锁紧螺母的拧紧与松开工具

摘要

本发明涉及一种锁紧螺母的拧紧与松开工具，用于拧紧与松开套设在齿轮轴上并轴向锁定齿轮的锁紧螺母，包括扭矩轴和支架，支架与齿轮连接，并相对于齿轮和齿轮轴固定，以防止齿轮轴和齿轮在锁紧螺母的拧紧与松开过程中转动，支架具有中空内腔，扭矩轴穿设于支架的中空内腔，并能够相对于支架的内表面运动，扭矩轴的第一端部与锁紧螺母相互卡合，以通过施加于扭矩轴的第二端部的力矩实现锁紧螺母的拧紧与松开。通过将支架固定，可以有效防止齿轮轴和齿轮在锁紧螺母的拧紧与松开过程中转动，可提高航空发动机的装配与分解的效率，更加符合航空发动机的装配与分解的要求；另外，还可克服锁紧螺母安装位置的空间较为狭窄不方便施力的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种锁紧螺母的拧紧与松开工具。

背景技术

航空发动机的装配技术涉及大量结构复杂的特殊螺母的安装，例如高压压气机前端齿轮锁紧螺母，这些特殊螺母是否安装到位对发动机的运行安全起着至关重要的作用。在发动机装配和分解过程中，在这些螺母的拧紧、松开过程中，对力矩和保护螺纹等要求非常严格，因此需要设计专用的装置来执行这些严格的操作。

目前对锁紧螺母进行锁紧操作主要有以下几种方式：力矩扳手锁紧、普通扳手锁紧及敲击法锁紧。这些锁紧方式都存在不同程度的缺陷。力矩扳手锁紧与普通扳手锁紧的缺点都是当锁紧螺母尺寸发生变化时需要选择相应大小的扳手进行锁紧操作，不仅扳手数量多，而且大尺寸锁紧螺母的配套扳手比较笨重，操作费时费力效率低，并且力矩扳手只能在轴端进行锁紧操作，且在轴端锁紧存在距离的限制，虽然能实现精确的力矩锁紧，但在操作时受客观环境影响较大；敲击法锁紧虽然不受锁紧螺母尺寸、锁紧位置的影响，但在操作过程中极易产生碎屑污染环境影响试验结果，操作不当还会产生压痕，影响整套实验设备安装精度，并且敲击法容易损伤锁紧螺母，使其无法拆卸。

现有的锁紧螺母的拧紧与松开工装均存在结构和功能适用的局限性，比如操作复杂，缺乏操作过程中的防转、引导的设计，工装结构零散等缺陷，因此还需研制适合于航空发动机装配过程中特殊螺母的拧紧与松开的装置，以满足航空发动机的装配分解要求。

发明内容

本发明的目的是提出一种锁紧螺母的拧紧与松开工具，以更加符合航空发动机装配与分解的要求。

为实现上述目的，本发明提供了一种锁紧螺母的拧紧与松开工具，用于拧紧与松开套设在齿轮轴上并轴向锁定齿轮的锁紧螺母，包括扭矩轴和支架，所述支架与所述齿轮连接，并相对于所述齿轮和所述齿轮轴固定，以防止所述齿轮轴和所述齿轮在所述锁紧螺母的拧紧与松开过程中转动，所述支架具有中空内腔，所述扭矩轴穿设于所述支架的中空内腔，并能够相对于所述支架的内表面运动，所述扭矩轴的第一端部与所述锁紧螺母相互卡合，以通过施加于所述扭矩轴的第二端部的力矩实现所述锁紧螺母的拧紧与松开。

进一步地，还包括具有中空内腔的制动座，所述扭矩轴能够穿过所述支架的中空内腔和所述制动座的中空内腔，所述制动座的一端沿周向布置有多个挂爪，所述齿轮沿周向设有多个止动槽，所述挂爪能够插设于所述止动槽内，以使所述支架通过所述制动座和所述挂爪与所述齿轮固定连接。

