一种航空发动机盲腔紧固件液压拧紧装配系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种航空发动机盲腔紧固件液压拧紧装配系统及方法，涉及发动机装配技术与装备领域。系统包括螺母拧紧机构、送螺母机构以及安装于机架上的第一支架和显示屏；送螺母机构用于从多级轮盘的一端沿涡轮轴孔伸入，将螺母送入从多级轮盘另一端伸入的螺母拧紧机构的工作头上；螺母拧紧机构具有由4个转动轴和1个移动轴构成的5个自由度，包括定位座、伸缩臂、中摆臂、上摆臂和工作头。在使用时，将涡轮叶片固定后，利用送螺母机构和螺母拧紧机构相互协同工作，并通过液压系统和控制系统，实现盲腔紧固件的拧紧和精准力矩控制。本发明专利技术具有实现涡轮叶片盲腔内液压拧紧且精准控制拧紧力矩，并进行实时监控拧紧过程的功能。并进行实时监控拧紧过程的功能。并进行实时监控拧紧过程的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机盲腔紧固件液压拧紧装配系统及方法


[0001]本专利技术涉及发动机装配技术与装备领域，具体是一种航空发动机盲腔紧固件液压拧紧装配系统及方法。

技术介绍

[0002]在航空发动机装配过程中，某些型号的涡轮航空发动机中的三级轮盘之间需要通过12颗螺钉相连接，然而螺钉处在三级轮盘之间狭小的盲腔内。盲腔为狭小扁圆柱空间，位于涡轮轴孔内部，其半径约137mm，最大高度约59mm，周向分布12颗螺钉，螺钉轴线距盲腔内壁10mm，需要将12颗螺母与螺钉相拧紧，拧紧力矩25N
·
m。但是盲腔位于涡轮轴孔的内部，工作空间极其狭小，普通的机械臂无法伸入盲腔内部，同时也无法提供足够的扭矩拧紧螺钉。目前的操作方法为手工拧紧螺钉螺母，操作极为不便且费力，同时也无法保证提供扭矩，这在航空发动机装配过程留下了很大的安全隐患。如何方便快速对航空发动机盲腔内紧固件进行相应的拧紧，并且保证足够的扭矩，领域内缺乏相应的装配系统。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于设计开发一套盲腔紧固件装配系统，该系统可实现狭小盲腔内12颗螺钉与螺母的拧紧，同时具备拧紧力矩控制系统，可保证满足所需力矩。该系统还带有盲腔内部可视等功能，最大限度地提高了盲腔紧固件装配效率。
[0004]本专利技术所采用的具体技术方案如下：
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种航空发动机盲腔紧固件液压拧紧装配系统，包括螺母拧紧机构、送螺母机构以及安装于机架上的第一支架和显示屏；所述第一支架位于机架顶部的工作台面上，用于固定待装配的多级轮盘，使多级轮盘呈涡轮轴孔水平且盲孔竖直的状态；所述送螺母机构用于从多级轮盘的一端沿涡轮轴孔伸入，将螺母送入从多级轮盘另一端伸入的螺母拧紧机构的工作头上；
[0006]所述螺母拧紧机构具有由4个转动轴和1个移动轴构成的5个自由度，包括定位座、伸缩臂、中摆臂、上摆臂和工作头；所述定位座上设有能使螺母拧紧机构整体绕X轴转动的手轮，内端部设有与涡轮轴孔尺寸相匹配的轴孔定位件；所述伸缩臂滑动连接于定位座上，通过固定于定位座上的液压缸驱动实现X轴向平移，伸缩臂的内端部转动连接有中摆臂；所述中摆臂与伸缩臂相连的一端通过第一液压摆动缸驱动实现绕Y轴的转动，另一端转动连接有上摆臂；所述上摆臂与中摆臂相连的一端通过第二液压摆动缸驱动实现绕Y轴的转动，另一端设有用于绕X轴转动以将螺母拧紧的工作头；所述工作头处设有带光源的微型摄像头，微型摄像头获取的盲腔内部影像能实时反应在显示屏上。
