一种航空发动机转子装配方法和装置与流程

本发明涉及一种航空发动机转子装配方法和装置，属于机械装配领域。

背景技术：

航空发动机的装配过程占全机生产工作的一半以上，装配质量对航空发动机工作的稳定性影响很大。航空发动机转子处在高温高压环境下工作，且伴随着高速旋转，若装配过程中造成同心度超差、螺栓预紧力不均匀，会造成转子转动不平衡现象，产生振动和噪声，甚至造成发动机停机现象。

航空发动机各级转子之间通过过盈配合的止口相连接，目前装配时先对零件加热或制冷处理，再进行手工装配。由于热装配过程中会使零件产生形变，螺栓紧固后，转子同轴度难以达到允许值，需要多次拆装才能符合要求。且由于加工时表面的平面度误差，导致接合面接触面积不足20%，使转子刚度差，螺栓预紧力随时间减小严重，同一装配方法的装配质量不稳定。所以当前航空发动机转子的装配方法效率低，质量不稳定，影响发动机工作性能，需要一种高效、稳定的测量装配一体化装置和装配方法。

在航空发动机转子装配时，需要在两个转子的结合面涂抹红油，一次装配后再进行拆卸，以检测两个转子间的贴合面积。采用这种方法进行检测时，劳动强度大，效率低，装配质量不稳定。

上海交通大学提出一种航空发动机鼓盘式转子装配装置和装配方法（航空发动机鼓盘式转子装配装置和装配方法。公开号：CN 105443169 A）。测量装置位于气浮转台两侧，可以采集装配零件的形貌信息。该方法存在的问题在于：仍需手工装配，一次装配成功率低。

沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司提出了一种转子双环压紧装配设备及方法（一种转子双环压紧装配设备及方法。公开号：CN 104440761 A）。该方法通过使用两个外部打压设备的操作和调整，控制压紧装置中两个独立的液压系统进行工作，将压力缓慢而均匀地传递到转子内、外环两个承力面上，最终实现盘片的过盈装配，保证装配质量。该方法存在问题：压紧面大小固定，液压力会传递到底座液压缸处。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种航空发动机转子装配方法和装置，以解决航空发动机转子装配后同轴度低、接合面接触面积小等问题，以达到降低工作强度，提高转子装配质量的目的。

本发明的技术方案是一种航空发动机转子装配装置，构成如下：圆跳动测量仪1、导向柱2、传动杆3、上板4、压板5、航空发动机转子6、支撑柱7、支撑板8、支撑缸9、夹具10、压紧缸11、调心调倾台12、精密回转台13、花岗岩底座14、光纤光栅串15；所述同心度测量仪1连接在导向柱2上，所述调心调倾台12连接在精密回转台13上，夹具10在调心调倾台12上方，所述传动杆3在支撑柱7中心，下端连接压紧缸11，上端连接上板4，压板5连接在上板4上，所述支撑缸9与支撑板8连接，转子6下端止口与支撑板8连接，所述光纤光栅串15粘贴在待装配部件周向。

所述一种航空发动机转子装配方法，其特征在于：将航空发动机转子6的第一级转子通过夹具10固定在调心调倾台12上，将圆跳动测量仪1与第一级转子接触，精密回转台13低速转动，测量轴向、径向跳动，根据圆跳动测量结果，调整调心调倾台12的位置和倾角，使航空发动机转子6的轴向基准面和径向基准面与精密回转台13的轴向基准面和径向基准面重合；再将航空发动机转子6的第二级转子加热处理，按矢量堆叠方法测量得到的装配角度放置在航空发动机转子6的第一级转子上，支撑缸9加压使支撑板8带动转子6向上运动，更换压板5使压板5下端与转子6上端面的距离小于5cm，压紧缸11连接上板4带动压板5向下运动，压紧转子6的第二级转子和第一级转子，保持1分钟以上的压紧状态，通过光纤光栅串15测量形变，确定压紧力是否均匀，在压紧状态下，拧紧连接螺栓；拧紧后，停止对支撑缸9和压紧缸11输入气压，将转子6与调心调倾台12接触，通过精密回转台13带动转子6进行转动，使用圆跳动测量仪1测量装配质量，检查合格后，重复此过程完成转子的装配。