进一步地，所述支架套设在所述制动座上，并通过花键配合连接。

进一步地，所述制动座与所述挂爪通过螺钉连接。

进一步地，所述扭矩轴的第二端部与所述支架之间设置有螺纹环，所述螺纹环为具有中空内腔的筒形结构，所述螺纹环套设在所述扭矩轴的外表面上，所述螺纹环的外表面与所述支架的内表面相互贴合，并能够相对于所述支架滑动，且能够使得所述扭矩轴的外表面与所述制动座的内表面相互贴合。

进一步地，所述支架靠近所述螺纹环的一侧设置有第一挡板，所述螺纹环能够通过螺栓固定连接在所述第一挡板上。

进一步地，所述锁紧螺母的一端沿周向设有间隔布置的扭矩槽，相邻的所述扭矩槽之间形成凸起，所述扭矩轴的第一端部沿周向设有间隔布置的传扭齿，所述扭矩槽与所述传扭齿相互配合，以使所述扭矩轴与所述锁紧螺母相互卡合。

进一步地，所述传扭齿的侧面设有轴向限位齿，所述凸起的内表面上设有轴向固定槽，所述轴向限位齿能够插入所述轴向固定槽内，以连接所述扭矩轴与所述锁紧螺母，并能够防止所述扭矩轴脱开。

进一步地，所述齿轮轴的端部设置有防松弹性圈，用于防止所述锁紧螺母松动，所述扭矩轴的第一端部设置有端齿压环，用于顶开并压紧所述防松弹性圈。

进一步地，还包括引导装置，所述扭矩轴具有中空内腔，所述引导装置穿设于所述扭矩轴的中空内腔，并保证所述引导装置的轴线与所述扭矩轴的轴线重合，以引导所述扭矩轴并实现所述锁紧螺母与所述齿轮轴上螺纹的对正。

进一步地，所述引导装置包括固定连接的轴和引导头，所述轴通过所述引导头安装于所述齿轮轴的内表面上，所述引导头的外表面与所述齿轮轴的内表面相互贴合，以对所述锁紧螺母进行引导和对正。

进一步地，所述扭矩轴的第二端部外表面设有花键头，所述花键头用于安装扭矩倍增器。

基于上述技术方案，本发明的锁紧螺母的拧紧与松开工具包括扭矩轴和支架，支架与齿轮连接，并且支架相对于齿轮和齿轮轴固定，这样可以有效防止齿轮和齿轮轴在锁紧螺母的拧紧与松开过程中转动，避免由于齿轮和齿轮轴转动造成锁紧螺母无法顺利拧紧与松开，可提高航空发动机的装配与分解的效率，更加符合航空发动机的装配与分解的要求；另外，通过设置扭矩轴，可以将施加于锁紧螺母的力矩由锁紧螺母本身转移至扭矩轴的端部，这样可以克服锁紧螺母安装位置的空间较为狭窄不方便施力的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明锁紧螺母以及锁紧螺母与齿轮轴、齿轮相互配合的 一个实施例的结构示意图。

图2为本发明锁紧螺母的拧紧与松开工具一个实施例的结构示意图。

图3为本发明锁紧螺母的拧紧与松开工具一个实施例的剖切示意图。

图4为本发明扭矩轴的第一端部一个实施例的结构示意图。

图5为本发明锁紧螺母的拧紧与松开工具一个实施例在操作时的结构示意图。

图6为本发明扭矩轴一个实施例的结构示意图。

图中：1-锁紧螺母，2-齿轮轴，3-齿轮，4-止动槽，5-螺纹段，6-防松弹性圈，7-扭矩槽，8-轴向固定槽，9-凸起；

11-挂爪，12-制动座，13-螺钉，14-引导装置，141-轴，142-引导头，15-支架，16-第一螺栓，17-螺纹环，18-扭矩轴，19-端齿压环，20-花键头，21-第二螺栓，22-第三螺栓，23-扭矩倍增器，24-传扭齿，25-凹槽，26-轴向限位齿，27-第一挡板，28-第二挡板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，为本发明锁紧螺母以及锁紧螺母与齿轮轴、齿轮相互配合的一个实施例的结构示意图。齿轮3通过套齿或花键固定安装在齿轮轴2上，齿轮轴2的前端设有螺纹段5，锁紧螺母1的内表面上设有螺纹，锁紧螺母1套设在齿轮轴2上，并通过内表面的螺纹与齿轮轴2上的螺纹段5相互配合，对齿轮3进行轴向锁定。

