用于双半内圈角接触球轴承的装配装置及装配方法与流程

本发明涉及航空发动机结构装配技术领域，特别地，涉及一种用于双半内圈角接触球轴承的装配装置。此外，本发明还涉及一种包括上述用于双半内圈角接触球轴承的装配装置的双半内圈角接触球轴承的装配方法。

背景技术：

某型涡轴发动机的3号轴承是双半内圈角接触球轴承，它由4部分组成：轴承外环、带滚球保持架、轴承前内半环、轴承后内半环。发动机总体装配过程中，轴承外环与3号弹支是过盈配合并整体装在粒子分离器组件中的前机匣内腔，再将带滚球保持架装入前机匣的内腔，使得带滚球保持架与轴承外环装配到位，该部件作为某型涡轴发动机总体装配的第一部分。压气机转子组件的第一级叶片盘为带前轴颈的整体结构，该轴颈上装有3号轴承前内半环和后内半环，然后将压气机转子组件前端(第一级盘轴颈方向)朝下，缓慢将压气机转子的第一级叶片盘前轴颈插入粒子分离器组件，使得3号轴承后内半环与前机匣内腔的轴承保持架配合。之后，发动机继续往上装配，待装配到某一状态时，将发动机固定在装配车上，通过摇动装配车，将发动机水平放置，再将3号轴承的前内半环装在压气机转子组件第一级叶片盘的前轴颈某处，使得3号轴承的4部分装配到位(3号轴承的两个内半环与压气机转子组件第一级叶片盘的前轴颈均是过盈配合)。

该新型涡轴发动机在总体装配时，是将装好3号轴承外环的粒子分离器组件沿轴向放在装配车底座上，再将带滚球保持架装入前机匣的内腔，但是，该轴承保持架与轴承外环是点接触装配，尤其是在竖直情况下，该带滚球保持架与轴承外环无法定位，无外力的情况下，轴承保持架会向下坠落。因此，每次装配该处时，均需要人工抵住3号轴承保持架，然后再往上进行装配，直到装配3号轴承前内半环时，才能够取消对轴承保持架的支撑。一方面增加了装配的难度，另一方面由于不可见的因素，极易损坏3号轴承保持架。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于双半内圈角接触球轴承的装配装置及装配方法，以解决现有双半内圈角接触球轴承装配过程中，轴承装配定心难，轴承保持架容易跌落、划伤的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种用于双半内圈角接触球轴承的装配装置，包括用于固接在装配车上并支撑于装配车与粒子分离器前机匣之间以构成结构支撑的底座，底座中部开设有上下贯通的装配孔，底座的装配孔内插接装配有用于从粒子分离器前机匣内腔的轴承外环装配处径向撑开轴承保持架上的滚球以使滚球进入到轴承外环轨道内并通过插接套设在一级叶片盘前轴颈上与一级叶片盘前轴颈上的轴承前内半环对接以使得轴承保持架上的滚球落入到轴承前内半环的柱体件；柱体件的前端内径与一级叶片盘前轴颈外径相匹配，柱体件的前端外径与轴承前内半环对应部位的外径相匹配。

进一步地，柱体件内腔中设有沿轴向布设并用于弹性支撑在插接于柱体件内腔中的一级叶片盘前轴颈上并使轴承保持架上的滚球装配到轴承前内半环后迫使柱体件从一级叶片盘前轴颈上沿轴向退出的弹性机构。

进一步地，弹性机构包括轴向固接在柱体件内腔中的导柱、套设于导柱上的压缩弹簧以及处于压缩弹簧上端部用于与一级叶片盘前轴颈顶抵接触的挡板；导柱的外径尺寸小于或等于一级叶片盘前轴颈内径尺寸。

进一步地，柱体件的前端内腔开口设置为内小外大用于引导一级叶片盘前轴颈进入柱体件内腔实现自动对中并便于与轴承前内半环自动对中对接配合的锥形插接口；和/或柱体件的前端采用用于缓冲与一级叶片盘前轴颈和轴承前内半环接触产生的冲击力以保护一级叶片盘前轴颈和轴承前内半环并防止挡板向外脱出的保护衬套。

