一种低压涡轮安装设备及其使用方法技术

本发明专利技术提供了一种低压涡轮安装设备以及使用该低压涡轮安装设备安装低压涡轮的方法。该低压涡轮安装设备包括：内转轴，用于与所述低压涡轮的转子连接；外转轴，用于与所述低压涡轮的静子连接，其中所述内转轴与所述外转轴同轴，且所述内转轴和所述外转轴能够互相独立转动；内转轴转动控制组件，用于驱动所述内转轴转动；外转轴转动控制组件，用于驱动所述外转轴转动；以及抱紧机构，用于限制所述内转轴相对于所述外转轴的转动和轴向窜动。本发明专利技术的低压涡轮安装设备在装配过程中其能够独立地控制低压涡轮的转子、静子转动，具有控制精度高、装配效率高、安全性高、成本低等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种低压涡轮安装设备及其使用方法
本专利技术主要涉及航空发动机装配领域，尤其涉及一种低压涡轮安装设备及其使用方法。
技术介绍
航空发动机总装是航空发动机装配的重要环节，装配效果直接影响发动机产品质量。在装配过程中需要对接风扇核心机和低压涡轮，要求将低压涡轮中长约2m的低压涡轮轴(转子)插入风扇核心机中，对接过程中需要经历低压涡轮轴与风扇轴的花键啮合、机匣部位的孔位对正及螺栓连接、低压涡轮轴的大螺母拧紧，该过程需要保证三处实现对接：(1)低压涡轮轴与风扇轴(属于风扇核心机)的花键啮合；(2)低压涡轮静子机匣前端面与风扇核心机外机匣后端面的螺栓连接；(3)低压涡轮轴与风扇轴两个短止口处的配合。由此可知该装配过程具有以下特点：1.对低压涡轮转子、静子角向的控制精度要求高1)为实现花键啮合，需实现对低压涡轮转子角向的高精度控制。花键角向对正是实现风扇轴花键与低压涡轮轴花键啮合的前提，装配工艺要求花键对接过程中仅对低压涡轮轴角向控制，如花键未对正就开始对接，会导致低压涡轮轴受到轴向压缩，可能导致零件损坏，不利于装配安全。2)为实现外部机匣(属于静子)的螺栓连接，需实现对低压涡轮静子角向的高精度控制。螺栓孔孔位对正是实现低压涡轮静子机匣与风扇核心机外机匣螺栓连接的前提，因装配工艺要求风扇核心机在对接过程中无转动，故仅可通过调整低压涡轮静子机匣角向偏转实现螺栓孔位对正。由于该螺栓孔的对正存在以下两个难点，该过程需要低压涡轮静子机匣实现高精度控制，难点具体如下：a)对正位置唯一。该螺栓孔数量约110个且并非均匀分布，故对正位置是唯一的。b)对正精度要求高。所有螺栓孔均对应于M6螺栓且孔径仅为6.5mm，而其分布圆直径约1.1m，故如静子的转动误差超过arctan(0.5/1100)≈0.026°，孔位将无法对正。2.对低压涡轮转子、静子轴向窜动的限位要求高由于低压涡轮转子上连接有转子叶片，静子上连接有静子叶片，且转子叶片和静子叶片在轴向上间隔分布，故为防止装配过程中转子叶片和静子叶片发生碰撞，必须保证对低压涡轮转子、静子轴向窜动的限位要求。目前，对此装配过程仍采用人+吊车，配合使用专用工装的装配方案，其是将低压涡轮转子、静子通过工装连接为一体，通过人工转动低压涡轮静子机匣实现其绕轴向的转动，从而实现角向的对正以及后续的对接装配。这种装配方案存在如下不足：1.将转子、静子作为一体进行转动控制，不利于保证机匣孔位对正的精度，且导致装配效率低、成本高。具体如下：1)将转子、静子作为一体进行转动控制，不利于保证机匣孔位对正的精度。由于机匣孔位对正前，花键已经啮合一半，故在转动低压涡轮静子机匣进行孔位对正时，由于低压涡轮转子、静子一体转动，风扇转子部件(如风扇轴等)将随低压涡轮轴转动，进而对静子机匣的转动产生影响，不利于保证机匣孔位对正的精度。2)将转子、静子作为一体进行转动控制，降低了对正效率。低压涡轮轴花键与静子机匣孔位的初始角向相对位置不唯一，若将转子、静子作为一体进行转动控制，易增加不必要的转动，导致累计误差升高、对正效率降低。3)将转子、静子作为一体进行转动控制，增加了设备负荷、安全隐患以及成本。对于转动控制设备而言，将转子、静子连接为一体时，其控制对象并不是单一的低压涡轮转子或静子，而是低压涡轮+风扇转子(包含风扇轴等转子部件)，由此导致设备控制对象的转动惯量大幅提高，进一步导致控制难度、安全隐患大幅提高，增加了设备成本。2.装配过程中转子、静子的转动调姿，主要由人力控制，难以保证角度控制精度，易造成零件磕碰，且严重依赖工人经验，重复性差，装配效率低下。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于安装航空发动机中的低压涡轮的低压涡轮安装设备，在装配过程中其能够独立地控制低压涡轮的转子、静子转动，具有控制精度高、装配效率高、安全性高、成本低等特点。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种低压涡轮安装设备，用于安装航空发动机中的低压涡轮，所述低压涡轮安装设备包括：内转轴，用于与所述低压涡轮的转子连接；外转轴，用于与所述低压涡轮的静子连接，其中所述内转轴与所述外转轴同轴，且所述内转轴和所述外转轴能够互相独立转动；内转轴转动控制组件，用于驱动所述内转轴转动；外转轴转动控制组件，用于驱动所述外转轴转动；以及抱紧机构，用于限制所述内转轴相对于所述外转轴的转动和轴向窜动。在本专利技术的一实施例中，所述内转轴转动控制组件包括第一电机、第一减速器和第一传动齿轮组，所述第一电机根据第一控制信号输出第一扭矩，所述第一扭矩经所述第一减速器和所述第一传动齿轮组后传递至所述内转轴，驱动所述内转轴转动。