如图3所示，为本发明锁紧螺母的拧紧与松开工具一个实施例的剖切示意图。该锁紧螺母的拧紧与松开工具包括扭矩轴18和支架15，所述支架15与所述齿轮3连接，并相对于所述齿轮3和所述齿轮轴2固定，以防止所述齿轮轴2和所述齿轮3在所述锁紧螺母1的拧紧与松开过程中转动，所述支架15具有中空内腔，所述扭矩轴18穿设于所述支架15的中空内腔，并能够相对于所述支架15的内表面运动，所述扭矩轴18的第一端部与所述锁紧螺母1相互卡合，以通过施加于所述扭矩轴18的第二端部的力矩实现所述锁紧螺母1的拧紧与松开。

上述实施例中，锁紧螺母的拧紧与松开工具包括扭矩轴和支架，支架与齿轮连接，并且支架相对于齿轮和齿轮轴固定，这样可以有效防止齿轮和齿轮轴在锁紧螺母的拧紧与松开过程中转动，避免由于齿轮和齿轮轴转动造成锁紧螺母无法顺利拧紧与松开，可提高航空发动机的装配与分解的效率，更加符合航空发动机的装配与分解的要求；另外，通过设置扭矩轴，可以将施加于锁紧螺母的力矩由锁紧螺母本身转移至扭矩轴的端部，这样可以克服锁紧螺母安装位置的空间较为狭窄不方便施力的问题。

上述实施例中支架15的具体结构形式可以有多种不同的选择，只要能够使得支架15能够相对于齿轮3和齿轮轴2固定，并起到防止齿轮3在锁紧螺母1的拧紧与松开过程中转动的作用即可。

如图2所示，支架15为筒形结构，支架15的中空内腔优选地设置为圆柱形，以方便扭矩轴18在其内转动，并且易于制造。支架15的外形可以为圆柱形，也可以为方形或者其他形状。图2实施例中，支架15的外表面上设置有四个支脚，四个支脚上设有通孔，支架15可通过多个第一螺栓16固定安装在固定件上，固定件可以为固定不动 的任何结构，比如在航空发动机中，支架15可以固定在静子件上，以使齿轮3和齿轮轴2在拧紧或松开锁紧螺母1的过程中相对于静子件固定不动，避免齿轮3和齿轮轴2的转动对拧紧或松开锁紧螺母1过程的影响。

为了实现支架15与齿轮3的连接，可以直接在支架15的端部沿周向布置多个挂爪11，通过挂爪11与齿轮3连接；也可以在支架15与挂爪11之间设置具有中空内腔的制动座12，所述扭矩轴18能够穿过所述支架15的中空内腔和所述制动座12的中空内腔，所述制动座12的一端沿周向布置有多个挂爪11，如图1所示，所述齿轮3沿周向设有多个止动槽4，优选地，止动槽4为长圆孔，挂爪11具有钩挂部，所述挂爪11能够插设于所述止动槽4内，以使所述支架15通过所述制动座12和所述挂爪11与所述齿轮固定连接。

其中，支架15与制动座12之间固定连接，其具体实现方式可以有较为灵活的选择，比如可以采用螺栓连接或者销接等。在一个优选的实施例中，所述支架15套设在所述制动座12上，并通过花键配合连接。具体地，支架15的内表面设有花键，制动座12的外表面设有花键，支架15套设在制动座12的外部，以通过花键配合实现支架15与制动座12的连接。另外，支架15与制动座12之间采用花键进行配合连接还有一个好处，就是可以对支架15与制动座12之间的轴向位置进行微调，可根据实际需要增长或缩短工具的整体长度。

