CN117444872A - 一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的夹具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的夹具，包括设于涡轮盘榫槽通气孔中的顶销，与顶销连接的施力部件，以及用于安装施力部件的支撑部件；施力部件倾斜设于支撑部件上，且两者之间采用螺纹连接。本发明还公开了一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的方法，包括如下步骤：S1.确定模拟航空发动机工作原理，即将叶片顶起，使叶片榫头与盘榫槽顶紧无间隙；S2.采用顶销安装在涡轮盘榫槽的通气孔中；S3.利用螺纹传动原理，通过螺钉对顶销施加力，将力传递到涡轮叶片榫头上，叶片顶起，实现实现涡轮转子模拟其工作状态。通过安装该夹具以及方法对涡轮转子外径进行加工和测量，模拟发动机涡轮转子工作时叶片受离心力被甩开的工况，以提高涡轮转子的稳定性。

Description

一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的夹具及方法

技术领域

本发明属于航空发动机制造技术领域，具体涉及一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的夹具及方法。

背景技术

发动机高压涡轮转子作为发动机的核心部件，在工作时高压涡轮转子和相对应的机匣有极高的间隙要求，一旦间隙过大，将会导致发动机燃气泄露，使发动机效率降低，一旦间隙过小，高速旋转的涡轮转子将会和机匣发生碰磨，故控制好涡轮转子与机匣的间隙显得尤为重要。

发动机制造过程和最终工作状态存在较大的工况差异，发动机转子在工作状态时高速旋转，叶片受到极大的离心力而会导致转子外径比制造时自由状态的外径大，进而导致高涡转子叶尖和机匣的间隙难以控制。

高压涡轮转子由高压涡轮盘、高压涡轮叶片和开口挡环等零件组成，为将叶片顶起，唯一可以利用的空间是涡轮盘榫槽内部的通气孔，通气孔仅为直径为5mm的孔，空间较小，要想将叶片顶起，需要在叶片上施加一个径向力，而5mm的空间难以容下一个能产生径向力的机构。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的夹具及方法，通过使用本发明提出的夹具进行加工和测量，可以实现制造出的发动机涡轮转子更接近其工作时的状态，提高其稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的夹具，包括设于涡轮盘榫槽通气孔中的顶销，与顶销连接的施力部件，以及用于安装施力部件的支撑部件；

施力部件倾斜设于支撑部件上，且两者之间采用螺纹连接。

施力部件设置为与顶销连接的螺钉；顶销与螺钉一一对应设置。

支撑部件设置为圆盘，螺钉贯穿圆盘与顶销连接。

圆盘安装于涡轮盘上。

在圆盘上开设有倾斜设置的螺纹孔，螺钉穿过螺纹孔与顶销连接。

螺纹孔设置为多个，均匀分布在圆盘上。

顶销倾斜安装于涡轮盘榫槽通气孔中。

一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的方法，包括如下步骤：

S1.确定模拟航空发动机工作原理，即将叶片顶起，使叶片榫头与盘榫槽顶紧无间隙；

S2.采用顶销安装在涡轮盘榫槽的通气孔中；

S3.利用螺纹传动原理，通过螺钉对顶销施加力，将力传递到涡轮叶片榫头上，叶片顶起，实现实现涡轮转子模拟其工作状态。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

本发明中的一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的夹具及方法，对涡轮转子外径进行加工和测量，可以实现制造出的发动机涡轮转子更接近其工作时的状态，以提高涡轮转子的稳定性。

本发明中，利用螺纹传动原理，通过拧紧螺钉，使力和运动传到顶销上，从而进一步将力传递到涡轮叶片上，实现将叶片顶起而模拟其工作状态的目的。

本发明操作简单、易于实现、能够较好地模拟航空发动机工作状态，叶片在顶起状态下组合加工叶尖外径尺寸，所得到的转子外径接近发动机转子工作时的工作状态下的外径，为更好的控制涡轮转子和机匣之间的间隙提供参考。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中涡轮转子与夹具连接的局部结构示意图；

图2为本发明中螺钉与顶销角度示意图；

图3为本发明的夹具与磨叶片夹具配合使用示意图；

附图标记：1-顶销，2-螺钉，3-圆盘，4-磨叶片夹具。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。

参照图1，本发明中的一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的夹具，包括设于涡轮盘榫槽通气孔中的顶销1，与顶销1连接的施力部件，以及用于安装施力部件的支撑部件；

