壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖尺寸控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種尺寸控制方法，尤其是一種小型壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片葉尖尺寸控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]小型發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，一般采用T形環(huán)榫槽結(jié)構(gòu)連接轉(zhuǎn)子葉片與轉(zhuǎn)子輪盤，如圖1所示。該種結(jié)構(gòu)由于葉片榫頭、輪盤榫槽公差累積等原因，裝配時(shí)，榫頭、榫槽間會(huì)存在間隙H，而且不同的葉片榫頭與榫槽之間的間隙不一致，在裝配狀態(tài)下完成轉(zhuǎn)子葉尖磨削后，葉尖直徑一致，但工作狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子葉片受離心力作用下甩出，消除了榫頭榫槽間隙，但因初始間隙不同，各個(gè)葉片伸長量不同(一般最大伸長量約為0.2mm?0.3mm)。所以，首次試車后，必然出現(xiàn)部分轉(zhuǎn)子葉片葉尖伸長，刮磨轉(zhuǎn)子外環(huán)石墨的情況，從而造成部分轉(zhuǎn)子葉片葉尖間隙增大，有的可達(dá)設(shè)計(jì)間隙的2倍，如設(shè)計(jì)間隙0.2mm?0.4mm，間隙增大后可達(dá)0.4_?0.7_，最終導(dǎo)致壓氣機(jī)損失增大，壓氣機(jī)效率、壓比下降，因此需要研究一種方法，對(duì)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖尺寸進(jìn)行控制，保證首次試車過程中，葉尖直徑基本不變，從而保證壓氣機(jī)效率和壓比，進(jìn)而提高發(fā)動(dòng)整機(jī)效率和氣動(dòng)性能。
[0003]目前該問題主要有3種解決方案:
I提高榫頭、榫槽精度要求。該方法執(zhí)行難度很大，榫頭、榫槽配合面為小圓弧面，葉片尺寸小，加工精度受加工條件、設(shè)備和零件自身結(jié)構(gòu)限制，而且即使精度提高到極限，公差累積也難以避免，因此，該方法難以徹底解決葉尖伸長問題；同時(shí)提高榫頭、榫槽加工精度后，由于轉(zhuǎn)子葉片裝配時(shí)需要榫頭在T形環(huán)榫槽內(nèi)周向竄動(dòng)，還會(huì)導(dǎo)致壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片裝配十分困難；
Π利用高速磨床磨削。采用高速磨床磨削方法加工轉(zhuǎn)子葉尖尺寸。該方法要求磨床轉(zhuǎn)速達(dá)到每分鐘3萬多轉(zhuǎn)，該狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子葉片在離心力作用下已甩出，榫頭與榫槽已基本貼合，消除了裝配時(shí)榫頭榫槽間隙，從而可以保證工作狀態(tài)下葉片葉尖直徑不再伸長，再對(duì)伸長的葉尖進(jìn)行磨削，從根本上解決這一問題。但該高速磨床采購成本高達(dá)數(shù)百萬，為單一產(chǎn)品工序采購高成本設(shè)備，費(fèi)用太高，經(jīng)濟(jì)效益差，難以實(shí)施；
m首次試車后磨削轉(zhuǎn)子葉尖直徑。該方法在首次試車后，轉(zhuǎn)子葉片已經(jīng)伸長的狀態(tài)下再次進(jìn)行磨削。該方法需要同時(shí)對(duì)刮磨的工作環(huán)進(jìn)行重新噴涂，而且首次試車過程中，壓氣機(jī)效率降低。重復(fù)試車、重新噴涂工作環(huán)均浪費(fèi)大量資源，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)交付進(jìn)度影響很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)小型發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片葉尖尺寸控制，保證新品發(fā)動(dòng)機(jī)試車過程中壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片葉尖尺寸穩(wěn)定，不伸長，從而保證壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙均勻可控，提高壓氣機(jī)效率和壓比。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖尺寸控制方法，包括以下步驟:
I準(zhǔn)備: 組裝壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子各部件；
準(zhǔn)備一臺(tái)動(dòng)力設(shè)備，所述的動(dòng)力設(shè)備的最高轉(zhuǎn)速應(yīng)大于或等于壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的額定轉(zhuǎn)速；
設(shè)計(jì)并制造連接工裝，所述的連接工裝可將動(dòng)力設(shè)備的輸出扭矩傳遞給壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸，并帶動(dòng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；
2動(dòng)平衡:將連接工裝與壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子連接，然后進(jìn)行動(dòng)平衡，直至動(dòng)平衡量達(dá)到指標(biāo)要求；
3連接:將動(dòng)平衡結(jié)束的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與連接工裝與動(dòng)力設(shè)備連接，并保證連接后的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與動(dòng)力設(shè)備的輸出軸同軸；
