某型機前支點軸承裝配工裝結(jié)構(gòu)研究

王威

摘 要：航空發(fā)動機中介及高壓壓氣機傳動的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜多樣的，該文中發(fā)動機前支點結(jié)構(gòu)與一般發(fā)動機中支點結(jié)構(gòu)相似，但其前支撐與中央傳動體結(jié)構(gòu)，這使裝配前支點軸承變的復(fù)雜，必須使其分步裝配完成后再進行中央傳動齒輪裝配，所以根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點必須需要合理的設(shè)計其裝配工藝并設(shè)計相應(yīng)的裝配工裝，最終實現(xiàn)前支撐的裝配。

關(guān)鍵詞：軸承 ?裝配 ?工裝 ?航空發(fā)動機

中圖分類號：V262 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（b）-0027-02

Tools Structure Research for an Aero-engine Front Fulcrum Bearing Assembly

Wang Wei

（Navy Station in Shenyang Military Representative Office on Engine Shenyang，Shenyang Liaoning，110034，China）

Abstract：The structure of the center and high pressure compressor transmission system in aero-engines is complex. The structure of the front fulcrum in the paper is similar to general engines，but it is separated to the center transmission system which causes the front fulcrum assembly complicated.The center transmission system assembly must be finished after the front fulcrum assembly. It is necessary to schedule rational process and design corresponding tools according to the front fulcrum structure to finish its assembly.

Key Words：Bearing;Assembly;Tools;Aero Engine

航空發(fā)動機中介及高壓壓氣機傳動的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜多樣的，結(jié)構(gòu)特性則決定裝配工藝路線，一般結(jié)構(gòu)是由中介機匣、中央傳動齒輪箱及高壓壓氣機前軸頸三部份組件相互連接傳動的，高壓壓氣機前軸頸通過中央齒輪箱的中央傳動齒輪傳至中介機匣中央傳動從動齒輪并傳至附件機匣的，該結(jié)構(gòu)裝配工藝較為簡單，可以直接將中央齒輪箱直接裝配至中介機匣上并與壓氣機連接，實現(xiàn)中支點裝配，該發(fā)動機前支點結(jié)構(gòu)與一般發(fā)動機中支點結(jié)構(gòu)相似，但其前支撐與中央傳動分體結(jié)構(gòu)，這使裝配前支點軸承變的復(fù)雜，必須使其分步裝配完成后再進行中央傳動齒輪裝配，最終實現(xiàn)前支撐的裝配。

1 研究目標(biāo)

研究論證其裝配工藝路線，采用有效合理的工藝方法完成前支點裝配并研究工裝結(jié)構(gòu)。

1.1 高壓壓氣機的構(gòu)成

高壓壓氣機為七級壓氣機，是由不旋轉(zhuǎn)的靜子部分和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子部分組成。靜子部分包括0-2級導(dǎo)向葉片、調(diào)整機構(gòu)、3-7級靜子葉片、第3-7級整流器、各級機匣及各種靜子件;轉(zhuǎn)子部分主要有轉(zhuǎn)子葉片、壓氣機盤、篦齒盤、后軸頸;此外，還有軸承系統(tǒng)及封嚴系統(tǒng)的構(gòu)件。一排壓氣機轉(zhuǎn)子葉片及緊跟其后的一排靜子葉片構(gòu)成一個壓氣機級。在發(fā)動機工作過程中，高壓壓氣機將經(jīng)過中介機匣的內(nèi)涵氣流進一步壓縮，從高壓壓氣機壓縮過的高壓空氣將進入燃燒室。

1.2 高壓壓氣機靜子組件結(jié)構(gòu)及難點分析

（1）結(jié)構(gòu)。

高壓壓氣機靜子組件是由一、二、三級整流機匣組件、四到七級整流機匣、零到二級內(nèi)環(huán)、零到二級聯(lián)動環(huán)組件、搖臂組件、曲柄組件、第三到七級整流器組件、零級導(dǎo)葉、一級靜葉、二級靜葉及一些襯套、銷子、螺栓等組成。

