涡轮转子、发动机及提高发动机转子对中可靠性的方法与流程

本发明涉及发动机领域，特别地，涉及一种涡轮转子。此外，本发明还涉及一种包括上述涡轮转子的发动机以及提高发动机转子对中可靠性的方法。

背景技术：

发动机总装时，通过压气机转子轴上的外花键和涡轮轴上的内花键，将压气机转子和涡轮转子刚性连接成一个整转子。但由于压气机转子轴上的外花键和涡轮轴上的内花键在加工时存在一定的齿型误差，当外花键以不同的安装角度与内花键进行啮合时，会导致压气机转子和涡轮转子的对中精度不一致。当转子对中不好时，会在转子连接花键处产生附加的弯矩和剪切力，以及相邻轴承承受径向作用力，导致轴承受力情况恶化，产生振动，从而影响发动机的安全使用。

因此，涡轮转子与压气机转子的对中精度不一致所产生的振动，是一个亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种涡轮转子、发动机及提高发动机转子对中可靠性的方法，以解决涡轮转子与压气机转子的对中精度不一致所产生的振动的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种涡轮转子，包括涡轮轴和与涡轮轴固定连接在一起的涡轮盘组件，涡轮轴的轴心部位为空腔，空腔上设置有与压气机转子的转子轴上的外花键相啮合的内花键，靠近内花键的涡轮轴的内花键端面上对应设置有与压气机转子相对中的对中标志。

进一步地，对中标志设置在涡轮轴的内花键端面与内花键的径向跳动低点相对应的角向位置上。

进一步地，涡轮盘组件包括依序轴向相连的一级盘组件、二级盘组件和三级盘组件，一级盘组件包括与涡轮轴相连的一级盘和固定在一级盘上的一级叶片，二级盘组件包括与一级盘相连的二级盘和固定在二级盘上的二级叶片，三级盘组件包括与二级盘相连的三级盘和固定在三级盘上的三级叶片。

进一步地，一级盘上设置有一级盘封严篦齿、二级盘上对应设置有与一级盘封严篦齿连接的二级盘封严篦齿，三级盘上对应设置有与二级盘封严篦齿连接的三级盘封严篦齿。

进一步地，一级盘封严篦齿包括分别设置在一级盘的两端面的第一封严篦齿和第二封严篦齿，二级盘封严篦齿包括分别设置在二级盘的两端面的第三封严篦齿和第四封严篦齿，三级盘封严篦齿包括设置在三级盘上靠近二级盘的第五封严篦齿，第二封严篦齿与第三封严篦齿，第四封严篦齿与第五封严篦齿相对接。

进一步地，涡轮转子包括轴向贯穿涡轮轴、一级盘和二级盘，用于轴向固定一级盘和二级盘的短拉紧螺栓。

进一步地，涡轮转子还包括轴向贯穿涡轮轴、一级盘、二级盘和三级盘，用于轴向固定一级盘、二级盘和三级盘的长拉紧螺栓。

进一步地，涡轮转子还包括套设在涡轮轴上且设置在涡轮轴的前端的第六封严篦齿、涡轮轴承和止动垫圈和锁紧螺母，第六封严篦齿经由涡轮轴承和止动垫圈后，通过锁紧螺母进行锁定。

根据本发明的另一个方面，还提供一种发动机，包括上述的涡轮转子和压气机转子。

根据本发明的另一个方面，还提供一种提高发动机转子对中可靠性的方法，应用于上述的发动机中，包括步骤：

检查压气机转子的转子轴的外花键上所有外花键齿对转子轴线的跳动，并在压气机转子的外花键端面与径向跳动高点相对应的角向位置设置压气机转子对中标志；

检查涡轮转子的涡轮轴的内花键上所有内花键齿对涡轮轴线的跳动，并在涡轮转子的内花键端面与径向跳动低点相对应的角向位置设置涡轮转子对中标志；

在发动机总装时，将压气机转子对中标志和涡轮转子对中标志对齐。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的涡轮转子、发动机及提高发动机转子对中可靠性的方法，在加工和检查压气机转子和涡轮转子时，增加相应的对中标志，解决了发动机总装时压气转子和涡轮转子的对中精度不稳定的技术问题，提高了转子对中的可靠性。