在本专利技术的一实施例中，所述第一电机为伺服电机，所述第一减速器为行星减速器。在本专利技术的一实施例中，所述外转轴转动控制组件包括第二电机、第二传动齿轮组和第二减速器，所述第二电机根据第二控制信号输出第二扭矩，所述第二扭矩经所述第二传动齿轮组和所述第二减速器后传递至所述外转轴，驱动所述外转轴转动。在本专利技术的一实施例中，所述第二电机为伺服电机，所述第二减速器为RV减速器。在本专利技术的一实施例中，所述抱紧机构在抱紧时，同时限制所述内转轴的转动和轴向窜动；所述抱紧机构在松开时，限制所述内转轴的轴向窜动。在本专利技术的一实施例中，所述抱紧机构包括：控制组件，用于根据第三控制信号输出第三扭矩；以及执行组件，用于根据所述第三扭矩抱紧或松开所述内转轴。在本专利技术的一实施例中，所述控制组件包括第三电机和第三减速器，所述第三电机根据所述第三控制信号输出第四扭矩，所述第四扭矩经所述第三减速器后输出所述第三扭矩。在本专利技术的一实施例中，所述第三电机为伺服电机，所述第三减速器为行星减速器。在本专利技术的一实施例中，所述执行组件包括抱紧传动轴和抱紧压板，所述抱紧传动轴根据所述第三扭矩驱动所述抱紧压板抱紧或松开所述内转轴。本专利技术的另一方面提供了一种使用如上所述的低压涡轮安装设备安装低压涡轮的方法，包括：将所述低压涡轮的转子、静子与所述内转轴、外转轴分别连接，所述抱紧机构抱紧所述内转轴；将连接有所述低压涡轮的所述低压涡轮安装设备运送至装配平台，其中所述装配平台能够控制所述低压涡轮安装设备及其上的所述低压涡轮沿轴向直线运动；所述装配平台控制所述低压涡轮移动，以使所述低压涡轮插入风扇核心机，所述抱紧机构松开所述内转轴；所述内转轴转动控制组件驱动所述内转轴转动，进而带动所述转子转动，实现花键对正；在花键对正后，所述装配平台控制所述低压涡轮移动，以使所述转子与所述风扇核心机的风扇轴的花键啮合；以及所述外转轴转动控制组件驱动所述外转轴转动，进而带动所述静子转动，实现机匣外部孔位对正。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1.提高了装配精度。具体如下：1)通过采用双转子结构，实现对低压涡轮转子、静子的独立控制，避免了在花键对正的过程中，低压涡轮静子对低压涡轮转子角向控制精度的影响。2)通过采用双转子结构，实现对低压涡轮转子、静子的独立控制，避免了在孔位对正的过程中，风扇转子部件、低压涡轮转子对低压涡轮静子机匣的角向控制精度的影响。3)通过对分别与低压涡轮转子、静子所连接的内转轴、外转轴采用伺服电机、RV减速器等高精度装置控制，实现了对低压涡轮转子、静子的独立高精度控制。2.提高了装配效率。具体来说，通过对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压涡轮安装设备，用于安装航空发动机中的低压涡轮，所述低压涡轮安装设备包括：内转轴，用于与所述低压涡轮的转子连接；外转轴，用于与所述低压涡轮的静子连接，其中所述内转轴与所述外转轴同轴，且所述内转轴和所述外转轴能够互相独立转动；内转轴转动控制组件，用于驱动所述内转轴转动；外转轴转动控制组件，用于驱动所述外转轴转动；以及抱紧机构，用于限制所述内转轴相对于所述外转轴的转动和轴向窜动。

【技术特征摘要】
1.一种低压涡轮安装设备，用于安装航空发动机中的低压涡轮，所述低压涡轮安装设备包括：内转轴，用于与所述低压涡轮的转子连接；外转轴，用于与所述低压涡轮的静子连接，其中所述内转轴与所述外转轴同轴，且所述内转轴和所述外转轴能够互相独立转动；内转轴转动控制组件，用于驱动所述内转轴转动；外转轴转动控制组件，用于驱动所述外转轴转动；以及抱紧机构，用于限制所述内转轴相对于所述外转轴的转动和轴向窜动。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述内转轴转动控制组件包括第一电机、第一减速器和第一传动齿轮组，所述第一电机根据第一控制信号输出第一扭矩，所述第一扭矩经所述第一减速器和所述第一传动齿轮组后传递至所述内转轴，驱动所述内转轴转动。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一电机为伺服电机，所述第一减速器为行星减速器。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述外转轴转动控制组件包括第二电机、第二传动齿轮组和第二减速器，所述第二电机根据第二控制信号输出第二扭矩，所述第二扭矩经所述第二传动齿轮组和所述第二减速器后传递至所述外转轴，驱动所述外转轴转动。5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第二电机为伺服电机，所述第二减速器为RV减速器。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述抱紧机构在抱紧时，同时限制所述内转轴的转动和轴向窜动；所述抱紧机构在松开时，限制所述内转轴的轴向窜动。7.根据权利要求1或6所述的设备，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张潇，陈栋权，项宏伟，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海,31