另外，制动座12与挂爪11之间的连接方式也可以选择螺栓连接或者销接等。在一个优选的实施例中，所述制动座12与所述挂爪11通过螺钉13连接。在对锁紧螺母1进行拧紧和松开之前，可以先将螺钉13松开，将挂爪11的头部钩挂在齿轮3后部设置的止动槽4内，然后再将螺钉13拧紧，以实现支架15与齿轮3的连接。

由于支架15套设在制动座12上，支架15的中空内腔的直径大于制动座12的中空内腔的直径，因此当扭矩轴18穿设在由支架15的中空内腔和制动座12的中空内腔所形成的通道内时，扭矩轴18与支架15的内表面之间具有一定的空隙。由于该空隙的存在，在锁紧螺 母1的松开过程中，当扭矩轴18退回至脱离制动座12的内表面时，扭矩轴18的中轴线可能会偏离，会使锁紧螺母1无法与齿轮轴2上的螺纹对正。

为了解决上述问题，在一个优选的实施例中，所述扭矩轴18的第二端部与所述支架15之间设置有螺纹环17，所述螺纹环17为具有中空内腔的筒形结构，所述螺纹环17套设在所述扭矩轴18的外表面上，所述螺纹环17的外表面与所述支架15的内表面相互贴合，并能够相对于所述支架15滑动，且能够使得所述扭矩轴18的外表面与所述制动座12的内表面相互贴合。这样，螺纹环17在锁紧螺母1的拧紧与松开过程中可以起到对正和定心的作用，可引导扭矩轴18的轴线不偏离。

另外，在螺纹环17与支架15相互贴合的后段可以设置空隙，用于注入润滑油，使螺纹环17能够更加顺利地相对于支架15的内表面滑动。螺纹环17与扭矩轴18之间的连接方式可以为焊接或者螺接，优选地，螺纹环17的内表面设有螺纹，扭矩轴18的外表面设有螺纹，二者之间通过螺纹固定连接，这样可以实现扭矩轴18带动螺纹环17沿支架15的内表面滑动，且扭矩轴18靠近第一端部的部分沿制动座12的内表面滑动。

在锁紧螺母1的拧紧与松开过程中，螺纹环17随扭矩轴18一起转动，当扭矩轴18不转动时，螺纹环17可以固定在支架15上。具体地，在一个优选的实施例中，所述支架15靠近所述螺纹环17的一侧设置有第一挡板27，在扭矩轴18停止工作时，所述螺纹环17可以通过第三螺栓22固定连接在所述第一挡板27上，以防止螺纹环17在整个工具的移动过程中从扭矩轴18上脱落。

如图1所示，所述锁紧螺母1的一端沿周向设有间隔布置的扭矩槽7，相邻的所述扭矩槽7之间形成凸起9，该扭矩槽7和凸起9均沿锁紧螺母1的轴向进行延伸；如图4所示，所述扭矩轴18的第一端部沿周向设有间隔布置的传扭齿24，相邻的传扭齿24之间形成凹槽25，该传扭齿24和凹槽25均沿扭矩轴18的轴向进行延伸，所述扭矩槽7 与所述传扭齿24相互配合，以使所述扭矩轴18与所述锁紧螺母1相互卡合。当然，对于如图1所示的锁紧螺母1，扭矩轴18的端部可以设置与其扭矩槽7配合的传扭齿24，实现扭矩轴18与锁紧螺母1之间的卡合，对于其他形式的锁紧螺母1，扭矩轴18的端部也可以设置其他结构，以配合锁紧螺母1，实现扭矩轴18与锁紧螺母1的连接。

为了防止扭矩轴18在锁紧螺母1的拧紧或松开过程中沿轴向的窜动，如图4所示，还可以在所述传扭齿24的侧面设有轴向限位齿26，该侧面指的是沿传扭齿24周向的侧面，轴向限位齿26为凸出上述侧面的齿，如图1所示，所述凸起9的内表面上设有轴向固定槽8，该凸起9的内表面是指凸起靠近锁紧螺母1的中轴线的表面，所述轴向限位齿26能够插入所述轴向固定槽8内，以连接所述扭矩轴18与所述锁紧螺母1，并能够防止所述扭矩轴18脱开。轴向限位齿26卡合在轴向固定槽8内，可以防止在拧紧与松开过程中锁紧螺母1沿轴向运动，即防止扭矩轴18在转动过程中从锁紧螺母1上脱开。

