CN117444873A - 一种涡轮转子模拟其工作状态的夹具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮转子模拟其工作状态的夹具，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；施力部件的中部与支撑部件活动连接。本发明还公开了一种涡轮转子模拟其工作状态的方法，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，通过拧紧螺母，将螺母的旋转运动转化为压钩的直线运动，进而对顶销施加力，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。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，可以更好地控制涡轮转子和机匣的间隙。

Description

一种涡轮转子模拟其工作状态的夹具及方法

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模拟其工作状态的夹具及方法。

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模拟其工作状态的夹具及方法，以解决现有技术中导致高涡转子叶尖和机匣的间隙难以控制的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种涡轮转子模拟其工作状态的夹具，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；施力部件的中部与支撑部件活动连接。

施力部件包括与顶销连接的压钩，以及与压钩连接的螺母；顶销与压钩一一对应设置。

压钩的一端设置有与顶销连接的钩子，另一端设置有与螺母连接的螺纹。

螺母上对称设置有呈十字相交的四个孔。

支撑部件设置为定位环，压钩贯穿定位环与顶销连接。

螺母与定位环的侧壁接触连接，在螺母与定位环之间设置有垫圈。

定位环安装在涡轮盘上。

一种涡轮转子模拟其工作状态的方法，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，通过拧紧螺母，将螺母的旋转运动转化为压钩的直线运动，进而对顶销施加力，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模拟其工作状态的夹具及方法，利用螺纹传动原理，将螺母的旋转运动转化为压钩的直线运动，压钩将力传到顶销上，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模拟工作状态夹具的局部结构示意图；

图2为本发明中定位环结构简图；

图3为图2中D-D处的剖视图；

图4为图2中C-C处的剖视图；

图5为本发明中压钩的结构示意图；

图6为本发明中螺母的结构示意图；

附图标记：1-顶销，2-压钩，3-螺母，4-定位环，5-垫圈。

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至图6，本发明中的一种涡轮转子模拟其工作状态的夹具，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；施力部件的中部与支撑部件活动连接。

具体的，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。

每一个叶片对应一个榫槽，每一个榫槽中都需要设置一个顶销1，即顶销1与榫槽的数量一一对应设置。例如整个整个涡轮转子有84个榫槽，则整个涡轮转子需要84组顶销1。工作时，需要给84个顶销1通过施力部件均匀施加轴向力。

施力部件包括与顶销1连接的压钩2，以及与压钩2连接的螺母3；顶销1与压钩2一一对应设置。压钩2的一端设置有与顶销1连接的钩子，另一端设置有与螺母3连接的螺纹。在本实施例中，钩子的角度为114°36′，此角度确保压钩2和顶销1垂直，能最大效率的将运动和力传递到顶销1上。

螺母3上对称设置有呈十字相交的四个孔。螺母3结构的设置方便有限的空间操作，通过拧紧螺母3，使螺母3的旋转运动转化为压钩2的直线运动，从而将力与运动通过压钩2的钩子传递到顶销1上，进而传递到涡轮叶片榫头上，达到将叶片顶起的目的，从而实现涡轮转子模拟其工作状态的效果。

支撑部件设置为定位环4，压钩2贯穿定位环4与顶销1连接。定位环4安装在涡轮盘上，当设置有84个顶销1时，对应的设置有84个压钩2，84个压钩2均匀的安装在定位环4上。

螺母3与定位环4的侧壁接触连接，在螺母3与定位环4之间设置有垫圈5。

本发明中的一种涡轮转子模拟其工作状态的方法，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.S3.利用螺纹传动原理，通过拧紧螺母，将螺母的旋转运动转化为压钩的直线运动，进而对顶销施加力，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。即通过拧紧螺母3，利用螺纹传动原理，将螺母3的旋转运动转化为压钩2在定位环内的直线运动，将力与运动通过压钩2的钩子传递到顶销1上，进而传递到涡轮叶片榫头上，达到将叶片顶起的目的，从而实现涡轮转子模拟其工作状态的效果。

以上对本发明所提供的一种涡轮转子模拟其工作状态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)

1.一种涡轮转子模拟其工作状态的夹具，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；施力部件的中部与支撑部件活动连接。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮转子模拟其工作状态的夹具，其特征在于：施力部件包括与顶销(1)连接的压钩(2)，以及与压钩(2)连接的螺母(3)；顶销(1)与压钩(2)一一对应设置。

3.根据权利要求2所述的一种涡轮转子模拟其工作状态的夹具，其特征在于：压钩(2)的一端设置有与顶销(1)连接的钩子，另一端设置有与螺母(3)连接的螺纹。

4.根据权利要求3所述的一种涡轮转子模拟其工作状态的夹具，其特征在于：螺母(3)上对称设置有呈十字相交的四个孔。

5.根据权利要求2所述的一种涡轮转子模拟其工作状态的夹具，其特征在于：支撑部件设置为定位环(4)，压钩(2)贯穿定位环(4)与顶销(1)连接。

6.根据权利要求5所述的一种涡轮转子模拟其工作状态的夹具，其特征在于：螺母(3)与定位环(4)的侧壁接触连接，在螺母(3)与定位环(4)之间设置有垫圈(5)。

7.根据权利要求5所述的一种涡轮转子模拟其工作状态的夹具，其特征在于：定位环安装在涡轮盘上。

8.一种涡轮转子模拟其工作状态的方法，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，通过拧紧螺母(3)，将螺母(3)的旋转运动转化为压钩(2)的直线运动，进而对顶销(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。