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是本发明涡轮转子优选实施例的结构示意图；

图2是图1中涡轮盘组件优选实施例的结构示意图；

图3是是图1中涡轮轴优选实施例的结构示意图；

图4是本发明提高发动机转子对中可靠性的方法优选实施例的流程示意图。

附图标号说明：

10、涡轮轴；20、涡轮盘组件；11、空腔；12、内花键；21、一级盘组件；22、二级盘组件；23、三级盘组件；211、一级盘；212、一级叶片；221、二级盘；222、二级叶片；231、三级盘；232、三级叶片；213、一级盘封严篦齿；223、二级盘封严篦齿；233、三级盘封严篦齿；214、第一封严篦齿；215、第二封严篦齿；224、第三封严篦齿；225、第四封严篦齿；234、第五封严篦齿；13、内花键端面；30、短拉紧螺栓；40、长拉紧螺栓；50、第六封严篦齿；60、止动垫圈；70、锁紧螺母；80、涡轮轴承。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1至图3，本发明的优选实施例提供一种涡轮转子，包括涡轮轴10和与涡轮轴10固定连接在一起的涡轮盘组件20，涡轮轴10的轴心部位为空腔11，空腔11上设置有与压气机转子的转子轴上的外花键相啮合的内花键12，靠近内花键12的涡轮轴10的内花键端面13上对应设置有与压气机转子相对中的对中标志。其中，对中标志可以是对中线或是标印字，用于将涡轮转子和压气机转子相对中。

本实施例提供的涡轮转子，为了保证涡轮转子能正常工作，不会出现振动大等异常现象，总装前，需对涡轮转子做严格的动平衡检查要求。如图1所示，在零部件加工和装配时，对涡轮轴10进行动平衡检查，通过调整涡轮盘组件20中的叶片的圆周分布保证各级盘组件的静平衡要求，最后将涡轮轴10和涡轮盘组件20给合在一起进行动平衡测试。本实施例通过在加工和检查涡轮转子时，增加与压气机转子相对应的对中标志，解决了发动机总装时压气转子和涡轮转子的对中精度不稳定的技术问题，提高了转子对中的可靠性。

优选地，参见图3，本实施例提供的涡轮转子，对中标志设置在涡轮轴10的内花键端面13与内花键12的径向跳动低点相对应的角向位置上。这是因为，内花键12的的径向跳动低点表示该处的花键齿槽宽，装配时，如齿厚大的花键齿与齿槽宽的花键槽啮合，花键的啮合齿隙均匀，能改善花键的传动平稳性，保证花键连接转子时的对中性。

优选地，如图1所示，本实施例提供的涡轮转子，涡轮盘组件20包括依序轴向相连的一级盘组件21、二级盘组件22和三级盘组件23，一级盘组件21包括套设在涡轮轴10上的一级盘211和固定在一级盘211上的一级叶片212，二级盘组件22包括套设在涡轮轴10上的二级盘221和固定在二级盘221上的二级叶片222，三级盘组件23包括套设在涡轮轴10上的三级盘231和固定在三级盘231上的三级叶片232。本实施例在设计时，根据涡轮的总焓降和级焓降能力，选取合适的级数，保证涡轮既具有高效率，又具有一定的气动负荷裕度和结构强度裕度。其中，涡轮的焓降指涡轮的做功能力，能发出多少功。

