一种气动平台及装配涡轮转子的方法与流程

本发明涉及机械装配技术领域，尤其涉及一种气动平台及装配涡轮转子的方法。

背景技术：

气动平台可以实现对涡轮转子的装配，现有的气动平台可以测量涡轮转子，但由于气动平台本身的系统误差，测量装置的误差等等使得装配后的涡轮转子中的尺寸不能很好的匹配，已有的航空发动机和燃气轮机的转子的装配有相当一部分由于装配精度要求不高，不用采用气动平台；对于装配精度要求高的转子，目前主要采用试错的装配方法，一次装配合格率也仅60％左右。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种气动平台及装配涡轮转子的方法，至少解决以上技术问题。

(二)技术方案

第一方面，本发明提供了一种采用气动平台装配涡轮转子的方法，涡轮转子100包括涡轮前轴101，多级涡轮叶片盘102，隔热罩103及涡轮后轴104，气动平台200包括测量表架201，装配平台202以及夹持装置203，方法包括：s1，测量并记录涡轮前轴101，涡轮叶片盘102，隔热罩103及涡轮后轴104的平面度和圆心度；s2，采用夹持装置203将涡轮前轴101固定于装配平台202，根据平面度和圆心度依次安装多级涡轮叶片盘102，隔热罩103及涡轮后轴104，以使后安装的零件抵消已安装零件的平面度和圆心度，其中，隔热罩103设于多级涡轮叶片盘102中每两级涡轮叶片盘之间；s3，每安装一零件则采用四点测量法和测量表架201测量该零件同一圆周上均布的四个点的跳动值，以使后安装的零件抵消跳动值。

可选地，步骤s1中具体为采用三坐标测量仪测量涡轮前轴101，涡轮叶片盘102，隔热罩103及涡轮后轴104的平面度和圆心度。

可选地，测量表架201包括固定杆2011、测量臂2012及测量表2013，测量臂2012由多个直杆或弯杆组成，测量表2013安装于测量臂2012的一端，测量臂2012的另一端通过磁铁块2014设置于固定杆2011，若固定杆2011为圆杆，则在固定杆2011上固定一方形块2015，以使磁铁固定于方形块2015，若固定杆2011为方形杆，则将磁铁块2014固定于方形杆的表面。

可选地，夹持装置203采用液压夹持装置。

可选地，在安装多级涡轮叶片盘102及隔热罩103时采用热胀冷缩方式进行逐点安装。

另一方面，本发明提供了一种气动平台，用于装配涡轮转子，涡轮转子100包括涡轮前轴101，多级涡轮叶片盘102，隔热罩103及涡轮后轴104，气动平台包括：装配平台202，包括升降装置2021及设于升降装置2021之上的工作台2022，工作台2022用于承载涡轮转子100，升降装置2021用于对工作台2022进行升降；测量表架201，包括固定杆2011、测量臂2012、测量表2013、磁铁2014及固定柱2016，固定柱2016垂直设于装配平台202的表面，固定杆2011垂直设于固定柱2016，测量臂2012由多个直杆或弯杆组成，测量表2013安装于测量臂2012的一端，测量臂2012的另一端通过磁铁块设置于固定杆2011，测量表2013用于对工作台2022上的涡轮转子100进行测量；夹持装置203，其设于升降装置2021的四周，用于夹持涡轮转子100。

可选地，固定杆2011为圆杆，固定杆2011上固定有一方形块2015，磁铁固定于方形块2015上，方形块2015的重量大于或等于5kg。

可选地，方向块(2015)可在固定杆上滑动。

可选地，固定杆2011为方形杆，磁铁固定于方形杆的表面。

可选地，固定杆2011垂直设于固定柱2016，且可在固定柱2016上滑动。

(三)有益效果

本发明提供了一种气动平台及装配涡轮转子的方法，该气动平台通过优化测量表所连接的固定杆，通过改变固定杆的形状或在固定杆上加装固定结构使得测量表更加稳定，测量结果更加精准，另外提供了一种装配涡轮转子的方法，采用三坐标测量仪测量涡轮转子中没有零件的水平和同心度，而后采用四点测量法测量每一零件上四点上的圆跳动值，在装配下一零件时抵消上一零件的累积误差，逐级安装。