所述一种航空发动机转子装配装置具有两个独立的气压控制系统，压紧缸11提供轴向向下的压紧力，支撑缸9提供向上的支持力，根据各级转子结构形式和材料属性计算装配每级转子时所需的压紧力，支撑缸9可以使航空发动机转子6与调心调倾台12分离，构成虚约束，防止压紧力对调心调倾台12产生影响，最终实现转子的过盈装配，提高装配质量。

所述上板4与传动杆3通过螺母进行连接，在进行装配前，拆掉上板4，再将航空发动机转子6缓慢吊入装配设备中。

所述一种航空发动机转子装配装置中压板5可以进行更换，根据装配不同级的转子，选择不同长度、直径规格的压板，以满足压紧缸11的行程要求。

本发明具有如下新颖性和优势：

1. 本发明采用气压或液压进行压紧。因零件接合面存在平面度误差，加入压紧环节，对转子进行轴向压紧可以增加接合面接触面积，贴合面积的增加可以提高转子运动的可靠性，提高转子刚度，减轻螺栓蠕变的影响，保证螺栓预紧力的均匀性；

2. 本发明采用支撑缸提供向上的压紧力，压紧缸提供向下的压紧力，将压紧力转化为转子间的内力，防止压紧力传递到调心调倾台，以免对调心调倾台性能产生影响；

3. 本发明采用光纤光栅串测量转子表面微应变，应用计算机技术拟合转子接合面的贴合面积，测量精度高，无需重复拆装即可确定贴合面积，可重复使用，对装配部件性能无影响；

4. 本发明将装配设备和测量设备布置在同一工位，边装配变测量，一次装配成功率高，节约空间，减少因工件移动所消耗的工时，提高工作效率。

附图说明

图1是航空发动机转子压紧装置示意图。

图2是光纤光栅测量布置示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行进一步的描述，所述一种航空发动机转子装配装置，构成如下：圆跳动测量仪1、导向柱2、传动杆3、上板4、压板5、航空发动机转子6、支撑柱7、支撑板8、支撑缸9、夹具10、压紧缸11、调心调倾台12、精密回转台13、花岗岩底座14；所述同心度测量仪1连接在导向柱2上，所述调心调倾台12连接在精密回转台13上，夹具10在调心调倾台12上方，所述传动杆3在支撑柱7中心，下端连接压紧缸11，上端连接上板4，压板5连接在上板4上，所述支撑缸9与支撑板8连接，转子6下端止口与支撑板8连接。

所述一种航空发动机转子装配方法，其特征在于：将航空发动机转子6的第一级转子通过夹具10固定在调心调倾台12上，将圆跳动测量仪1与第一级转子接触，精密回转台13低速转动，测量轴向、径向跳动，根据圆跳动测量结果，调整调心调倾台12的位置和倾角，使航空发动机转子6的轴向基准面和径向基准面与精密回转台13的轴向基准面和径向基准面重合；再将航空发动机转子6的第二级转子加热处理，按矢量堆叠方法测量得到的装配角度放置在航空发动机转子6的第一级转子上，支撑缸9加压使支撑板8带动转子6向上运动，更换压板5使压板5下端与转子6上端面的距离小于5cm，压紧缸11连接上板4带动压板5向下运动，压紧转子6的第二级转子和第一级转子，保持1分钟以上的压紧状态，通过光纤光栅串15测量形变，确定压紧力是否均匀，在压紧状态下，拧紧连接螺栓；拧紧后，停止对支撑缸9和压紧缸11输入气压，将转子6与调心调倾台12接触，通过精密回转台13带动转子6进行转动，使用圆跳动测量仪1测量装配质量，检查合格后，重复此过程完成转子的装配。