一种航空发动机转子间螺栓连接刚度均匀性控制方法技术

本发明专利技术提供了一种航空发动机转子间螺栓连接刚度均匀性控制方法，包括以下步骤：预拧紧螺栓

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机转子间螺栓连接刚度均匀性控制方法


[0001]本专利技术涉及一种航空发动机转子间螺栓连接刚度均匀性控制方法，属于航空发动机装配

。

技术介绍

[0002]螺栓连接是航空发动机转子中最常见的连接方式，螺栓连接部位的刚度包括螺栓本身的刚度
、
法兰刚度以及结合面刚度，在螺栓预紧力的作用下，法兰刚度及结合面刚度远大于螺栓本身的刚度
。
在实际装配过程中主要采用扭矩控制法
、
扭矩
‑
转角控制法或伸长量控制法等保证连接紧度，这三种方法均通过力矩扳手控制预紧力完成
。
利用力矩扳手加载过程中，受螺纹表面
、
被连接件表面
、
润滑状况
、
拧紧速度等因素影响，螺栓连接存在装配一致性不佳以及预紧力均匀性差等难以避免的问题，无法精确控制螺栓连接部位刚度的均匀性
。
[0003]由于在工程上缺乏一种可靠的转子间螺栓连接均匀性控制方法，实际装配时存在盲装和试装的现象，导致转子装配质量一致性较差，极易引发航空发动机振动超限，造成反复拆装和试车，影响经济性和安全性；另一方面，螺栓连接均匀性对转子振动特性有重大影响，尤其是处在高温环境下的螺栓连接，在发动机长时间工作后，极易因蠕变而使预紧力下降，导致转子连接刚度的不均匀性放大，使转子振动性能恶化，对整机安全性和可靠性造成严重威胁
。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种航空发动机转子间螺栓连接刚度均匀性控制方法，该航空发动机转子间螺栓连接刚度均匀性控制方法可确保转子连接部位周向刚度的分布均匀性，有利于转子振动可靠性的提高
[0005]本专利技术通过以下技术方案得以实现
。
[0006]本专利技术提供的一种航空发动机转子间螺栓连接刚度均匀性控制方法，包括以下步骤：
[0007]①
通过螺栓拧紧设备预紧螺栓；将螺栓拧紧到目标值的
50
％；
[0008]②
在距第1颗螺栓直径为1倍距离的法兰安装边的端面上涂抹胶状的超声耦合剂，并将超声换能器安装在超声耦合剂上；
[0009]③
驱动螺栓拧紧设备初步拧紧第1颗螺栓；
[0010]④
启动超声波发射和接收系统发射电信号，当超声换能器的压电晶片受到电信号激励后，由于本身的压电效应而产生超声波发射信号，而当超声波信号反作用于压电晶片时，由于逆压电效应让其能够产生接受信号，反向传输至超声波发射和接收系统；
[0011]⑤
刚度分析系统根据波速与应力的关系
、
应力与连接刚度的关系确定连接刚度；
[0012]⑥
刚度分析系统将刚度计算值与目标值进行对比，判断相对误差是否满足要求，若不满足要求，则跳转步骤
③
，通过螺栓拧紧设备调整螺栓的预紧力，若满足要求，执行下
一步；
[0013]⑦
跳转步骤
②
，继续拧紧下一颗螺栓
。
[0014]所述步骤
①
中，通过多步紧固和顺序紧固原则预紧螺栓
。
[0015]所述步骤
⑦
中，按多步紧固和顺序紧固原则继续拧紧下一颗螺栓
。
[0016]采用上述方法的控制系统包括刚度分析系统，螺栓拧紧设备和超声波发射和接收系统与刚度分析系统连接；所述超声波发射和接收系统包括超声换能器和超声发射接收仪，超声换能器固定在法兰安装边的端面上，超声发射接收仪与刚度分析系统连接
。
[0017]所述超声换能器与法兰安装边之间涂抹有超声耦合剂
。
[0018]所述超声发射接收仪具有滤波和放大信号的功能，根据刚度分析系统设置的参数激发出对应的脉冲信号来激励超声换能器发射超声波，并将超声换能器接收的信号进行滤波和放大，传输到刚度分析系统进行处理
。
[0019]所述刚度分析系统利用波速
‑
应力
‑
刚度的关系完成连接刚度计算，发出信号驱动螺栓拧紧设备逐步拧紧螺栓
。
[0020]所述超声换能器采用压电超声直探头，内置压电晶片，由于压电效应，能产生和接收超声波发射信号
。
[0021]所述螺栓拧紧设备为螺栓拧紧器或螺栓拧紧机
。