附图说明

图1示意性示出了本公开实施例中的涡轮转子的结构示意图；

图2示意性示出了本公开实施例中的装配涡轮转子的方法；

图3示意性示出了本公开实施例中的气动平台200中测量表架201未优化前的结构示意图；

图4示意性示出了本公开实施例中的气动平台200中测量表架201优化后的结构示意图；

图5示意性示出了本公开实施例中采用四点测量法装配涡轮转子的测量点示意图；

图6示意性示出了本公开实施例中图5中0°测量点处测得的圆周跳动值；

图7示意性示出了本公开实施例中图5中90°测量点处测得的圆周跳动值；

图8示意性示出了本公开实施例中图5中180°测量点处测得的圆周跳动值；

图9示意性示出了本公开实施例中图5中270°测量点处测得的圆周跳动值；

图10示意性示出了本公开实施例中气动平台200的主视图；

图11示意性示出了本公开实施例中气动平台200的斜视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供了一种装配涡轮转子的方法，参见图1，本发明实施例中的涡轮转子100包括五部分即涡轮前轴101，多级涡轮叶片盘102，隔热罩103，压力管105及涡轮后轴104，气动平台200包括测量表架201，装配平台202以及夹持装置203，参见图2，方法包括：s1，测量并记录涡轮前轴101，涡轮叶片盘102，隔热罩103及涡轮后轴104的平面度和圆心度；s2，采用夹持装置203将涡轮前轴101固定于装配平台202，根据平面度和圆心度依次安装多级涡轮叶片盘102，隔热罩103，压力管105及涡轮后轴104，以使后安装的零件抵消已安装零件的平面度和圆心度，其中，隔热罩103设于多级涡轮叶片盘102中每两级涡轮叶片盘之间；s3，每安装一零件则采用四点测量法和测量表架201测量该零件同一圆周上均布的四个点的跳动值，以使后安装的零件抵消所述跳动值。本发明实施例以二级盘涡轮转子的装配为例进行重点阐述。

具体的，s1，测量并记录涡轮前轴101，涡轮叶片盘102，隔热罩103及涡轮后轴104的平面度和圆心度；

参见图1，本发明实施例中的涡轮转子包括涡轮前轴101，涡轮叶片盘102，隔热罩103，压力管105及涡轮后轴104，其中，涡轮叶片盘102包括两级叶片盘即一级盘1021和二级盘1022，因此涡轮前轴101和一级盘1021连接，可以带动一级盘1021的转动，涡轮后轴104和二级盘1022连接，以带动二级盘1022的旋转，该一级盘1021和二级盘1022通过隔热罩103进行密封，压力管105上设有喷汽孔，用于汽封。

首先，可以使用三坐标测量仪测量涡轮前轴101，多级涡轮叶片盘102，隔热罩103，压力管105及涡轮后轴104的平面度和圆心度，并记录每个部分的平面度和圆心度进行，以便后续对关联部分进行方位调整。隔热罩103一般较薄，因此容易变形，因此在对其减小测量时可以先对其进行固定使其处于约束状态下测量。而后对涡轮转子(100)的各个部分进行装配，在装配前需要保证各部分表面的清洁，一般涡轮转子(100)的各部分生产完成后并不会马上进行装配，还要对其进行运输、存档等操作使其在空气中暴露时间过长而会生锈等，因此在安装前需要对安装接触面采用油石等进行打磨或用酒精等对安装接触面进行清洁，打磨过程中尽可能用油石大面积与安装面接触，保证不会出现小的凸起和凹坑影响测量结果。

s2，采用夹持装置203将涡轮前轴101固定于装配平台202，根据平面度和圆心度依次安装多级涡轮叶片盘102，隔热罩103及涡轮后轴104，以使后安装的零件抵消已安装零件的平面度和圆心度，其中，隔热罩103设于多级涡轮叶片盘102中每两级涡轮叶片盘之间；

采用气动平台200对该涡轮转子100进行安装，该气动平台200包括测量表架201，装配平台202以及夹持装置203，其中，参见图3和图4，测量表架201包括固定杆2011、测量臂2012及测量表2013，测量臂2012由多个直杆或弯杆组成，测量表2013安装于测量臂2012的一端，测量臂2012的另一端通过磁铁块2014设置于固定杆2011，现有的测量表架201(参见图3)不是很稳定，测量臂2012具有一定的下垂量使得测量表2013的指针不能回零，使得测量结果存在误差，因此对该测量表架201进行优化，使得出现下垂量的主要原因在于固定杆2011和测量臂2012之间不能很好的固定，因此若不改变固定杆2011的形状，可以在固定杆2011上固定一方形块2015(参见图4)，以使磁铁2014固定于方形块2015，还可以优化固定杆2011为方形杆，则可以直接将磁铁2014固定于方形杆的表面，当然固定杆2011的形式不仅仅局限于以上两种，还可以有更多的形式，凡是能使测量臂牢固的固定于固定杆2011而不晃动的装置均在本发明的保护范围之内。夹持装置203采用液压夹持装置，其工作介质为油脂等，对于装配本发明实施例中的涡流转子100，该油脂的压力优选为1000-1200psi，该油脂压力下可以使液压夹持装置牢牢夹紧待装配部分；装配平台202采用气动方式进行工作，工作介质为气体，本发明实施例中气体的气压优选为40psi，该气压下的装配平台202可以很稳定的上升和下降。

在对本发明实施例中的涡轮转子100进行安装时首先安装涡轮前轴，采用夹持装置203将涡轮前轴101固定于装配平台202，然后依次安装压力管105、一级盘1021、隔热罩103、二级盘1022以及涡轮后轴104，使后安装的零件抵消已安装零件的平面度和圆心度造成的误差，逐级抵消。

s3，每安装一零件则采用四点测量法和测量表架201测量该零件同一圆周上均布的四个点的跳动值，以使后安装的零件抵消所述跳动值。本发明实施例以二级盘涡轮转子的装配为例进行重点阐述。