4消除榫頭與榫槽間隙:啟動(dòng)動(dòng)力設(shè)備，帶動(dòng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子在額定的工作轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)不少于10分鐘；同時(shí)整個(gè)過程對(duì)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)振動(dòng)值超過指標(biāo)要求時(shí)，應(yīng)立刻停止動(dòng)力設(shè)備，然后將動(dòng)力設(shè)備分離后，進(jìn)行第2、3步驟；
5測量:測量所有葉片的伸長量，若伸長量均在允許范圍內(nèi)，則進(jìn)行第8步驟，若有的伸長量超過允許范圍的，進(jìn)行下一步；
6磨削:對(duì)伸長量超過許用值的葉片進(jìn)行磨削直至葉片總長度符合要求；
7驗(yàn)證:重復(fù)第3-5步驟，對(duì)伸長量超過許用值的葉片進(jìn)行磨削，直至所有葉片在離心旋轉(zhuǎn)后的伸長量均在允許范圍內(nèi)；
8結(jié)束。
[0006]所述的動(dòng)力設(shè)備為超轉(zhuǎn)試驗(yàn)器;所述的磨削使用的設(shè)備為普通磨床。
[0007]本發(fā)明借用動(dòng)力設(shè)備，如超轉(zhuǎn)試驗(yàn)器模擬發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，使壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，利用離心力將轉(zhuǎn)子葉片甩出，消除榫頭和榫槽間隙，保證榫頭和榫槽貼合，此時(shí)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子各轉(zhuǎn)子葉片通過數(shù)十個(gè)葉片緣板之間以及榫頭和榫槽邊的復(fù)雜受力作用，重新完成受力平衡，然后再用普通磨床進(jìn)行磨削，由于磨削時(shí)徑向力很小，因此磨削后，榫頭和榫槽貼合狀態(tài)不再改變。工作時(shí)，由于榫頭榫槽已經(jīng)消除了裝配間隙，因此轉(zhuǎn)子葉尖不會(huì)產(chǎn)生較大變化，葉尖尺寸穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)個(gè)別葉片伸長刮磨壓氣機(jī)匣石墨的情況，從而保證了壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖工作間隙，減小了葉尖間隙損失，提高了壓氣機(jī)效率和壓比。本發(fā)明具有成本低、方法簡單、容易執(zhí)行、效率高、效果好等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0008]圖1為壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片榫頭與榫槽示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖尺寸控制方法，包括以下步驟:
I準(zhǔn)備:
組裝壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子各部件；
準(zhǔn)備一臺(tái)動(dòng)力設(shè)備，所述的動(dòng)力設(shè)備的最高轉(zhuǎn)速應(yīng)大于或等于壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的額定轉(zhuǎn)速；
設(shè)計(jì)并制造連接工裝，所述的連接工裝可將動(dòng)力設(shè)備的輸出扭矩傳遞給壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸，并帶動(dòng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)； 2動(dòng)平衡:將連接工裝與壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子連接，然后進(jìn)行動(dòng)平衡，直至動(dòng)平衡量達(dá)到指標(biāo)要求；
3連接:將動(dòng)平衡結(jié)束的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與連接工裝與動(dòng)力設(shè)備連接，并保證連接后的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與動(dòng)力設(shè)備的輸出軸同軸；
4消除榫頭與榫槽間隙:啟動(dòng)動(dòng)力設(shè)備，帶動(dòng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子在額定的工作轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)不少于10分鐘；同時(shí)整個(gè)過程對(duì)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)振動(dòng)值超過指標(biāo)要求時(shí)，應(yīng)立刻停止動(dòng)力設(shè)備，然后將動(dòng)力設(shè)備分離后，進(jìn)行第2、3步驟；
5測量:測量所有葉片的伸長量，若伸長量均在允許范圍內(nèi)，則進(jìn)行第8步驟，若有的伸長量超過允許范圍的，進(jìn)行下一步；
6磨削:對(duì)伸長量超過許用值的葉片進(jìn)行磨削直至葉片總長度符合要求；
7驗(yàn)證:重復(fù)第3-5步驟，對(duì)伸長量超過許用值的葉片進(jìn)行磨削，直至所有葉片在離心旋轉(zhuǎn)后的伸長量均在允許范圍內(nèi)；
8結(jié)束。
[0010]所述的動(dòng)力設(shè)備為超轉(zhuǎn)試驗(yàn)器;所述的磨削使用的設(shè)備為普通磨床。
實(shí)施例