进一步地，柱体件采用一体制作成型的整体结构，或者柱体件采用支座与多个导套沿轴向拼合装配形成的组装结构。

进一步地，底座包括上部拉结环圈、下部拉结环圈以及支撑在上部拉结环圈与下部拉结环圈之间的中部支撑；上部拉结环圈上设有用于缓冲与粒子分离器前机匣接触产生的冲击作用力的橡胶垫以及用于与粒子分离器前机匣之间水平定位的定位件；下部拉结环圈上设有用于装配车固定连接的固定衬套和插销。

进一步地，定位件设置为多个，多个定位件沿上部拉结环圈的周向间隔布设；和/或固定衬套和插销的组合件设置有多组，多组组合件沿下部拉结环圈周向间隔布设。

进一步地，装配孔开设于下部拉结环圈中部，装配孔固接有用于插接套设柱体件并构成柱体件轴向移动导向的装配导向衬套，柱体件底部沿径向设有用于保证柱体件在装配导向衬套上装配到位的外缘，柱体件与装配导向衬套之间设有用于柱体件与装配导向衬套之间临时固定的快速插销。

根据本发明的另一方面，还提供了一种双半内圈角接触球轴承的装配方法，采用上述用于双半内圈角接触球轴承的装配装置，包括以下步骤：通过柱体件模拟一级叶片盘前轴颈在粒子分离器前机匣内腔的轴承外环装配处撑开轴承保持架上的滚球，以使滚球进入轴承外环轨道内；缓慢将一级叶片盘前轴颈插入分离器前机匣内腔并使一级叶片盘前轴颈插入柱体件；当装配在一级叶片盘前轴颈上的轴承前内半环与柱体件前端对接时，一级叶片盘前轴颈继续轴向移动以使轴承前内半环替代柱体件撑开滚球；从粒子分离器前机匣内腔退出柱体件；在一级叶片盘前轴颈上装配轴承后内半环，以完成双半内圈角接触球轴承在一级叶片盘前轴颈上的装配。

进一步地，在柱体件撑开轴承保持架上的滚球前，采用与柱体件相对布设且前端带锥度的辅助工装预先撑开滚球，然后通过柱体件顶抵推动辅助工装，以使得滚球转换至柱体件前端。

进一步地，轴承保持架上的滚球装配至轴承前内半环后，通过拔出快速插销以使柱体件在内腔压缩弹簧作用下自动从一级叶片盘前轴颈上脱离。

本发明具有以下有益效果：

本发明用于双半内圈角接触球轴承的装配装置，通过柱体件模拟压气机转子的一级叶片盘的前轴颈，采用柱体件在粒子分离器前机匣内腔中将轴承的滚球撑开，使得滚球与轴承外环接触并形成一个整体，轴承外环内轨道给滚球一个向上的支撑力，使得轴承滚球保持架在装配前不会坠落。将压气机转子的一级叶片盘前轴颈缓慢插接装入粒子分离器前机匣内腔，一级叶片盘前轴颈与柱体件采用插接配合，并且一级叶片盘前轴颈上的轴承前内半环与柱体件前端对接配合，可以实现柱体件前端与轴承前内半环的无缝对接，以构成轴承装配的自动对中，从而提高装配精度。降低轴承与压气机转子第一级盘前轴颈同心的盲目性，一方面降低了发动机的装配难度，另一方面在装配过程中对轴承起到了较好的保护作用。

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用于双半内圈角接触球轴承的装配装置的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的辅助工装的结构示意图。

图例说明：

1、底座；101、装配孔；102、上部拉结环圈；1021、橡胶垫；1022、定位件；103、下部拉结环圈；1031、固定衬套；1032、插销；104、中部支撑；2、柱体件；201、锥形插接口；202、保护衬套；203、支座；204、导套；205、外缘；3、弹性机构；301、导柱；302、压缩弹簧；303、挡板；4、装配导向衬套；5、快速插销；6、辅助工装。

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用于双半内圈角接触球轴承的装配装置的结构示意图；图2是本发明优选实施例的辅助工装的结构示意图。