在安装每一零件的同时采用测量表架201根据四点测量法测量该零件同一圆周上均布的四个点的跳动值，以使后安装的零件抵消所述跳动值。如参见图5，在安装二级盘时可以以二级盘上的叶片部分底部的螺栓孔中心为基准进行圆周上0°、90°、180°及270°处进行测量，测量出如图6～图9所示的4个点处的跳动值，其中，图6对应30°时的圆心度和圆周跳动值，图7对应60°时的圆心度和圆周跳动值、图8对应180°时的圆心度和圆周跳动值、图9对应270°时的圆心度和圆周跳动值，然后将4组数据经过软件分析后调整位置，确认下一安装零件的安装位置，以抵消上一安装零件的跳动值，在安装每一零件时均考虑上一安装零件的平面度、圆心度和跳动值，使后安装的零件抵消前一零件平面度、圆心度和跳动值带来的误差。当按照一级盘1021或二级盘1022和隔热罩103的装配时，传统的装配方式是采用对角螺栓的方式进行安装，本发明实施例中采用热胀冷缩的方式进行逐点安装，装配后将其回归至常温状态下的标准尺寸，以达到涡轮转子整体装配精度的要求。

当然在装配之前首先保证气动平台200同心度和平面度满足要求，当其同心度和平面度不满足要求时，要松开固定气动平台200转换头的螺栓并轻敲该转换头，加以调整，轻敲时，应同时用手带紧固定螺栓，不要全部松开。

另一方面，本发明还提供了一种气动平台200，参见图10和图11，其中，图10为该气动平台200的主视图，图11为该气动平台200的斜视图，用于装配涡轮转子100，包括测量表架201、装配平台202及夹持装置203，其中，测量表架201，参见图4，包括固定杆2011、测量臂2012、测量表2013、磁铁2014及固定柱2016，其中，固定柱2016垂直设于装配平台202的表面，所述固定杆2011垂直设于所述固定柱2016，其该固定杆2011可在所述固定柱2016上滑动，以适应不同的测量位置，测量臂2012由多个直杆或弯杆组成，测量表2013安装于测量臂2012的一端，测量臂2012的另一端通过磁铁2014设置于固定杆2011，且该磁铁2014可在固定杆2011上沿远离或接近固定柱2016的方向滑动，其中，若固定杆2011为圆杆，则在固定杆2011上固定一方形块2015，以使磁铁2014吸附于于方形块2015，若固定杆2011为方形杆，则将磁铁2014吸附于方形杆的表面；装配平台202，设有升降装置2021，该升降装置2021上设有内径小于涡轮前轴101的工作台2022，使得涡轮前轴101可以套设在升降装置2021上，以实现装配过程中的升降；夹持装置203，其设于装配平台202上用于夹持涡轮转子100，该夹持装置203，设置在升降装置2021的四周，用于卡紧涡轮前轴101。

采用气动平台200对该涡轮转子100进行安装，参见图10和图11，该气动平台200包括测量表架201，装配平台202以及夹持装置203，其中，测量表架201包括固定杆2011、测量臂2012、测量表2013、磁铁2014及固定柱2016，测量臂2012由多个直杆或弯杆组成，测量表2013安装于测量臂2012的一端，测量臂2012的另一端通过磁铁块2014设置于固定杆2011并且可以在固定杆2011上移动以调整测量范围，现有的测量表架201中磁铁块2014吸附于固定杆2011上而固定杆2011是圆杆，使得磁铁块2014吸附于圆杆不是很稳定，测量臂2012具有一定的下垂量使得测量表2013的指针不能回零，使得测量结果存在误差，因此对该测量表架201进行优化，使得出现下垂量的主要原因在于固定杆2011和测量臂2012之间不能很好的固定，因此若不改变固定杆2011的形状，可以在固定杆2011上设置一较重的方形块2015，该方形块2015需可以被磁铁2014吸附，如该方形块2015可以是5kg的方形铁块，该方形块可以在固定杆2011上移动以调整测量范围，磁铁2014可以吸附于于铁块2015，还可以优化固定杆2011为方形杆，则可以直接将磁铁2014吸附于于方形杆的表面，由于方形杆中棱边的存在使得磁铁2014不会沿固定杆2011的径向移动，当然固定杆2011的形式不仅仅局限于以上两种，还可以有更多的形式，凡是能使测量臂2012牢固的设于于固定杆2011而不沿固定杆2011的径向滑动的装置均在本发明的保护范围之内，固定杆2011垂直固定于固定柱2016，固定柱2016固定于装配平台202表面以使整个测量表架201固定于装配平台202；夹持装置203采用液压夹持装置，其工作介质为油脂等，对于装配本发明实施例中的涡流转子，该油脂的压力优选为1000-1200psi，该油脂压力下可以使液压夹持装置牢牢夹紧待装配部分；装配平台202采用气动方式进行工作，工作介质为气体，本发明实施例中气体的气压优选为40psi，使用精度更高的空气滤芯和干燥机，以使该气体的净度和湿度在预设范围内，该气压下的装配平台202可以很稳定的上升和下降。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。