止口过盈配合的转子压装方法.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010475901.1 (22)申请日 2020.05.29 (71)申请人 中国航发沈阳发动机研究所 地址 110015 辽宁省沈阳市沈河区万莲路1 号 (72)发明人 张津铭赵洪丰卢师航吴法勇 (74)专利代理机构 北京航信高科知识产权代理 事务所(普通合伙) 11526 代理人 高原 (51)Int.Cl. F01D 5/02(2006.01) B23P 19/02(2006.01) (54)发明名称 一种止口过盈配合的转子压装方法 (57)摘要 本申请提供了一种止口

2、过盈配合的转子压 装方法， 包括： 根据被压转子的止口结构参数、 材 料属性及装配时长确定使转子止口消除过盈所 需的温差； 根据止口尺寸、 材料导热系数及所述 温差确定使止口端面保持贴合所需的压装力下 限； 根据被压转子的边界条件确定被压转子所能 承受的压装力上限； 根据所述压装力下限及压装 力上限确定实际使用的压装力大小； 根据确定的 温差， 改变被压转子的温度， 以确定的实际使用 压装力将被压转子压入； 保持压装力大小， 通过 连接件将被压转子与承压转子进行连接， 并拧紧 连接件； 释放施加于被压转子上的压装力。 本申 请的转子压装方法可以避免转子因装配、 螺栓拧 紧影响而产生倾斜， 还可

3、以降低螺栓组中各螺栓 预紧力的分散度。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 111734495 A 2020.10.02 CN 111734495 A 1.一种止口过盈配合的转子压装方法， 其特征在于， 所述方法包括： 根据被压转子的止口结构参数、 材料属性及装配时长确定使转子止口消除过盈所需的 温差； 根据止口尺寸、 材料导热系数、 装配时长及所述温差确定使止口端面保持贴合所需的 压装力下限； 根据被压转子的边界条件及自身强度确定被压转子所能承受的压装力上限； 根据所述压装力下限及压装力上限确定实际使用的压装力大小； 根据确定的温差， 改变被压转子的温度， 在规定的装配时间内以确定的

4、实际使用压装 力对被压转子进行加载； 保持压装力大小， 通过连接件将被压转子与承压转子进行连接， 并拧紧连接件； 最后， 释放施加于被压转子上的压装力。 2.如权利要求1所述的止口过盈配合的转子压装方法， 其特征在于， 所述止口结构参数 止口尺寸、 粗糙度、 过盈量及配合长度。 3.如权利要求1所述的止口过盈配合的转子压装方法， 其特征在于， 所述材料属性包括 材料导热系数。 4.如权利要求1所述的止口过盈配合的转子压装方法， 其特征在于， 当所述压装力上限 大于3倍的压装力下限时， 实际使用的压装力为1倍压装力下限至3倍压装力下限之间； 当所 述压装力上限不大于3倍的压装力下限时， 实际使用

5、的压装力为1倍压装力下限至压装力上 限之间。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111734495 A 2 一种止口过盈配合的转子压装方法 技术领域 0001 本申请属于航空发动机装配技术领域， 特别涉及一种止口过盈配合 的转子压装 方法。 背景技术 0002 航空发动机转子各级盘轴间通常采用过盈配合以实现定心定位功 能。 转子过盈 止口的装配， 通常采用加热或冷却的方法， 使包容件与被 包容件之间产生配合间隙或降低 过盈量， 再进行安装。 在止口装配安装 到位后， 转子恢复至常温， 但由于温度变化会产生应 力， 从而导致止口 配合端面产生间隙。 0003 为了消除上述间隙， 通常采用扳手按十

6、字交叉法拧紧转子过盈止口 紧固件， 靠螺 栓压紧而消除止口端面间隙。 0004 然而在消除端面间隙过程中， 转子轴线可能会随着螺栓的紧固而产 生偏斜， 过盈 止口因偏斜而产生楔紧现象， 在楔紧位置产生极大的接触 应力， 使止口端面无法完整贴 合， 最终影响转子连接的稳定性。 0005 另外， 在螺栓拧紧过程中， 螺栓组中先期拧紧的螺栓到达规定力矩 时， 其提供的 拉力为过盈止口摩擦力及预紧力之和， 而后期拧紧的螺栓 拉力则均为预紧力， 造成螺栓组 中各螺栓的预紧力不一致， 影响转子的 刚度特性。 发明内容 0006 本申请的目的是提供了一种止口过盈配合的转子压装方法， 以解决 或减轻背景 技术

7、中的至少一个问题。 0007 本申请的技术方案是： 一种止口过盈配合的转子压装方法， 所述方 法包括： 0008 根据被压转子的止口结构参数、 材料属性及装配时长确定使转子止 口消除过盈 所需的温差； 0009 根据止口尺寸、 材料导热系数及所述温差确定使止口端面保持贴合 所需的压装 力下限； 0010 根据被压转子的边界条件确定被压转子所能承受的压装力上限； 0011 根据所述压装力下限及压装力上限确定实际使用的压装力大小； 0012 根据确定的温差， 改变被压转子的温度， 以确定的实际使用压装力 将被压转子压 入； 0013 保持压装力大小， 通过连接件将被压转子与承压转子进行连接， 并

