一种航空发动机转子连接设备及方法

本发明涉及航空发动机，具体涉及一种航空发动机转子连接设备及方法。

背景技术：

1、转子是航空发动机的核心部件，其装配质量对航空发动机的性能至关重要。由于航空发动机转子的工作环境具有高温高压高转速的特点，当转子装配质量存在同心度超差，螺栓预紧力不均匀等问题时，会直接影响整机性能参数及工作效率。

2、航空发动机转子组件往往由多级盘类零件连接组成，转子级间的连接结构为“止口—螺栓”的形式，连接过程先后包括止口配合和螺栓紧固，其中止口配合为过盈装配，实现对转子的定心作用。往往通过温差法(热装/冷装)的形式进行止口配合，由于在温度变化下转子的止口配合面会发生形变，采用手工装配的方式进行止口配合，会发生由于变形导致止口配合面未充分贴合的现象，从而造成转子装配同轴度的偏差；螺栓紧固则是实现在轴向上对转子的拉紧效果，但由于转子内部结构紧凑，且目光不可达，采用手工拧紧的方式装配效率低下且装配质量不高。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供了一种航空发动机转子连接设备及方法，解决了现有技术中航空发动机转子连接过程中止口压紧和螺栓拧紧手工操作效率低下的问题，提高了航空发动机转子的装配效率和装配质量。

2、一方面，本发明提供了一种航空发动机转子连接设备，包括：

3、底座1、转运导轨2、转子定位装置3、第一压紧装置4、转接工装6、第二压紧装置12和拧紧装置13；

4、优选的，所述连接设备还包括吊具7、框架8、控制系统10；

5、优选的，所述转运导轨2、第二压紧装置12连接在底座1的上表面；所述转运导轨2固定连接在底座1上表面中间位置；所述拧紧装置13连接在第二压紧装置的上表面；

6、所述转子定位装置3的下部通过滑轨一与所述转运导轨2连接；所述转子定位装置的上部连接转子5的一二级盘组合件51；所述转子定位装置3的下部外圈连接所述第一压紧装置4的下部；

7、所述第二压紧装置12连接在底座上部的一侧；所述拧紧装置13与所述第二压紧装置位于同一侧；

8、所述框架8为四柱结构；框架用于分别连接吊具7和控制系统10；

9、所述吊具上部通过滑轨二连接在框架上部，可进行前后左右滑动；所述吊具下部连接所述转接工装6；所述吊具在第一压紧装置的上方；

10、所述控制系统10用于各可动设备的控制。

11、进一步的，所述控制系统包含显示器，所述显示器能够沿周向旋转，方便工作人员操作。

12、进一步的，所述转子定位装置3包括基座31、限位机构、电机33和转子支撑台34；所述限位机构包括限位件一32、限位件二和限位件三；

13、在基座31上沿周向均匀地设置限位件一32、限位件二和限位件三，限位机构的上部连接转子支撑台34；

14、所述限位机构用于固定或者松开待装配的转子5的下部，所述每个限位件连接一个对应的转子定位电机进行驱动，如图2。

15、进一步的，所述第一压紧装置4包括第一支撑座41和多个压紧单元；所述多个压紧单元均匀地设置在第一支撑座41的角上；

16、所述压紧单元为四个；

17、所述每个压紧单元包括电机支撑座42、伺服推缸43、第一压紧电机44和第一压紧机构45；

18、所述第一压紧机构45包括压紧件和压紧推杆；所述压紧件的外侧与压紧推杆连接；所述压紧件的下部连接在电机支撑座的上部；

19、所述压紧推杆的下部连接第一压紧电机44和伺服推缸43的上部；

20、所述伺服推缸43的内侧与电机支撑座外侧连接；

21、所述第一压紧机构45在伺服推缸43和第一压紧电机44的驱动下，实现前后和上下运动；

22、所述第一压紧装置4用于压紧转子5的三级盘52与一二级盘组合件51的压紧，实现止口配合；如图3和图8所示。

23、进一步的，第二压紧装置12包括第二支撑座121、第二压紧电机122、第二压紧机构123、导向柱124和传感器125；

24、所述第二支撑座121包括支撑面一、支撑面二和支撑面三；

25、所述第二压紧电机122与导向柱124的底部分别贯穿支撑面二与第二压紧机构123的上部连接，传感器125与第二压紧机构123的下部连接，所述传感器的下表面与转子连接；如图4所示。

26、进一步的，所述拧紧装置13包括第三支撑座131、导轨132、升降电机133、拧紧臂134、驱动机构135和拧紧枪136；

27、所述第三支撑座131与第二压紧装置的上表面连接；所述驱动机构连接在第三支撑座的侧面；所述拧紧臂134在所述驱动机构的下部，所述拧紧枪136连接在所述驱动机构的上部；所述第二压紧机构123设置孔，用拧紧臂134穿行；

28、所述升降电机133连接在第三支撑座131的上部；所述导轨132连接在第三支撑座131的另一侧面；

29、所述拧紧装置为盲腔螺母自动拧紧装置。

30、进一步的，所述转接工装6包括多个锁紧单元和多个快速锁紧器；所述转接工装包括锁紧单元一、锁紧单元二、快速锁紧器一61和快速锁紧器二；所述锁紧单元一和锁紧单元二对称分布；所述快速锁紧器一和快速锁紧器二对称分布；