[0007]作为优选，所述送螺母机构包括推杆座、轴孔定位座、推杆、定位销和螺母弹性夹头；所述推杆座上固定有与涡轮轴孔尺寸相匹配的轴孔定位座，一端设有用于夹持螺母的螺母弹性夹头和用于与螺母拧紧机构定位装配的定位销；所述推杆座上设有能沿轴向移动
的推杆；所述推杆的一端滑动连接于推杆座上，另一端与螺母弹性夹头处于同一水平面，通过移动推杆能将夹持于螺母弹性夹头上的螺母推出并进入螺母拧紧机构的工作头。
[0008]进一步的，所述工作头上开设有与所述定位销匹配的销孔。
[0009]作为优选，所述工作头处设有棘轮机构，通过第三液压摆动缸驱动棘轮实现工作头的单方向旋转与拧紧。
[0010]作为优选，所述机架上还设有控制系统和液压系统；所述控制系统与显示屏相连，液压系统与液压缸、第一液压摆动缸、第二液压摆动缸和第三液压摆动缸相连以提供液压驱动力，控制系统通过液压系统能调整螺母拧紧机构五个自由度的运动情况。
[0011]进一步的，所述液压系统置于液压系统下方的机架上，控制系统安装于控制柜中，控制柜固定于机架侧方。
[0012]作为优选，所述第一液压摆动缸的一侧带齿，其往复运动能驱动多级齿轮啮合传动，最后一级齿轮与中摆臂和伸缩臂之间的转动轴相连，带动中摆臂整体绕Y轴转动。
[0013]作为优选，所述第二液压摆动缸其往复运动能驱动多级齿轮啮合传动，最后一级齿轮与上摆臂和中摆臂之间的转动轴相连，带动上摆臂整体绕Y轴转动。
[0014]作为优选，所述工作台面上还设有用于放置螺母拧紧机构的第二支架。
[0015]第二方面，本专利技术提供了一种利用第一方面任一所述航空发动机盲腔紧固件液压拧紧装配系统的装配方法，具体如下：
[0016]S1：将需要进行装配的多级轮盘以盲腔竖直且涡轮轴孔水平的状态固定于第一支架上，随后将螺母拧紧机构通过轴孔定位件从多级轮盘的一端卡入涡轮轴孔内，通过调节伸缩臂沿X轴向平移，使工作头位于目标盲腔中；
[0017]S2：在送螺母机构的螺母弹性夹头上放置螺母，随后将送螺母机构从多级轮盘的另一端卡入涡轮轴孔内并与螺母拧紧机构装配定位，通过移动推杆将螺母送入工作头中，随后将送螺母机构撤出目标盲腔；
[0018]S3：利用显示屏通过微型摄像头获取的盲腔内部影像，通过控制中摆臂、上摆臂与伸缩臂之间的协同工作，带动工作头靠近待安装的目标螺钉并将螺母推入，随后工作头绕X轴转动以将螺母拧紧；
[0019]S4：将螺母拧紧机构复位，重复步骤S2～S3；在该过程中，通过旋转手轮使工作头靠近待安装的下一个目标螺钉，直至所有目标螺钉均拧紧，完成装配过程。
[0020]本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
[0021](1)针对盲腔内空间小不便进行装配且不能精准把握螺母拧紧力矩的问题，本专利技术通过设计一套盲腔紧固件装配系统，实现了在狭小的盲腔空间内对12颗螺钉与螺母的拧紧操作，解决了人工操作不便的问题；
[0022](2)针对装配时拧紧力矩模糊的问题，系统设计了控制系统和液压系统，实现了螺钉与螺母拧紧时拧紧力矩的精确控制，解决了拧紧时力矩不足的问题；
[0023](3)针对螺钉与螺母进行拧紧时无法得知拧紧状况的问题，系统设计了带光源的微型摄像头，实现了盲腔内部的可视功能，可以实时监测拧紧时盲腔内部的状况。
[0024]综上，本专利技术具有盲腔内拧紧螺钉与螺母，精准实现拧紧力矩控制和盲腔内部可视化等功能，极大的提高了装配效率。
附图说明
[0025]图1为本专利技术盲腔紧固件液压拧紧装配系统的结构示意图；
[0026]图2为送螺母机构的结构示意图；