施力部件倾斜设于支撑部件上，且两者之间采用螺纹连接。

本发明中，顶销1倾斜安装于涡轮盘榫槽通气孔中，顶销1起到传递运动和力的作用，顶销1一端和涡轮叶片榫头底部接触，只要在顶销1另一端施加一个沿顶销1轴向的力，就可将力传递到涡轮叶片榫头上，从而使叶片受径向顶起的力。

施力部件设置为螺钉2，支撑部件设置为圆盘3。

具体的，施力部件设置为与顶销1连接的螺钉2；顶销1与螺钉2一一对应设置。每一个叶片对应一个榫槽，每一个榫槽中都需要一个顶销1，每个顶销1对应一颗螺钉2；例如整个涡轮转子需要78组顶销1，则对应设置有78个螺钉2，工作时需要给78个顶销1均匀施加力。

支撑部件设置为圆盘3，螺钉2贯穿圆盘3与顶销1连接。在圆盘3上开设有倾斜设置的螺纹孔，螺纹孔设置为多个，均匀分布在圆盘(3)上。螺钉2穿过螺纹孔与顶销1连接。

具体的，由于高压涡轮转子可利用空间受到限制，故螺钉2无法沿着顶销1轴线方向施加力，因此，在本发明中，参照图2，螺钉2倾斜设置，倾斜的角度设置为35°，在避开干涉的情况下能确保能最大效率的将运动和力传递到顶销1上。

圆盘3安装在涡轮盘上，作为支承部件，78个螺钉2均匀的安装在圆盘3上，螺钉2通过圆盘3上的螺纹孔安装在圆盘3上。

参照图3，圆盘3与高压涡轮盘安装处的轴向尺寸增加，本发明中的夹具和磨叶片外径时在磨床上使用的磨叶片夹具4配合使用，确保加工和测量出的尺寸是模拟涡轮转子工作状态时的尺寸。

本发明中的一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的方法，以实现涡轮转子模拟其工作状态为目的，本质是将叶片顶起，模拟发动机涡轮转子工作时叶片受离心力被甩开的工况，该方法包括如下步骤：

S1.确定模拟航空发动机工作原理，即将叶片顶起，使叶片榫头与盘榫槽顶紧无间隙；

S2.采用顶销1安装在涡轮盘榫槽的通气孔中；

S3.利用螺纹传动原理，通过螺钉2对顶销1施加力，将力传递到涡轮叶片榫头上，叶片顶起，实现实现涡轮转子模拟其工作状态。

本实施例中，利用螺纹传动原理，通过拧紧螺钉2，使力和运动传到顶销1上，从而进一步将力传递到涡轮叶片上，实现将叶片顶起而模拟其工作状态的目的，本发明操作简单、易于实现、能够较好地模拟航空发动机工作状态，叶片在顶起状态下组合加工叶尖外径尺寸，所得到的转子外径接近发动机转子工作时的工作状态下的外径，为更好的控制涡轮转子和机匣之间的间隙提供参考。

以上对本发明所提供的一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的夹具及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构及工作原理进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。

Claims (8)

1.一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的夹具，其特征在于：包括设于涡轮盘榫槽通气孔中的顶销(1)，与顶销(1)连接的施力部件，以及用于安装施力部件的支撑部件；

施力部件倾斜设于支撑部件上，且两者之间采用螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的夹具，其特征在于：施力部件设置为与顶销(1)连接的螺钉(2)；顶销(1)与螺钉(2)一一对应设置。

3.根据权利要求2所述的一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的夹具，其特征在于：支撑部件设置为圆盘(3)，螺钉(2)贯穿圆盘(3)与顶销(1)连接。

4.根据权利要求3所述的一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的夹具，其特征在于：圆盘(3)安装于涡轮盘上。

5.根据权利要求3所述的一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的夹具，其特征在于：在圆盘(3)上开设有倾斜设置的螺纹孔，螺钉(2)穿过螺纹孔与顶销(1)连接。

6.根据权利要求5所述的一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的夹具，其特征在于：螺纹孔设置为多个，均匀分布在圆盘(3)上。

7.根据权利要求1所述的一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的夹具，其特征在于：顶销(1)倾斜安装于涡轮盘榫槽通气孔中。

8.一种涡轮转子提高其加工与测量稳定性的方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1.确定模拟航空发动机工作原理，即将叶片顶起，使叶片榫头与盘榫槽顶紧无间隙；

S2.采用顶销(1)安装在涡轮盘榫槽的通气孔中；

S3.利用螺纹传动原理，通过螺钉(2)对顶销(1)施加力，将力传递到涡轮叶片榫头上，叶片顶起，实现实现涡轮转子模拟其工作状态。