[发明专利]一种低压涡轮安装设备及其使用方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。