如图1所示，所述齿轮轴2的端部设置有防松弹性圈6，用于防止所述锁紧螺母1在工作状态下松动，该工作状态指的是锁紧螺母1拧紧后，锁紧螺母1与齿轮3、齿轮轴2整体处于的工作状态。该防松弹性圈6在锁紧螺母1拧紧之前为翘起来的状态，为了防止在锁紧螺母1拧紧到位之前就被防松弹性圈6锁止，在一个优选的实施例中，所述扭矩轴18的第一端部设置有端齿压环19，用于顶开并压紧所述防松弹性圈6，以保证锁紧螺母6能够装配到位。端齿压环19可以固定连接在扭矩轴18的第一端部，比如螺接、焊接或者销接等，也可以与扭矩轴18一体制造。优选地，端齿压环19与扭矩轴18焊接连接，易于实现。

为了进一步帮助锁紧螺母1进行定心和对正，本发明锁紧螺母的拧紧与松开工具还可以包括引导装置14，所述扭矩轴18具有中空内腔，所述引导装置14穿设于所述扭矩轴18的中空内腔，并保证所述引导装置14的轴线与所述扭矩轴18的轴线重合，以引导所述扭矩轴18并实现所述锁紧螺母1与所述齿轮轴2上螺纹的对正。该引导装置 14，可以在拧紧前，先引导扭矩轴18将锁紧螺母1在中轴线不偏离的情况下正确套设在齿轮轴2的螺纹段，中轴线不偏离可以避免螺纹的损坏；然后在拧紧过程中，也可以保证锁紧螺母1不偏离地与螺纹进行配合拧紧；在松开过程中，也可以防止中轴线偏离造成的螺纹损伤。

具体的引导装置14的结构可以有较为灵活的选择，在一个优选的实施例中，所述引导装置14包括固定连接的轴141和引导头142，所述轴141通过所述引导头142安装于所述齿轮轴2的内表面上，所述引导头142的外表面与所述齿轮轴2的内表面相互贴合，以对所述锁紧螺母1进行引导和对正。该引导头142的作用是，可以使得轴141做得较细一些，从而减轻整个工装工具的重量，只要引导头142的端部可以与齿轮轴2的内表面贴合即可。

如图3所示的实施例中，引导头142为阶梯状的圆柱体结构形式，当然这只是引导头的一种优选结构形式，并不构成对其的限制，引导头142的具体结构形式可以有多种选择，只要其端部能够与齿轮轴2的内表面相互贴合即可。如图6所示的另一实施例中，引导头142为锥形结构形式。

另外，轴141还可以做成空心的，或者轴141外表面上挖设空洞，以进一步减轻整体重量。

另外，扭矩轴18、端齿压环19、制动座12和支架15均可挖设空洞，以减轻工具的整体重量。

为了减少人工参与，节省人力，在一个优选的实施例中，如图5所示，所述扭矩轴18的第二端部外表面设有花键头20，花键头20可以通过第二螺栓21固定连接在扭矩轴18的第二端部，所述花键头20用于安装扭矩倍增器23，该扭矩倍增器23可以安装在与支架15上的第一挡板27固定连接的第二挡板28上。采用扭矩倍增器可以实现大力矩的拧紧要求，并且其接口扩展性好，可以与气动扳手配合使用，便于实现大力矩的拧紧，提升了操作过程中的效率。

下面结合附图1～5，对本发明锁紧螺母的拧紧与松开工具的一个实施例的装配关系及工作过程进行详细说明：

参见图1，齿轮3通过套齿安装在齿轮轴2上，锁紧螺母1通过螺纹安装在齿轮轴2上用于轴向锁定齿轮3。齿轮3上设有止动槽4，用于固定止动，锁紧螺母1的前端设有扭矩槽7与轴向固定槽8用于施加力矩，锁紧螺母1与齿轮轴2之间用防松弹性圈6配合防松。