[0022]本专利技术的有益效果在于：确保转子间螺栓连接部位周向刚度分布的均匀性，进而保证转子振动可靠性；机器操作，减少了人工操作带来的不稳定性；结构简单，维护性好，操作简便；刚度检测速度快，不会对连接结构造成损伤；刚度计算精确，转子间连接刚度不均匀度
≤10
％
。
附图说明
[0023]图1是本专利技术系统的连接示意图；
[0024]图2是本专利技术超声换能器的安装示意图；
[0025]图3是本专利技术的流程图；
[0026]图中：1‑
法兰安装边，2‑
超声换能器，3‑
螺栓拧紧设备，4‑
螺栓，5‑
超声发射接收仪，6‑
刚度分析系统，7‑
超声耦合剂，8‑
螺母
。
具体实施方式
[0027]下面进一步描述本专利技术的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述
。
[0028]如图3所示，本专利技术的控制方法如下：
[0029]S1
：通过螺栓拧紧设备3按多步紧固和顺序紧固原则预紧螺栓，将螺栓拧紧到目标值的
50
％左右；
[0030]S2
：在距第1颗螺栓直径1倍距离的法兰1端面上涂抹胶状超声耦合剂7，并将超声换能器2安装在超声耦合剂7上；
[0031]S3
：驱动螺栓拧紧设备3初步拧紧第1颗螺栓；
[0032]S4
：启动超声发射接收仪5发射电信号，当超声换能器2压电晶片受到电信号激励后，由于本身的压电效应而产生超声波发射信号，而当超声波信号反作用于压电晶片时，由于逆压电效应让其能够产生接受信号，反向传输至超声发射接收仪5；
[0033]S5
：刚度分析系统6根据波速与应力的关系
、
应力与连接刚度的关系确定连接刚度；
[0034]S6
：刚度分析系统6将刚度计算值与目标值进行对比，判断相对误差是否满足要求，若不满足要求，则跳转
S3
步，通过螺栓拧紧设备3调整螺栓预紧力，若满足要求，执行下一步；
[0035]S7
：跳转
S2
步，按多步紧固和顺序紧固原则，拧紧下一颗螺栓
。
[0036]如图1和2所示，本专利技术的控制系统包括包括螺栓拧紧设备
3、
超声波发射和接收系统以及分别与螺栓拧紧设备
3、
超声波发射和接收系统通信连接的刚度分析系统6；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种航空发动机转子间螺栓连接刚度均匀性控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
①
通过螺栓拧紧设备
(3)
预紧螺栓
(4)
，将螺栓
(4)
拧紧到目标值的
50
％；
②
在距第1颗螺栓
(4)
直径为1倍距离的法兰安装边
(1)
的端面上涂抹胶状的超声耦合剂
(7)
，并将超声换能器
(2)
安装在超声耦合剂
(7)
上；
③
驱动螺栓拧紧设备
(3)
初步拧紧第1颗螺栓
(4)
；
④
启动超声波发射和接收系统发射电信号，当超声换能器
(2)
的压电晶片受到电信号激励后，由于本身的压电效应而产生超声波发射信号，而当超声波信号反作用于压电晶片时，由于逆压电效应让其能够产生接受信号，反向传输至超声波发射和接收系统；
⑤
刚度分析系统
(6)
根据波速与应力的关系
、
应力与连接刚度的关系确定连接刚度；
⑥
刚度分析系统
(6)
将刚度计算值与目标值进行对比，判断相对误差是否满足要求，若不满足要求，则跳转步骤
③
步，通过螺栓拧紧设备
(3)
调整螺栓
(4)
的预紧力，若满足要求，执行下一步；
⑦
跳转過
②
，继续拧紧下一颗螺栓
(4)。2.
如权利要求1所述的航空发动机转子间螺栓连接刚度均匀性控制方法，其特征在于：所述步骤
①
中，通过多步紧固和顺序紧固原则预紧螺栓
(4)。3.
如权利要求1所述的航空发动机转子间螺栓连接刚度均匀性控制方法，其特征在于：所述步骤
⑦
中，按多步紧固和顺序紧固原则继续拧紧下一颗螺栓
(4)。4.
如权利要求1所述的航空发...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁振东，赵凯，徐广飞，刘波浪，徐雷，常宏坤，
申请(专利权)人：中国航发贵阳发动机设计研究所，
类型：发明
国别省市：