[0027]图3和图4为不同视角下螺母拧紧机构的结构示意图；
[0028]图5为送螺母机构进入螺母拧紧机构工作头的剖视图；
[0029]图6为螺母拧紧机构在拧紧螺母时的剖视图；
[0030]图7为第一液压摆动缸(a)和第二液压摆动缸(b)的传动结构示意图；
[0031]图中：1机架、2第一支架、3螺母拧紧机构、4送螺母机构、5显示屏、6控制系统、7液压系统、8定位座、9伸缩臂、10中摆臂、11上摆臂、12液压缸、13第一液压摆动缸、14第二液压摆动缸、15第三液压摆动缸、16工作头、17微型摄像头、18推杆座、19轴孔定位座、20推杆、21定位销、22螺母弹性夹头、23多级轮盘、24第二支架、25工作台面。
具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机盲腔紧固件液压拧紧装配系统，其特征在于，包括螺母拧紧机构(3)、送螺母机构(4)以及安装于机架(1)上的第一支架(2)和显示屏(5)；所述第一支架(2)位于机架(1)顶部的工作台面(25)上，用于固定待装配的多级轮盘(23)，使多级轮盘(23)呈涡轮轴孔水平且盲孔竖直的状态；所述送螺母机构(4)用于从多级轮盘(23)的一端沿涡轮轴孔伸入，将螺母送入从多级轮盘(23)另一端伸入的螺母拧紧机构(3)的工作头(16)上；所述螺母拧紧机构(3)具有由4个转动轴和1个移动轴构成的5个自由度，包括定位座(8)、伸缩臂(9)、中摆臂(10)、上摆臂(11)和工作头(16)；所述定位座(8)上设有能使螺母拧紧机构(3)整体绕X轴转动的手轮，内端部设有与涡轮轴孔尺寸相匹配的轴孔定位件；所述伸缩臂(9)滑动连接于定位座(8)上，通过固定于定位座(8)上的液压缸(12)驱动实现X轴向平移，伸缩臂(9)的内端部转动连接有中摆臂(10)；所述中摆臂(10)与伸缩臂(9)相连的一端通过第一液压摆动缸(13)驱动实现绕Y轴的转动，另一端转动连接有上摆臂(11)；所述上摆臂(11)与中摆臂(10)相连的一端通过第二液压摆动缸(14)驱动实现绕Y轴的转动，另一端设有用于绕X轴转动以将螺母拧紧的工作头(16)；所述工作头(16)处设有带光源的微型摄像头(17)，微型摄像头(17)获取的盲腔内部影像能实时反应在显示屏(5)上。2.根据权利要求1所述的一种航空发动机盲腔紧固件液压拧紧装配系统，其特征在于，所述送螺母机构(4)包括推杆座(18)、轴孔定位座(19)、推杆(20)、定位销(21)和螺母弹性夹头(22)；所述推杆座(18)上固定有与涡轮轴孔尺寸相匹配的轴孔定位座(19)，一端设有用于夹持螺母的螺母弹性夹头(22)和用于与螺母拧紧机构(3)定位装配的定位销(21)；所述推杆座(18)上设有能沿轴向移动的推杆(20)；所述推杆(20)的一端滑动连接于推杆座(18)上，另一端与螺母弹性夹头(22)处于同一水平面，通过移动推杆(20)能将夹持于螺母弹性夹头(22)上的螺母推出并进入螺母拧紧机构(3)的工作头(16)。3.根据权利要求2所述的一种航空发动机盲腔紧固件液压拧紧装配系统，其特征在于，所述工作头(16)上开设有与所述定位销(21)匹配的销孔。4.根据权利要求1所述的一种航空发动机盲腔紧固件液压拧紧装配系统，其特征在于，所述工作头(16)处设有棘轮机构，通过第三液压摆动缸(15)驱动棘轮实现工作头(16)的单方向旋转与拧紧。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋君侠，李俨，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：