑部的外端端面为与环形凸边下方的内壁面相匹配的圆弧面。

根据本发明的另一方面，还提供了一种空气导管的装配方法，采用上述空气导管的拧紧工装，包括以下步骤：将扭转驱动机构的活动端转动，以带动活动卡爪沿径向向内滑动，使多个活动卡爪的分布直径减小，进而将吊装设备将拧紧工装从高压涡轮内腔向下伸入空气导管内的环形凸边和插槽处；将扭转驱动机构的活动端转动，以带动活动卡爪沿径向向外滑动，使多个活动卡爪的拧紧部分别插入插槽中，支撑部插入环形凸边的下方；通过吊装设备将拧紧工装和空气导管向上提升至空气导管的安装位置处，进而通过扭力扳手转动拧紧工装和空气导管，从而将空气导管拧紧；将扭转驱动机构的活动端转动，并带动活动卡爪沿径向向内滑动，使多个活动卡爪的拧紧部从插槽中抽出，支撑部从环形凸边的下方伸出，进而将拧紧工装依次从空气导管和高压涡轮内腔中取出。

进一步地，将拧紧工装从高压涡轮内腔向下伸入空气导管内的环形凸边和插槽处，包括以下步骤：将扭转驱动机构的活动端转动，以带动活动卡爪沿径向向内滑动，直至多个活动卡爪的外端面的分布直径小于空气导管上方的通道的最小直径；将拧紧工装从空气导管上方的通道向下伸至空气导管的沉降位置处；将扭转驱动机构的活动端转动，以带动活动卡爪沿径向向外滑动，直至多个活动卡爪的拧紧部的分布直径大于台阶结构的内径，且多个活动卡爪的支撑部外端的分布直径小于环形凸边的内径，将拧紧工装伸入空气导管中，直至拧紧部的下表面与台阶结构的台阶面相贴合，则支撑部移动至环形凸边的位置处，拧紧部移动至插槽的位置处。

本发明具有以下有益效果：

本发明的空气导管的拧紧工装，通过设置沿空气导管的周向均匀排布的活动卡爪，且活动卡爪的连接部通过水平布设的连杆与扭转驱动机构的活动端连接，且连杆的两端分别通过竖直布设的轴销与扭转驱动机构的活动端和活动卡爪的连接部铰接，从而使活动卡爪与扭转驱动机构的活动端形成联动结构，并且通过在扭转驱动机构的固定端上沿空气导管的径向开设滑槽，从而使活动卡爪与扭转驱动机构的固定端沿空气导管的径向滑动连接，因此，当扭转驱动机构的活动端转动时会带动连杆绕轴销转动，从而拉动活动卡爪绕竖直轴销转动并沿空气导管的径向，装配时先通过扭转驱动机构的活动端带动活动卡爪沿径向向内滑动，使多个活动卡爪的分布直径减小，进而将拧紧工装从高压涡轮内腔向下伸入空气导管的环形凸边和插槽处，进而通过扭转驱动机构的活动端朝反方向转动而带动活动卡爪沿径向向外滑动，使多个活动卡爪的支撑部插入环形凸边的下方，拧紧部分别插入插槽中，再通过吊装设备将拧紧工装和空气导管向上提升至空气导管的安装位置处，进而通过扭力扳手带动拧紧工装和空气导管转动，从而将空气导管拧紧，最后通过将扭转驱动机构的活动端转动，并带动活动卡爪沿径向向内滑动，使多个活动卡爪的拧紧部从插槽中抽出，支撑部从环形凸边的下方伸出，进而将拧紧工装依次从空气导管和高压涡轮内腔中取出，从而完成空气导管的装配，中途无需更换其他工具，操作简单，装配效率高。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

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

图1是本发明优选实施例的拧紧工装的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的拧紧工装的结构示意图；

图3是本发明优选实施例的活动卡爪与空气导管的配合图；

图4是本发明优选实施例的活动卡爪的使用状态图；

图5是本发明优选实施例的活动卡爪的使用状态图；

图6是本发明优选实施例的活动卡爪的使用状态图；

图7是本发明优选实施例的限位套管的结构示意图。

图例说明：

1、扭转驱动机构；11、扭转驱动杆；12、限位套管；121、限位孔；122、限位插销；13、转盘；14、端盖；15、扭转螺母；16、吊环；17、转动手柄；18、引导套；2、活动卡爪；21、连接部；22、支撑部；23、拧紧部；3、连杆；4、扳手头；100、空气导管；101、环形凸边；102、插槽；103、台阶结构。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的拧紧工装的结构示意图；图2是本发明优选实施例的拧紧工装的结构示意图；图3是本发明优选实施例的活动卡爪与空气导管的配合图；图4是本发明优选实施例的活动卡爪的使用状态图；图5是本发明优选实施例的活动卡爪的使用状态图；