如图1所示，本实施例的用于双半内圈角接触球轴承的装配装置，包括用于固接在装配车上并支撑于装配车与粒子分离器前机匣之间以构成结构支撑的底座1，底座1中部开设有上下贯通的装配孔101，底座1的装配孔101内插接装配有用于从粒子分离器前机匣内腔的轴承外环装配处径向撑开轴承保持架上的滚球以使滚球进入到轴承外环轨道内并通过插接套设在一级叶片盘前轴颈上与一级叶片盘前轴颈上的轴承前内半环对接以使得轴承保持架上的滚球落入到轴承前内半环的柱体件2；柱体件2的前端内径与一级叶片盘前轴颈外径相匹配，柱体件2的前端外径与轴承前内半环对应部位的外径相匹配。本发明用于双半内圈角接触球轴承的装配装置，通过柱体件2模拟压气机转子的一级叶片盘的前轴颈，采用柱体件2在粒子分离器前机匣内腔中将轴承的滚球撑开，使得滚球与轴承外环接触并形成一个整体，轴承外环内轨道给滚球一个向上的支撑力，使得轴承滚球保持架在装配前不会坠落。将压气机转子的一级叶片盘前轴颈缓慢插接装入粒子分离器前机匣内腔，一级叶片盘前轴颈与柱体件2采用插接配合，并且一级叶片盘前轴颈上的轴承前内半环与柱体件2前端对接配合，可以实现柱体件2前端与轴承前内半环的无缝对接，以构成轴承装配的自动对中，从而提高装配精度。降低轴承与压气机转子第一级盘前轴颈同心的盲目性，一方面降低了发动机的装配难度，另一方面在装配过程中对轴承起到了较好的保护作用。

如图1所示，本实施例中，柱体件2内腔中设有沿轴向布设并用于弹性支撑在插接于柱体件2内腔中的一级叶片盘前轴颈上并使轴承保持架上的滚球装配到轴承前内半环后迫使柱体件2从一级叶片盘前轴颈上沿轴向退出的弹性机构3。轴承滚球保持架装配到位后，柱体件2与底座1之间解除装配连接状态，利用弹性机构3的弹性作用使得柱体件2朝向远离一级叶片盘前轴颈的方向运动，迅速脱离一级叶片盘前轴颈，从而能够实现装配装置的快速拆卸，提高装配效率。

如图1所示，本实施例中，弹性机构3包括轴向固接在柱体件2内腔中的导柱301、套设于导柱301上的压缩弹簧302以及处于压缩弹簧302上端部用于与一级叶片盘前轴颈顶抵接触的挡板303；导柱301的外径尺寸小于或等于一级叶片盘前轴颈内径尺寸。可选地，利用导柱301上的限位块以及柱体件2的支座203构成对压缩弹簧302的压缩限制，挡板303套设于导柱301上并压盖于限位块上。能够提高与一级叶片盘前轴颈的接触面积，弹性力能够沿轴向均匀释放，以保证柱体件2能够沿轴向快速弹出，避免柱体件2卡停在一级叶片盘前轴颈或者底座1上。

如图1所示，本实施例中，柱体件2的前端内腔开口设置为内小外大用于引导一级叶片盘前轴颈进入柱体件2内腔实现自动对中并便于与轴承前内半环自动对中对接配合的锥形插接口201；和/或柱体件2的前端采用用于缓冲与一级叶片盘前轴颈和轴承前内半环接触产生的冲击力以保护一级叶片盘前轴颈和轴承前内半环并防止挡板303向外脱出的保护衬套202。

如图1所示，本实施例中，柱体件2采用一体制作成型的整体结构。整体性好，装配简单。可选地，柱体件2采用支座203与多个导套204沿轴向拼合装配形成的组装结构。能够降低柱体件2制作难度，可以根据轴承的装配环境选择不同形状、不同尺寸的支座203和导套204进行相互拼装组合，以满足不同轴承装配环境的需要，适用性更广。

如图1所示，本实施例中，底座1包括上部拉结环圈102、下部拉结环圈103以及支撑在上部拉结环圈102与下部拉结环圈103之间的中部支撑104。形成便于观察、装配和维护的空间支撑框架，对航空发动机组装装配阻碍小，方便航空发动机的组装装配，并且结构承载力强。上部拉结环圈102上设有用于缓冲与粒子分离器前机匣接触产生的冲击作用力的橡胶垫1021以及用于与粒子分离器前机匣之间水平定位的定位件1022。在轴承装配过程中，避免发生上部拉结环圈102与粒子分离器前机匣的相对转动，从而保证轴承装配的正常进行。下部拉结环圈103上设有用于装配车固定连接的固定衬套1031和插销1032。保持底座1及其底座1上部结构的结构稳定性，确保轴承装配正常进行。

如图1所示，本实施例中，定位件1022设置为多个，多个定位件1022沿上部拉结环圈102的周向间隔布设；和/或固定衬套1031和插销1032的组合件设置有多组，多组组合件沿下部拉结环圈103周向间隔布设。在轴承装配过程中，避免发生相对转动，从而保证轴承装配的正常进行。

