涡扇发动机转子单级盘平衡测试用鼠笼式弹性平衡装置

摘要

涡扇发动机转子单级盘平衡测试用鼠笼式弹性平衡装置，包括花键转接心轴和鼠笼衬套；所述花键转接心轴由底座、支座和拉杆构成；所述鼠笼衬套为圆筒形套体和顶盖的组合体，圆筒形套体的筒壁上设置有贯穿筒壁下端环面的多个条形槽，将筒壁下部段分割成多个弧形片，顶盖的中心部位设置有供所述拉杆的外螺纹段穿过的过孔；所述鼠笼衬套套装在花键转接心轴支座上部的圆锥台筒体上，通过与花键转接心轴的拉杆外螺纹段组合的螺母固定。此种平衡装置结构简单、自身平衡精度高，不仅可保证叶轮盘不平衡量测试的准确性，而且可降低平衡装置的制作成本和简少测试时组装的工作量。

说明书

技术领域

本发明属于飞机中涡扇发动机压气机转子装配领域，特别涉及涡扇发动机压气机转子的单级叶轮盘平衡测试用的装置(工装)。

背景技术

飞机中涡扇发动机压气机转子主要由转轴、安装在转轴上的多级叶轮及中间环组成，每一级叶轮由叶轮盘和多个叶片组成。转子平衡的好坏直接影响发动机整机的振动，所以单级叶轮盘平衡精度的提高可有效的提高转子的平衡精度，保证发动机整机振动及发动机性能符合要求。

发动机压气机转子单级叶轮盘的平衡精度通过平衡装置(工装)装配到平衡机上进行不平衡量测试进行调整，现有平衡装置(工装)通常由花键衬套8、间隔衬套9、转接心轴7和盖板10通过螺栓连接组合而成(见附图7)。由于组成构件较多，因而存在以下问题：平衡装置存在较大的不平衡量，自身平衡难以实现，这直接导致叶轮盘的不平衡量测量结果误差大，从而使后期装配成转子后的平衡合格率低；由于被测试叶轮盘上的轴孔存在加工公差，为消除平衡装置与被测试叶轮盘轴孔之间的装配间隙，必须按公差加工多组别的间隔衬套(如0.08mm的加工公差，需加工八组间隔衬套)，不仅增加了平衡装置的制作成本，而且增加了组装时选配间隔衬套的工作量。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、自身平衡精度高的鼠笼式弹性平衡装置，以保证叶轮盘不平衡量测试的准确性，降低平衡装置的制作成本和简少测试时组装的工作量。

本发明所述涡扇发动机转子单级盘平衡测试用鼠笼式弹性平衡装置，包括花键转接心轴和鼠笼衬套；所述花键转接心轴由底座、支座和拉杆构成；底座的顶面设置有与被测叶轮盘中心轴套下部组合的第一圆环形凹槽，底座的底面设置有与平衡机组合的圆形凸台和第二圆环形凹槽，所述第一圆环形凹槽、圆形凸台和第二圆环形凹槽的中心线均与底座的中心线在同一直线上；支座为圆筒形外花键段和位于圆筒体外花键段之上的下大上小的圆锥台筒体的组合体，所述圆筒形外花键段与被测叶轮盘中心轴套下部段内花键孔匹配，所述圆锥台筒体用于与鼠笼衬套组合，支座的圆筒体外花键段下端与底座的第一圆环形凹槽底板为一体化结构，支座在第一圆环形凹槽底板上的位置应使支座的中心线与底座的中心线在同一直线上；拉杆为圆柱形杆件，上端设置有外螺纹段，拉杆位于支座的内孔中且下端与所述第一圆环形凹槽底板固连或为一体化结构，拉杆在第一圆环形凹槽底板上的位置应使拉杆的中心线与底座的中心线在同一直线上；鼠笼衬套为圆筒形套体和顶盖的组合体，圆筒形套体的筒壁上设置有贯穿筒壁下端环面的多个条形槽，将筒壁下部段分割成多个弧形片，顶盖的中心部位设置有供所述拉杆的外螺纹段穿过的过孔，圆筒形套体的外径与被测叶轮盘中心轴套上部段内径匹配、内孔与所述圆锥台筒体的最大外径匹配；所述鼠笼衬套套装在花键转接心轴支座的圆锥台筒体上，通过与花键转接心轴的拉杆外螺纹段组合的螺母固定。

上述涡扇发动机转子单级盘平衡测试用鼠笼式弹性平衡装置，所述条形槽在鼠笼衬套的套体筒壁上均匀分布，条形槽的高度h为套体高度的2/3～4/5，条形槽的宽度为1mm～2mm。。

上述涡扇发动机转子单级盘平衡测试用鼠笼式弹性平衡装置，所述套体筒壁上被条形槽分割成的各弧形片上设置有条形孔，以进一步增强鼠笼衬套的弹性。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)由于本发明所述鼠笼式弹性平衡装置的基本构件仅为花键转接心轴和鼠笼衬套两件，且花键转接心轴各组成部分为一体化结构，因而该装置自身平衡精度高，可保证叶轮盘不平衡量测试的准确性。

(2)由于本发明所述鼠笼式弹性平衡装置中鼠笼衬套的圆筒形套体的筒壁上设置有贯穿筒壁下端环面的多个条形槽，将筒壁下部段分割成多个弧形片，因而此种结构的衬套具有弹性，存在一定的变形量，与支座上部圆锥台筒体配合，装配被测叶轮盘时通过拧紧螺母即可消除被测叶轮盘与鼠笼衬套之间的装配间隙。