图6是本发明优选实施例的活动卡爪的使用状态图；图7是本发明优选实施例的限位套管的结构示意图。

如图1和图2所示，本实施例的空气导管100的拧紧工装，用于将沉降在高压涡轮内腔的空气导管100提升至高压涡轮后轴处并拧紧，位于环形凸边101上方的台阶结构103以及与台阶结构103的台阶面连接的插槽102，多个插槽102沿空气导管100的周向均匀排布，拧紧工装包括沿周向均匀排布的活动卡爪2以及用于与吊装设备和扭力扳手连接的扭转驱动机构1，活动卡爪2包括用于与扭转驱动机构1的活动端连接的连接部21、用于插入环形凸边101的下方的支撑部22以及用于插入插槽102内的拧紧部23，扭转驱动机构1的活动端通过水平布设的连杆3与活动卡爪2的连接部21连接，连杆3的两端分别通过竖直布设的轴销与扭转驱动机构1的活动端和活动卡爪2的连接部21铰接，扭转驱动机构1的固定端上沿空气导管100的径向开设有与活动卡爪2滑动连接的滑槽，通过扭转驱动机构1的活动端转动并带动连杆3绕轴销转动，从而拉动活动卡爪2绕竖直轴销转动并沿空气导管100的径向向内滑动，以将活动卡爪2伸入或伸出空气导管100；通过扭转驱动机构1的活动端朝反方向转动并带动连杆3绕轴销转动，从拉动活动卡爪2绕竖直轴销转动并沿空气导管100的径向向外滑动，从而将活动卡爪2的支撑部22插入环形凸边101的下方，以通过吊装设备将空气导管100进行提升，以及将活动卡爪2的拧紧部23插入插槽102中，以通过扭力扳手将空气导管100进行拧紧。拧紧部23的下表面与台阶结构103的台阶面相匹配。

如图1和图2所示，本发明的空气导管100的拧紧工装，通过设置沿空气导管100的周向均匀排布的活动卡爪2，且活动卡爪2的连接部21通过水平布设的连杆3与扭转驱动机构1的活动端连接，且连杆3的两端分别通过竖直布设的轴销与扭转驱动机构1的活动端和活动卡爪2的连接部21铰接，从而使活动卡爪2与扭转驱动机构1的活动端形成联动结构，并且通过在扭转驱动机构1的固定端上沿空气导管100的径向开设滑槽，从而使活动卡爪2与扭转驱动机构1的固定端沿空气导管100的径向滑动连接，因此，当扭转驱动机构1的活动端转动时会带动活动卡爪2沿空气导管100的径向滑动，装配时先通过扭转驱动机构1的活动端带动活动卡爪2沿径向向内滑动，使多个活动卡爪2的分布直径减小，进而将拧紧工装从高压涡轮内腔向下伸入空气导管100的环形凸边101和插槽102处，进而通过扭转驱动机构1的活动端带动活动卡爪2沿径向向外滑动，使多个活动卡爪2的支撑部22插入环形凸边101的下方，拧紧部23分别插入插槽102中，再通过吊装设备将拧紧工装和空气导管100向上提升至空气导管100的安装位置处，进而通过扭力扳手带动拧紧工装和空气导管100转动，从而将空气导管100拧紧，最后通过将扭转驱动机构1的活动端转动，并带动活动卡爪2沿径向向内滑动，使多个活动卡爪2的拧紧部23从插槽102中抽出，支撑部22从环形凸边101的下方伸出，进而将拧紧工装依次从空气导管100和高压涡轮内腔中取出，从而完成空气导管100的装配，中途无需更换其他工具，操作简单，装配效率高。

如图1和图2所示，扭转驱动机构1包括扭转驱动杆11以及套设于扭转驱动杆11上的限位套管12，且扭转驱动杆11的两端从限位套管12的两端伸出，活动卡爪2的内端通过连杆3与扭转驱动杆11的底端连接。在本实施例中，扭转驱动杆11的底端沿径向向外延伸形成用于连接活动卡爪2的连接边，连杆3的一端通过竖直布设的轴销与连接边铰接。