具体的各部件配合关系如图2～5所示，制动座12，优选为圆筒形结构，外表面有花键，前端通过螺钉13与挂爪11相连，挂爪11扣在齿轮3上的止动槽4内。挂爪11与圆筒形的制动座12通过螺钉13相连。支架15外部设有四个支脚，内表面有花键，通过第一螺栓16与外部静子件固定，内部通过套齿安装在制动座12外部的花键上，将齿轮3与外部结构连成一体，防止操作过程中的转动。螺纹环17通过内螺纹拧紧在扭矩轴18的外部，扭矩轴18穿过制动座12和支架15，并可以在内表面滑动。扭矩轴18，管状结构，可拆除，扭矩轴18的前端设有传扭齿24，与锁紧螺母1的扭矩槽7互补，用于施加力矩，轴向限位齿26用于轴向锁定扭矩轴18，参见图4。扭矩轴18的前端与锁紧螺母1接触后，优选地焊接在扭矩轴18的前部的圆筒形的端齿压环19可以顶开防松弹性圈6。扭矩轴18后端的花键头20可通过外表面的花键齿接扭矩倍增器23及气动扳手等。引导装置14，优选为长轴形，通过引导头142安装到齿轮轴2的内表面上，与扭矩轴18内部的圆筒形管道配合，在管道内部可自由滑动，方便螺纹接触前的对正以及操作过程中的定心与引导，防止操作过程中的螺纹损坏。

具体的工作过程为：整个工具安装完成之后成为一体，先将螺钉13拧松，将挂爪11扣在齿轮3后部的止动槽4上，然后拧紧螺钉13；再通过第一螺栓16将支架15与静子件固定连接，这样即实现了支架15、齿轮3和齿轮轴2的固定；将锁紧螺母1卡合在扭矩轴18的第一端部，使锁紧螺母1上的扭矩槽7与扭矩轴18第一端部的传扭齿24相互卡合，并将轴向限位齿26插入锁紧螺母1的凸起9上的轴向固定槽，以对扭矩轴18进行轴向定位；然后将引导装置14的引导头142顶靠在齿轮轴2的内表面，旋转扭矩轴18，同时利用引导装置14进行引导和对正，将锁紧螺母1套在齿轮轴2的螺纹段，继续旋转扭矩 轴18，利用端齿压环19将防松弹性圈6顶开，继续旋转扭矩轴18，将锁紧螺母1拧紧。在扭矩轴18的转动过程中，可以在花键头20上装配扭矩倍增器23，与气动扳手配合对扭矩轴18施加力矩。

当需要松开锁紧螺母1时，反向旋转扭矩轴18，同时利用引导装置14进行引导，防止扭矩轴18退回时轴线偏离造成螺纹损伤。当扭矩轴18带动锁紧螺母1完全脱离螺纹段5时，拆卸工作完毕。

本发明实施例中，施力部件与制动部件均在锁紧螺母1的前端，较传统的分体式工具更加集成和稳定。另外长轴形的引导装置14和扭矩轴18内部的圆筒形管道配合引导、定心，较传统的工具功能更加优化，操作更加便捷，操作过程更加不容易损坏零件。

通过对本发明锁紧螺母的拧紧与松开工具的多个实施例的说明，可以看到本发明锁紧螺母的拧紧与松开工具实施例至少具有以下一种或多种优点：

1、反转止动措施：将支架固定，拧紧过程中防止了齿轮和齿轮轴的转动，增加了力矩施加的准确性和效率。支架作为工装静子件，将扭矩轴等工装转动件包容在内，减少了转动件发生危险的可能性。

2、引导、对正、定心：操作过程中有引导装置进行引导，可以方便对正，还可防止手动拧紧松开过程中由于轴线偏离而发生螺纹损伤的情况。

3、满足大力矩拧紧要求：操作过程中需要实现大力矩的拧紧时，可通过增加扭矩倍增器来实现。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。