(3)由于本发明所述鼠笼式弹性平衡装置的基本构件仅为两件，不仅降低了加工制作成本，而且装配被测叶轮盘时操作更加简便，大大降低了操作误差，减少了装配工作量。

附图说明

图1是本发明所述涡扇发动机转子单级盘平衡测试用鼠笼式弹性平衡装置的示意图；

图2是本发明所述涡扇发动机转子单级盘平衡测试用鼠笼式弹性平衡装置中花键转接心轴的示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是本发明所述涡扇发动机转子单级盘平衡测试用鼠笼式弹性平衡装置中鼠笼衬套的示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是测试时本发明所述涡扇发动机转子单级盘平衡测试用鼠笼式弹性平衡装置与被测叶轮盘和平衡机的组合示意图；

图7是现有平衡装置的结构示意图及测试时现有平衡装置与被测叶轮盘和平衡机的组合示意图；

图中，1花键转接心轴，1-1底座，1-1-1第一圆环形槽，1-1-2螺孔，1-1-3圆形凸台，1-1-4第二圆环形槽，1-2支座，1-2-1外花键段，1-2-2圆锥台筒体，1-3拉杆，1-3-1外螺纹段，2鼠笼衬套，2-1套体，2-2条形槽，2-3过孔，2-4条形孔，2-5顶盖，3螺母，4螺栓，5叶轮盘，6平衡机，7转接心轴，8花键衬套，9间隔衬套，10盖板。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明所述涡扇发动机转子单级盘平衡测试用鼠笼式弹性平衡装置及使用方法作进一步说明。

本实施例中，涡扇发动机转子单级盘平衡测试用鼠笼式弹性平衡装置如图1所示，由花键转接心轴1、鼠笼衬套2和螺母3组成。

花键转接心轴1如图2、图3所示，由底座1-1、支座1-2和拉杆1-3构成；底座1-1的顶面设置有与被测叶轮盘中心轴套下部组合的第一圆环形凹槽1-1-1，底座1-1的底面设置有与平衡机6组合的圆形凸台1-1-3和第二圆环形凹槽1-1-4，所述第一圆环形凹槽1-1-1、圆形凸台1-1-3和第二圆环形凹槽1-1-4的中心线均与底座的中心线在同一直线上；支座为圆筒形外花键段1-2-1和位于圆筒体外花键段之上的下大上小的圆锥台筒体1-2-2的组合体(圆筒形外花键段与圆锥台筒体为一体化结构)，所述圆筒形外花键段与被测叶轮盘中心轴套下部段内花键孔匹配，所述圆锥台筒体用于与鼠笼衬套2组合，支座的圆筒体外花键段下端与底座的第一圆环形凹槽1-1-1底板为一体化结构，支座在第一圆环形凹槽1-1-1底板上的位置应使支座的中心线与底座的中心线在同一直线上；拉杆1-3为圆柱形杆件，上端设置有外螺纹段1-3-1，拉杆位于支座的内孔中且下端与所述第一圆环形凹槽1-1-1底板通过焊接固连，拉杆在第一圆环形凹槽1-1-1底板上的固定位置应使拉杆的中心线与底座的中心线在同一直线上。

鼠笼衬套2如图4、图5所示，为圆筒形套体2-1和顶盖2-5的组合体，所述圆筒形套体2-1的外径与被测叶轮盘中心轴套上部段内径匹配、内孔与所述圆锥台筒体1-2-2的最大外径匹配，圆筒形套体2-1的筒壁上设置有贯穿筒壁下端环面的20个条形槽2-2，将筒壁下部段分割成20个弧形片，所述条形槽2-2在鼠笼衬套的套体筒壁上均匀分布，条形槽高度h为套体高度的2/3，宽度为1.5mm，被条形槽2-2分割成的各弧形片上设置有条形孔2-4；所述顶盖2-5的中心部位设置有供所述拉杆的外螺纹段1-3-1穿过的过孔2-3。

花键转接心轴1和鼠笼衬套2的组合方式：鼠笼衬套2套装在花键转接心轴支座的圆锥台筒体1-2-2上，通过与花键转接心轴的拉杆外螺纹段1-3-1组合的螺母3固定。

单级叶轮盘进行平衡测试时，叶轮盘5与本实施例中鼠笼式弹性平衡装置的组合方式及在平衡机6上的安装方式如图6所示。装配操作步骤如下：

①首先将花键转接心轴1安装在平衡机6的底座上，对准孔位，装配到底，使用螺栓进行连接固定；再将鼠笼衬套2套装在花键转接心轴支座的圆锥台筒体1-2-2上，然后将螺母3与拉杆外螺纹段1-3-1组合，固定鼠笼衬套；

②检查鼠笼式弹性平衡装置的剩余不平衡量，并进行标记；

③将鼠笼衬套2从花键转接心轴1上分解下来，然后将被测试单级叶轮盘5的中心轴套套装在花键转接心轴1上，通过叶轮盘5的中心轴套下部段的内花键与花键转接心轴支座下部外花键段1-2-1的组合定位，再将鼠笼衬套2下部段装入被测试单级叶轮盘5的中心轴套孔内，然后将螺母3旋拧在花键转接心轴拉杆上端的外螺纹段1-3-1上并拉紧，使鼠笼衬套2与被测试单级叶轮盘5的中心轴套内孔间无间隙；

④盖上平衡机罩，启动平衡机6，对叶轮盘5进行初始不平衡量的测量，找出轻点位置，并作出轻点标记。