如图1和图7所示，限位套管12和扭转驱动杆11上沿径向开设有相匹配的多个限位孔121，通过限位插销122依次插入限位套管12和扭转驱动杆11上的不同的限位孔121中，以使扭转驱动杆11转动不同角度后与限位套管12相对固定。

如图1、图4、图5、图6以及图7所示，在本实施例中，限位套管12上沿径向开设有第一限位孔121、第二限位孔121以及第三限位孔121。由于第一限位孔121、第二限位孔121以及第三限位孔121的轴线之间的夹角角度很小，难以开设于同一水平高度处。在本实施例中，第一限位孔121的轴线与第二限位孔121的轴线之间的夹角的角度为22.5度。第一限位孔121的轴线与第三限位孔121的轴线之间的夹角的角度为40度。第一限位孔121与第三限位孔121位于同一水平高度，扭转驱动杆11上沿径向开设有与第一限位孔121或第三限位孔121相对应的第四限位孔121以及与第二限位孔121相对应的第五限位孔121。当转动扭转驱动杆11使第一限位孔121与第四限位孔121相对应的同时，活动卡爪2沿径向向内滑动，活动卡爪2外端的分布直径最小，进而将限位插销122插入第一限位孔121和第四限位孔121中，使活动卡爪2保持收紧的状态，进而将拧紧工装从空气导管100上方的通道向下伸至空气导管100的沉降位置处；取出限位插销122，将扭转驱动杆11转动至第二限位孔121与第五限位孔121相对应，使活动卡爪2沿径向向外滑动，活动卡爪2外端的分布直径变大，以使活动卡爪2的拧紧部23的下表面与插槽102内侧的台阶结构103相匹配，而支撑部22的外端面的分布直径小于环形凸边101的内径，进而将限位插销122插入第二限位孔121和第五限位孔121中，使活动卡爪2保持固定，进而将拧紧工装向下伸入空气导管100中，当活动卡爪2的拧紧部23的下表面与插槽102内侧的台阶结构103相匹配时，则说明活动卡爪2的支撑部22到达环形凸边101的下方，且拧紧部23到达插槽102的内侧；取出限位插销122，将扭转驱动杆11转动至第三限位孔121与第四限位孔121相对应时，活动卡爪2沿径向向外滑动，且拧紧部23插入插槽102中，支撑部22插入环形凸边101的下方，进而将限位插销122插入第三限位孔121与第四限位孔121中，使活动卡爪2保持固定，进而将拧紧工装和空气导管100向上提升至空气导管100的安装位置处，然后通过扭力扳手转动拧紧工装，从而将空气导管100拧紧。空气导管100拧紧后，将限位插销122。从第三限位孔121与第四限位孔121中取出，将扭转驱动杆11向相反的方向转动，使第一限位孔121与第四限位孔121相对应，活动卡爪2的拧紧部23从插槽102中抽出，支撑部22从环形凸边101的下方抽出，恢复为收紧状态，进而将限位插销122插入第一限位孔121和第四限位孔121中，然后将拧紧工装依次从空气导管100和高压涡轮内腔中取出。

如图2所示，扭转驱动机构1还包括固定于限位套管12底部的转盘13，转盘13上沿径向开设有滑槽，滑槽与活动卡爪2一一对应。在本实施例中，转盘13套设于限位套管12的底部并固定。

如图1和图2所示，转动限位机构还包括与转盘13的底面连接的端盖14，端盖14与转盘13之间形成用于装配连杆3和活动卡爪2的装配槽，以防止扭转驱动杆11和活动卡爪2向下掉落。在本实施例中，端盖14上还套设有塑料或硅胶材料制成的引导套18，以防止拧紧工装的底端喷伤高压涡轮内腔中的零件或空气导管100的内壁面。

如图1和图7所示，拧紧工装还包括与扭转驱动机构1连接的用于与吊装设备连接的吊环16。在本实施例中，吊环16通过转动手柄17与扭转驱动杆11的顶端连接。通过操作转动手柄17以转动扭转驱动杆11。通过吊装设备吊起拧紧工装下行或上升，以及将拧紧工装和空气导管100提升。

如图1所示，拧紧工装还包括固定于扭转驱动机构1的固定端上的用于与扳手头4配套的扭转螺母15。在本实施例中，限位套管12上安装有与扳手头4配套的扭转螺母15，扳手头4卡于扭转螺母15上，通过扳手头4与扭力扳手连接后，根据工艺要求施加扭力将空气导管100拧紧。