如图1所示，本实施例中，装配孔101开设于下部拉结环圈103中部，装配孔101固接有用于插接套设柱体件2并构成柱体件2轴向移动导向的装配导向衬套4，柱体件2底部沿径向设有用于保证柱体件2在装配导向衬套4上装配到位的外缘205。能偶方便结构平整，从而提高轴承装配效率。柱体件2与装配导向衬套4之间设有用于柱体件2与装配导向衬套4之间临时固定的快速插销5。能够通过拆除快速插销5实现柱体件2与底座1之间的快速分离，同时也实现柱体件2与一级叶片盘前轴的快速脱离，从而提高轴承装配效率。

如图1所示，本实施例的双半内圈角接触球轴承的装配方法，采用上述用于双半内圈角接触球轴承的装配装置，包括以下步骤：通过柱体件2模拟一级叶片盘前轴颈在粒子分离器前机匣内腔的轴承外环装配处撑开轴承保持架上的滚球，以使滚球进入轴承外环轨道内；缓慢将一级叶片盘前轴颈插入分离器前机匣内腔并使一级叶片盘前轴颈插入柱体件2；当装配在一级叶片盘前轴颈上的轴承前内半环与柱体件2前端对接时，一级叶片盘前轴颈继续轴向移动以使轴承前内半环替代柱体件2撑开滚球；从粒子分离器前机匣内腔退出柱体件2；在一级叶片盘前轴颈上装配轴承后内半环，以完成双半内圈角接触球轴承在一级叶片盘前轴颈上的装配。

如图1和图2所示，本实施例中，在柱体件2撑开轴承保持架上的滚球前，采用与柱体件2相对布设且前端带锥度的辅助工装6预先撑开滚球，然后通过柱体件2顶抵推动辅助工装6，以使得滚球转换至柱体件2前端。轴承保持架上的滚球装配至轴承前内半环后，通过拔出快速插销5以使柱体件2在内腔压缩弹簧302作用下自动从一级叶片盘前轴颈上脱离。

实施时，提供一种用于双半内圈角接触球轴承的装配装置及装配方法。使用柱体件将轴承的滚球撑开，使得滚球与轴承外环接触，形成一个整体，轴承外环内轨道给滚球一个向上的支撑力，使得轴承滚球保持架不会坠落(轴承外环与弹支是小过盈配合，整体装在粒子分离器组件中的前机匣内腔)。

将装配导向衬套4装配到底座1上(可以通过多件内六角圆柱头螺钉连接装配；可选地采用三件)，整体放置在装配车底座上。将柱体件2与底座1通过快速插销5组合。粒子分离器组件竖直放置，将轴承保持架装到粒子分离器组件内腔的轴承外环装配处，借助辅助工装6，从粒子分离器的另一端插入，使得辅助工装6将轴承的滚球撑开，从而使得滚球落入轴承外环的轨道上。再将粒子分离器组件平放(轴向放置)到准备好的装配车上(因为轴承的滚球被辅助工装6撑开而进入轴承外环的轨道中，所以轴承外环内轨道给滚球一个向上的支撑力，使得轴承滚球保持架不会坠落)，导套204将辅助工装6顶出，使得轴承滚球被导套204支承开。将轴承的后内半环装在一级叶片盘前轴颈某处，然后将压气机转子组件前端朝下，缓慢将压气机转子的一级叶片盘前轴颈插入粒子分离器组件，一级叶片盘前轴颈将导套204内的压缩弹簧302压缩，使得轴承保持架落到一级叶片盘前轴颈上并与前内半环配合。拔出快速插销5，由于重力作用，柱体件2往下坠落，再取出柱体件2即可。

采用用于双半内圈角接触球轴承的装配装置，能够有效解决轴承装配问题，大大简化轴承的装配难度，该装置操作简单、可靠性高。通过模拟压气机转子的第一级叶片盘的前轴颈，将轴承滚球撑开，起到带滚球保持架与轴承外环的定心作用，巧妙地利用了弹簧的可压缩性，并且衬套内壁做成锥面，使得该装置导套与压气机转子第一级盘前轴颈的无缝过渡。降低轴承与压气机转子第一级盘前轴颈同心的盲目性，一方面降低了发动机的装配难度，另一方面在装配过程中对轴承起到了较好的保护作用。

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。