（2）難點分析。

①高壓壓氣機靜子裝配難點為一、二、三級整流機匣及零、一、二級可調(diào)葉片的裝配，其中由于結(jié)構(gòu)原因，其機匣均為整環(huán)結(jié)構(gòu)，拆裝時均需要將各級機匣連接的安裝邊分開，并將各級可調(diào)葉片及搖臂組件逐一進行裝配后與整環(huán)結(jié)構(gòu)的聯(lián)動環(huán)相連接，其余三至六級靜子葉片同樣是通過各級環(huán)形安裝邊靠壓緊方式連接。組件裝配過程中需要反復(fù)調(diào)整各級可調(diào)葉片以保證可調(diào)葉片轉(zhuǎn)動調(diào)整的靈活性，同時也要保證三至六級靜子葉片裝配時的周向間隙等要求。如在進行轉(zhuǎn)靜子單元體組件裝配時，由于靜子的整環(huán)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)靜子裝配需要將靜子組件完全分解，逐一進行裝配，這也給裝配增加了難度，同時也需要很長的裝配周期來完成。

②高壓壓氣機靜子葉尖為曲面結(jié)構(gòu)，加工時需要保證各位置的坐標(biāo)點的值，所以在組件加工時會出現(xiàn)薄懸臂葉片斷削曲面加工的問題，由于靜子周向仍然存在間隙，加工時的位置不固定也會造成打刀問題。根據(jù)此難點，加工工藝采用了整體注臘加工的方式，選用加工性能好的臘料，將葉片固定在某一位置，即避免了斷削加工的問題也避免了薄懸臂葉片的加工讓刀問題，同時選用數(shù)控立車保證曲面加工的準確性，解決了壓氣機靜子曲面葉尖的問題。

1.3 高壓壓氣機轉(zhuǎn)子組件及難點分析

（1）結(jié)構(gòu)。

高壓壓氣機轉(zhuǎn)子組件由高壓轉(zhuǎn)子葉片、高壓壓氣機盤、篦齒盤、后軸頸、卡圈等零組件構(gòu)成。

（2）加工難點。

高壓壓氣機轉(zhuǎn)子組件葉尖加工是在組件上進行，但由于各級葉片的周向間隙較大，同時轉(zhuǎn)子葉片為薄壁懸臂葉片，加工時存在一定的困難。根據(jù)該問題采用高速葉尖磨削的方式，通過離心力將葉片拉至工作為止，在磨削前對轉(zhuǎn)子組件進行初步動平衡，控制其不平衡量，在磨削過程中采用激光測量的方式對葉片的直徑進行在線測量，保證加工的準確性。

1.4 設(shè)計要求

按照設(shè)計圖紙及設(shè)計文件的技術(shù)條件及技術(shù)參數(shù)，保證各技術(shù)條件及技術(shù)參數(shù)的前提下完成該組件的工藝文件及工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計，滿足設(shè)計要求。

2 方案設(shè)計

技術(shù)措施：以其他機種裝配工藝路線作為參考，結(jié)合設(shè)該發(fā)動機的實際結(jié)構(gòu)，并對整個工藝過程進行分析論證，確定其合理性、正確性、可行性后，在制定最終的裝配工藝。

根據(jù)確定的裝配工藝，采用合理裝配方案。

對相關(guān)的專用工藝裝備進行論證、設(shè)計。

通過工藝過程的研究和工裝設(shè)備的研討，驗證工藝路線的合理性及測量的準確性。

可行性分析：根據(jù)對前支點軸承裝配技術(shù)及工裝結(jié)構(gòu)研究論證，分析出問題的關(guān)鍵點，根據(jù)預(yù)計采用的技術(shù)措施來解決提出的問題，在完成裝配技術(shù)研究的同時，是可以實現(xiàn)壓氣機單元體裝配并驗證裝配工藝的可行性的。

2.1 工藝技術(shù)方案

（1）將中介機匣吊裝到核心機裝配車上，檢查左右安裝節(jié)與三支點固定牢靠后，分下萬能吊具。在三支點支撐組件上裝膠圈，在膠圈上抹2號低溫潤滑脂，然后將三支點支撐組件裝到中介機匣上，裝上螺母并擰緊螺母。

（2）將軸承內(nèi)環(huán)后半放到加溫爐中。將高壓壓氣機轉(zhuǎn)子吊具裝到高壓壓氣機轉(zhuǎn)子后軸頸上，檢查固定牢靠后，吊起高壓壓氣機轉(zhuǎn)子測量高壓壓氣機轉(zhuǎn)子前軸頸前端面到凸肩的尺寸T值，計算高壓前軸頸端面到軸承端面距離M計。在高壓壓氣機轉(zhuǎn)子前軸頸上涂HP-8A滑油，將選擇好厚度的調(diào)整墊裝到高壓前軸頸上，取出軸承內(nèi)環(huán)后半，將內(nèi)環(huán)前半裝到高壓前軸頸上，待回復(fù)室溫后，用塞尺檢查調(diào)整墊與軸承內(nèi)環(huán)前半貼合面。