如图2所示，支撑部22的外端端面为与环形凸边101下方的内壁面相匹配的圆弧面。使活动卡爪2的支撑部22插入环形凸边101的下方后，支撑部22的外端端面贴合支靠于空气导管100的内壁面上，使空气导管100和拧紧工装在拧紧过程中更稳定。

如图1、图2以及图3所示，本实施例的空气导管100的装配方法，采用上述拧紧工装，包括以下步骤：将扭转驱动机构1的活动端转动，以带动活动卡爪2沿径向向内滑动，使多个活动卡爪2的分布直径减小，进而将吊装设备将拧紧工装从高压涡轮内腔向下伸入空气导管100内的环形凸边101和插槽102处；将扭转驱动机构1的活动端转动，以带动活动卡爪2沿径向向外滑动，使多个活动卡爪2的拧紧部23分别插入插槽102中，支撑部22插入环形凸边101的下方；通过吊装设备将拧紧工装和空气导管100向上提升至空气导管100的安装位置处，进而通过扭力扳手转动拧紧工装和空气导管100，从而将空气导管100拧紧；将扭转驱动机构1的活动端转动，并带动活动卡爪2沿径向向内滑动，使多个活动卡爪2的拧紧部23从插槽102中抽出，支撑部22从环形凸边101的下方伸出，进而将拧紧工装依次从空气导管100和高压涡轮内腔中取出。

将拧紧工装从高压涡轮内腔向下伸入空气导管100内的环形凸边101和插槽102处，包括以下步骤：将扭转驱动机构1的活动端转动，以带动活动卡爪2沿径向向内滑动，直至多个活动卡爪2的外端面的分布直径小于空气导管100上方的通道的最小直径；将拧紧工装从空气导管100上方的通道向下伸至空气导管100的沉降位置处；将扭转驱动机构1的活动端转动，以带动活动卡爪2沿径向向外滑动，直至多个活动卡爪2的拧紧部23的分布直径大于台阶结构103的内径，且多个活动卡爪2的支撑部22外端的分布直径小于环形凸边101的内径，将拧紧工装伸入空气导管100中，直至拧紧部23的下表面与台阶结构103的台阶面相贴合，则支撑部22移动至环形凸边101的位置处，拧紧部23移动至插槽102的位置处。

在本实施例中，通过将拧紧工装竖直吊装在高压涡轮内腔的上方，旋转转动手柄17使扭转驱动杆11旋转，通过连杆3带动活动卡爪2移动得到不同尺寸的分布直径来实现拧紧工装所需的动作要求。具体包括以下步骤：

将限位插销122拔出，通过旋转扭转驱动杆11，使之对应的限位孔121旋转至限位套管12的40°位置，将限位插销122插入，此时扭转驱动杆11底端与之相连的连杆3带动活动卡爪2运动，实现“收紧”状态，以将拧紧工装快速下放至高压涡轮内腔的空气导管100的沉降位置的上方；

当拧紧工装到达空气导管100的沉降位置的上方，将限位插销122拔出，通过旋转扭转驱动杆11，使之对应的限位孔121旋转至限位套管12的22.5°位置，将限位插销122插入，此时扭转驱动杆11底端与之相连的连杆3带动活动卡爪2运动，实现“下行”状态，然后将拧紧工装下行到达空气导管100的沉降位置，使活动卡爪2的拧紧部23的下表面与台阶结构103的台阶面相贴合；

当活动卡爪2的拧紧部23的下表面与台阶结构103的台阶面相贴合后，将限位插销122拔出，通过旋转扭转驱动杆11，使之对应的限位孔121旋转至限位套管12的0°位置，将限位插销122插入，此时扭转驱动杆11底端与之相连的连杆3带动活动卡爪2运动，实现“提升、拧紧”状态，然后工具带着空气导管100提升至安装部位，通过扳手头4与扭力扳手连接(根据工艺要求施加扭力)实现空气导管100的拧紧；

将限位插销122拔出，通过旋转扭转驱动杆11，使之对应的限位孔121旋转至限位套管12的40°位置将限位插销122插入，此时扭转驱动杆11底端与之相连的连杆3带动活动卡爪2运动，实现“收紧”状态，可将拧紧工装顺利地依次从空气导管100和高压涡轮内腔取出。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。