可选地，如图2所示，本实施例提供的涡轮转子，一级盘211上设置有一级盘封严篦齿213、二级盘221上对应设置有与一级盘封严篦齿213连接的二级盘封严篦齿223，三级盘231上对应设置有与二级盘封严篦齿223连接的三级盘封严篦齿233。具体地，一级盘封严篦齿213包括分别设置在一级盘211的两端面的第一封严篦齿214和第二封严篦齿215，二级盘封严篦齿223包括分别设置在二级盘221的两端面的第三封严篦齿224和第四封严篦齿225，三级盘封严篦齿233包括设置在三级盘231上靠近二级盘221的第五封严篦齿234，第二封严篦齿215与第三封严篦齿224，第四封严篦齿225与第五封严篦齿234相对接。本实施例提供的涡轮转子，压气机后的高压气经涡轮盘上的各级封严篦齿降压后，减少漏气损失。

优选地，如图1所示，本实施例提供的涡轮转子，涡轮转子包括轴向贯穿涡轮轴10、一级盘211和二级盘221，用于轴向固定一级盘211和二级盘221的短拉紧螺栓30。进一步地，涡轮转子还包括轴向贯穿涡轮轴10、一级盘211、二级盘221和三级盘231用于轴向固定一级盘211、二级盘221和三级盘231的长拉紧螺栓40。本实施例通过短拉紧螺栓30和长拉紧螺栓40与涡轮轴10锁定连接以轴向定位涡轮盘组件20，提高了涡轮盘组件20的稳定性和涡轮转子的动平衡精度。

优选地，如图1所示，本实施例提供的涡轮转子，涡轮转子还包括套设在涡轮轴10上且设置在涡轮轴10的前端的第六封严篦齿50、涡轮轴承80和止动垫圈60和锁紧螺母70，第六封严篦齿50经由涡轮轴承80和止动垫圈60后，通过锁紧螺母70进行锁定。本实施例提供的涡轮转子，压气机后的高压气经第六封严篦齿50降压后，对润滑涡轮轴承80的滑油进行封严，防止滑油泄漏至高温燃气中。

本实施例还提供一种发动机，包括上述的涡轮转子和压气机转子，在此不再赘述。

本实施例还提供一种提高发动机转子对中可靠性的方法，应用于上述的发动机中，本实施例提出的提高发动机转子对中可靠性的方法，包括步骤：

步骤S100、检查压气机转子的转子轴的外花键上所有外花键齿对转子轴线的径向跳动，并在压气机转子的外花键端面与径向跳动高点相对应的角向位置设置压气机转子对中标志。

在加工和检查压气机转子时，要求检查压气机转子的转子轴的外花键上的所有外花键齿的齿形误差，具体检查所有外花键齿对转子轴线的径向跳动，并在外花键端面与径向跳动高点(表示该点到中心的距离最大)相对应的角向位置标印“0”。其中，外花键的径向跳动高点表示该处的花键齿厚大。

步骤S200、检查涡轮转子的涡轮轴的内花键上所有内花键齿对涡轮轴线的径向跳动，并在涡轮转子的内花键端面与径向跳动低点相对应的角向位置设置涡轮转子对中标志。

在加工和检查涡轮转子时，要求检查涡轮转子的涡轮轴的内花键上所有内花键齿的齿形误差，具体检查所有内花键齿对涡轮轴线的径向跳动，并在内花键端面与径向跳动低点(表示该点到中心的距离最大)相对应的角向位置标印“0”。其中，内花键的径向跳动低点表示该处的花键齿槽宽。

步骤S300、在发动机总装时，将压气机转子对中标志和涡轮转子对中标志对齐。

发动机装配时，发动机总装时，要求压气机转子端面的“0”与涡轮转子端面的“0”对齐，外花键的齿厚大的齿与内花键齿槽宽的槽啮合，花键的啮合齿隙均匀，能改善花键的传动平稳性，从而保证压气机转子和涡轮转子的对中精度。

本实施例提供的提高发动机转子对中可靠性的方法，在加工和检查压气机转子和涡轮转子时，在花键端面增加相对应的对中标志，解决了发动机总装时压气转子和涡轮转子的对中精度不稳定的技术问题，提高了转子对中的可靠性。

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。