8、拧紧连接件； 0014 最后， 释放施加于被压转子上的压装力。 0015 在本申请的方法中， 所述止口结构参数包括止口尺寸、 粗糙度、 过 盈量及配合长 度。 0016 在本申请的方法中， 所述材料属性包括材料导热系数。 0017 在本申请的方法中， 当所述压装力上限大于3倍的压装力下限时， 实 际使用的压 说明书 1/3 页 3 CN 111734495 A 3 装力为1倍压装力下限至3倍压装力下限之间； 当所述压装力 上限不大于3倍的压装力下限 时， 实际使用的压装力为1倍压装力下限至 压装力上限之间。 0018 本申请的转子压装方法可以避免转子因装配、 螺栓拧紧影响而产生 倾斜， 还可以

9、 降低螺栓组中各螺栓预紧力的分散度。 附图说明 0019 为了更清楚地说明本申请提供的技术方案， 下面将对附图作简单地 介绍。 显而易 见地， 下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。 0020 图1为止口配合的第一级转子与第二级转子示意图。 0021 图2为本申请的转子压装方法示意图。 具体实施方式 0022 为使本申请实施的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本 申请实施例中 的附图， 对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描 述。 0023 如图1所示， 第一级转子10和第二级转子20通过止口结构30进行配 合， 止口结构 30包括过盈面31(平行于轴线50)和配合端面32(垂

10、直于 轴线50)， 第一级转子10的止口部 位被包容在第二级转子20的止口部位 内。 0024 为了将第一级转子10安装至第二级转子20内， 而避免如背景技术中 所阐述的问 题， 本申请提供了一种转子压装方法， 具体包括： 0025 S1、 根据被压转子的止口结构参数、 材料属性及装配时长确定使转 子止口消除过 盈所需的温差。 0026 其中， 被压转子的止口结构参数主要包括止口尺寸、 粗糙度、 过盈 量和配合长度 等， 材料属性主要包括材料的导热系数和弹性模量等。 0027 参见图1所示， 将第一级转子10安装至第二级转子20的过程中， 若第 二级转子20 固定， 可通过将第一级转子10进行

11、降温冷缩， 从而降低第一 级转子10和第二级转子20之间 的过盈量， 此时第一级转子10为被压转子， 第二级转子20则为承压转子； 若第一级转子10 固定， 可通过将第二级转 子20进行升温膨胀， 从而降低第一级转子10和第二级转子20之间 的过盈 量， 此时第二级转子20为被压转子， 第一级转子10为承压转子。 0028 在安装过程中， 由于两转子的接触而发生热传导， 从而导致两转子 止口间的接触 状态从间隙逐渐恢复至过盈。 0029 通过在有限元分析软件中对转子进行结构建模， 并在模型中输入上 述参数或属 性以及热传导时间(即装配时间)， 即可得到使被压转子的 止口消除过盈所需的温差。 0

12、030 S2、 根据止口尺寸、 材料导热系数、 温差及装配时间计算止口摩擦 力变化情况， 并 得到使止口端面保持贴合所需的压装力下限。 0031 在上述条件下获得的压装力下限， 即为安装转子过程中的最小压装 力。 0032 S3、 根据被压转子的边界条件及自身的强度特性等计算转子所能够 承受的压装 力上限。 0033 当被压转子被施加压力而克服两转子间摩擦力时， 若施加的压装力 过大， 则会破 坏转子结构。 为了防止上述情况发生， 本申请则根据承压 及被压转子的受压及支撑部位等 说明书 2/3 页 4 CN 111734495 A 4 边界条件及自身的强度特性等确定了转 子所能够承受的压装力上

13、限。 0034 S4、 根据确定的压装力下限及压装力上限选取合适的施加于被压转 子上的压装 力。 0035 为了准确、 快速的将被压转子压装完毕， 在本申请中， 实际使用的 压装力设定在 介于1倍的压装力下限至3倍的压装力下限之间， 而由于实 际施加的压装力应当介于压装 力下限和压装力上限之间(可以为压装力 下限， 但不可以为压装力上限)， 因此压装力上限 至少应大于3倍的压装 力下限。 当压装力上限不足3倍的压装力下限时， 实际施加的压装力 设定 在介于1倍的压装力下限至压装力上限之间。 0036 S5、 根据上述计算结果， 改变被压转子的温度， 使用压装设备在规 定时间(装配时 长)内和选

14、取的压装力大小对转子进行加载装配， 使止 口完成装配， 直到被压转子恢复至 常温。 0037 S6、 在保持压装力大小的情况下， 通过连接件按要求拧紧被压转子 与承压转子之 间的螺栓组件。 0038 S7、 最后， 释放施加在被压转子上的压装力， 即完成了转子的压装。 0039 本申请的转子压装方法可以避免转子因装配、 螺栓拧紧影响而产生 倾斜， 还可以 降低螺栓组中各螺栓预紧力的分散度。 0040 以上所述， 仅为本申请的具体实施方式， 但本申请的保护范围并不 局限于此， 任 何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内， 可轻易想到的变化或替换， 都 应涵盖在本申请的保护范围之内。 因此， 本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围 为准。 说明书 3/3 页 5 CN 111734495 A 5 图1 说明书附图 1/2 页 6 CN 111734495 A 6 图2 说明书附图 2/2 页 7 CN 111734495 A 7