31、所述快速锁紧器一61安装在转接座62上，用来与吊具7进行配合；所述锁紧单元一用来将转接工装6锁紧在转子5的鼓筒53上；

32、所述锁紧单元一包括锁紧销63、锁紧盘64、锁紧座65、转动轴66和把手67；所述锁紧座的下部与转接座62连接，锁紧座的后部连接把手67；

33、所述锁紧盘64设置在锁紧座的内部；所述转动轴66贯穿锁紧座，其下部与锁紧盘连接；所述锁紧销63与锁紧盘64连接。

34、进一步的，所述转接座62为中空凹台结构，包括圆台一和圆台二；

35、所述锁紧销63包括连接板631和连接柱632；所述连接柱632贯穿圆台一一侧与连接板631连接，在所述圆台一形成两个销孔；所述连接柱的上部设置有锁紧槽633，所述锁紧槽633用于连接锁紧盘64的边缘；如图6和图7所示；

36、所述圆台一和圆台二的下部分别连接转子5的鼓筒53的上部；所述两个销孔与连接在圆环二的鼓筒53上的安装孔对齐，用于插入锁紧销63的两个锁紧槽633；

37、所述锁紧盘64为偏心盘，通过扭转连接在转动轴66上部的旋钮，实现锁紧盘64的边缘与锁紧槽633的啮合和脱离；

38、所述转动轴中间部分的表面上设置有卡槽，用于卡住把手67所连接的把手转轴671；所述把手转轴671一端连接把手67，另一端连接锁紧座65；通过转动把手67，可以实现把手转轴671对转动轴66的卡紧或者放松；所述把手转轴671对转动轴66的卡紧形式有多种，例如凸起与凹槽的配合；

39、所述圆台二对应圆台一的锁紧座65的位置处开有操作孔621；所述操作孔用于操作时传递锁紧销63，并将锁紧销63的两个连接柱632从下往上从鼓筒53的安装孔中穿入，再从转接座62的销孔中穿出，然后通过转动轴66转动锁紧盘64，使得锁紧盘64的边缘插入到锁紧销63的锁紧槽633内，实现锁紧盘64与锁紧销63的啮合；再转动把手67，紧固锁紧销63与锁紧盘64的连接，从而将转接工装6锁紧在鼓筒53上；

40、所述锁紧单元二的部件以及连接方式与锁紧单元一相同；所述快速锁紧器二的部件以及连接方式与快速锁紧器一相同；

41、所述转接工装6用于第一压紧装置4和拧紧装置13的操作中；所述第一压紧装置4通过第一压紧机构45对转接工装6施加压紧力，实现对转子5的压紧；拧紧装置13下降时落在转接工装6上，实现拧紧臂134的径向和轴向定位。

42、优选的，电器柜11为本发明的各用电设备提供电力支持；

43、所述控制系统10控制本发明中航空发动机转子连接设备的多个驱动电机；

44、所述多个驱动电机包括转运导轨2的驱动电机，吊具7的驱动电机，转子定位装置3的驱动电机，第一压紧装置4和第二压紧装置12的驱动电机，拧紧装置13的驱动电机；

45、在压紧和拧紧过程中的实时数据通过控制系统10上的显示器进行显示；当操作过程中出现故障时，信号灯9会及时发出信号报警。

46、另一方面，本发明提供了一种航空发动机转子设备连接的方法，使用前述的航空发动机转子连接设备，包含如下具体步骤：

47、步骤一：将转子的一二级盘组合件51与转子定位装置3连接，一二级盘组合件51的下端面与转子支撑台34上端面连接，通过转子定位电机33驱动限位机构32锁紧一二级盘组合件51，将一二级盘组合件51固定连接在转子定位装置3上；

48、步骤二：将转子三级盘52与一二级盘组合件的上部二级盘连接，通过第一压紧装置4施加压紧力将其压紧，实现转子5的二、三级盘的止口过盈配合；

49、步骤三：将转子的鼓筒53的上端面与转接工装6连接，转接工装6与吊具7连接，通过吊具7向下施压将转子的鼓筒53与三级盘52的上部连接，获得压紧安装后的转子，将压紧安装后的转子通过转运导轨2移动到第二压紧装置12的正下方；

50、步骤四：使用第二压紧装置12对压紧安装后的转子的鼓筒53的上端面的转接工装6施加压紧力，实现鼓筒53与三级盘52的止口过盈配合；

51、步骤五：驱动拧紧装置13下降，拧紧臂134在压紧安装后的转子的盲腔中展开，拧紧三级盘52上对应的螺母，完成转子5内部的螺栓拧紧。

52、优选的，步骤三的具体步骤包括：

53、将转子的鼓筒53的上端面与转接座62连接，转接工装6安装在转接座上，转接工装6与吊具7连接，通过吊具将转子的鼓筒53与三级盘52的上部连接，

54、操作操作孔621传递锁紧销63，将锁紧销63的两个连接柱632从下往上从鼓筒53的安装孔中穿入，再从转接座62的销孔中穿出，然后通过转动轴66转动锁紧盘64，使得锁紧盘64的边缘插入到锁紧销63的锁紧槽633内，实现锁紧盘64与锁紧销63的啮合；再转动把手67，紧固锁紧销63与锁紧盘64的连接，从而将转接工装6锁紧在鼓筒53上；

55、获得压紧安装后的转子，将压紧安装后的转子通过转运导轨2移动到第二压紧装置12的正下方。

56、与现有技术相比，本发明至少具有现如下有益效果：

57、(1)本发明将转子连接过程中的止口压紧设备和螺栓拧紧设备进行集成，可以在压紧的同时完成螺栓拧紧，提高了转子连接效率以及装配质量；

58、(2)本发明止口压紧设备可以分别对每一处转子止口连接进行压紧，并且在压紧过程中可以精确控制压紧力，保证了压紧效果的稳定性；

59、(3)本发明的螺栓拧紧设备具有自动化，可视化的功能，克服了转子内部狭小盲腔空间对手工操作的局限性，提高了拧紧效率和准确性；

60、(4)本发明不需要额外使用吊具来进行转子和拧紧装置的吊装，节省了成本，提高了装配生产线的工作效率。