（3）分解整流機匣組合件，分解時記錄分解位置。翻轉(zhuǎn)裝配車，使中介機匣前安裝邊朝下。將萬能吊具裝到一級整流機匣后安裝邊上，檢查固定牢靠后，將一級整流機匣吊裝到中介機匣后安裝邊上，裝上螺栓、螺母，擰緊螺母。

（4）將軸承內(nèi)環(huán)前半放到加溫爐中。將軸承的滾動體和保持架裝到高壓壓氣機轉(zhuǎn)子導(dǎo)具的托盤里，將高壓壓氣機轉(zhuǎn)子導(dǎo)具裝到中介機匣上，用螺母固定，用托盤將軸承滾動體和保持架推上，將高壓壓氣機轉(zhuǎn)子對正導(dǎo)具后，緩慢落下，待轉(zhuǎn)子落到位后，分下高壓壓氣機轉(zhuǎn)子導(dǎo)具。在高壓壓氣機轉(zhuǎn)子前軸頸上涂HP-8A或HP-8B滑油，從加溫爐中取出軸承內(nèi)環(huán)前半，用芯棒將軸承內(nèi)環(huán)后半裝到高壓壓氣機前軸頸上，待回復(fù)室溫后，測量高壓壓氣機前軸頸端面到軸承端面的距離M實，M實= M計±0.02，若不能滿足要求，則裝上高壓壓氣機頂具，分下高壓壓氣機轉(zhuǎn)子，重復(fù)裝配。若滿足要求，在高壓前軸頸裝上鎖片、螺母，用手將螺母帶靠。

檢查支點固定牢靠后，旋轉(zhuǎn)核心機裝配車，使中介機匣端朝上，將浮動套齒軸裝到高壓壓氣機前軸頸的套齒中。將膠圈裝到中央錐殼體中，在膠圈上涂抹2號低溫潤滑脂后，將中央傳動組件主動齒輪的套齒與浮動套齒軸的套齒對正后，將中央傳動組件裝到中介機匣上，裝上螺母，擰緊螺母。將膠圈、膠圈裝到進油管組件上，在膠圈上涂抹2號低溫潤滑脂后，將進油管組件裝到中介機匣上，裝上鎖片、螺釘，擰緊螺釘打好鎖片。

將核心機裝配車搖至水平，將傳動桿裝到中央傳動組件從動齒輪的套齒中，用扳手搖轉(zhuǎn)核心機，高壓轉(zhuǎn)子應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活。

2.2 工藝方案的技術(shù)關(guān)鍵

該高壓壓氣機單元體裝配是技術(shù)關(guān)鍵之一，由于前支撐的特殊結(jié)構(gòu)，該單元體裝配無法按照一般裝配方法進行，所以需要采用適當(dāng)?shù)难b配方案并配合合理的工裝結(jié)構(gòu)才能實現(xiàn)裝配，針對特殊結(jié)構(gòu)制定出合理、正確的裝配工藝路線。

工裝結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)設(shè)計要求的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過設(shè)計合理的工裝和采用合理的裝配工藝方案，可使特殊結(jié)構(gòu)的前支點軸承裝配得以實現(xiàn)，并保證裝配的可靠性。

3 結(jié)語

（1）某型機前支點軸承裝配，選擇最佳的裝配方案，可保證裝配工藝過程的合理性、可行性及準確性。

（2）工藝裝備的結(jié)構(gòu)、尺寸精度、位置精度要滿足工藝要求，能夠滿足裝配使用過程的可操作性。

（3）按時完成攻關(guān)課題，為首臺順利生產(chǎn)提供前提。

參考文獻

[1] 景國光.某型航空發(fā)動機技術(shù)說明書[M].北京：空軍裝備部，2006.

[2] 廖明夫，馬振國，劉永泉，等.航空發(fā)動機中介軸承的故障特性與診斷方法[J].航空動力學(xué)報，2013，28（12）：2752-2758.

[3] 葛全江，閆國斌.某型航空發(fā)動機前中介軸承失效分析[J].航空發(fā)動機，2007，33（1）：42-44.