[0011]某小型航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子，工作時(shí)動(dòng)平衡量不大于1g.mm，最高轉(zhuǎn)速為36000轉(zhuǎn)/分，最大振動(dòng)量為0.06mm，轉(zhuǎn)子葉尖直徑公差為(0-0.06)，壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖尺寸的具體控制方法為:
I準(zhǔn)備:
組裝壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子各部件；
準(zhǔn)備一臺(tái)動(dòng)力設(shè)備，所述的動(dòng)力設(shè)備為德國申克BI2U超轉(zhuǎn)試驗(yàn)器，最高轉(zhuǎn)速為50000轉(zhuǎn)/分；
設(shè)計(jì)并制造連接工裝，所述的連接工裝可將動(dòng)力設(shè)備的輸出扭矩傳遞給壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸，并帶動(dòng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；
2動(dòng)平衡:將連接工裝與壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子連接，然后進(jìn)行動(dòng)平衡，動(dòng)平衡后，前后兩支點(diǎn)不平衡量分別為9g.mm、8g.mm;
3連接:將動(dòng)平衡結(jié)束的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與連接工裝與動(dòng)力設(shè)備連接，并保證連接后的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與動(dòng)力設(shè)備的輸出轉(zhuǎn)子同軸；
4消除間隙:啟動(dòng)動(dòng)力設(shè)備，帶動(dòng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子在額定的工作轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)8分鐘；同時(shí)整個(gè)過程對(duì)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控，振動(dòng)值均在要求范圍內(nèi)；
5測量:測量所有葉片的伸長量；
試驗(yàn)后各級(jí)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子變化量如下:
I級(jí)79片葉片全部伸長:變化量0.1mm?0.24mm;
2級(jí)87片葉片伸長82片:變化量0.02mm?0.20mm;不變5片；
3級(jí)91片葉片全部伸長:變化量0.02mm?0.24mm；
4級(jí)92片葉片伸長64片:變化量0.02mm?0.20mm;縮短2片，0.02mm?0.06mm，不變26片； 5級(jí)85片葉片伸長83片:變化量0.0lmm?0.20mm;不變I片；
6級(jí)71片葉片伸長44片:變化量0.02mm?0.24mm;不變27片；
6磨削:對(duì)伸長量超過許用值的葉片通過普通磨床進(jìn)行磨削直至葉片總長度符合要求；7驗(yàn)證:重復(fù)第3-5步驟，所有葉片在離心旋轉(zhuǎn)后的伸長量均在允許范圍內(nèi)；8結(jié)束。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖尺寸控制方法，其特征是，所述的方法包括以下步驟: 1)準(zhǔn)備: 組裝壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子各部件； 準(zhǔn)備一臺(tái)動(dòng)力設(shè)備，所述的動(dòng)力設(shè)備的最高轉(zhuǎn)速應(yīng)大于或等于壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的額定轉(zhuǎn)速； 設(shè)計(jì)并制造連接工裝，所述的連接工裝可將動(dòng)力設(shè)備的輸出扭矩傳遞給壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸，并帶動(dòng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)； 2)動(dòng)平衡:將連接工裝與壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子連接，然后進(jìn)行動(dòng)平衡，直至動(dòng)平衡量達(dá)到指標(biāo)要求； 3)連接:將動(dòng)平衡結(jié)束的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與連接工裝與動(dòng)力設(shè)備連接，并保證連接后的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與動(dòng)力設(shè)備的輸出軸同軸； 4)消除榫頭與榫槽間隙:啟動(dòng)動(dòng)力設(shè)備，帶動(dòng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子在額定的工作轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)不少于10分鐘；同時(shí)整個(gè)過程對(duì)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)振動(dòng)值超過指標(biāo)要求時(shí)，應(yīng)立刻停止動(dòng)力設(shè)備，然后將動(dòng)力設(shè)備分離后，進(jìn)行第2)、3)步驟； 5)測量:測量所有葉片的伸長量，若伸長量均在允許范圍內(nèi)，則進(jìn)行第8)步驟，若有的伸長量超過允許范圍的，進(jìn)行下一步； 6)磨削:對(duì)伸長量超過許用值的葉片進(jìn)行磨削直至葉片總長度符合要求； 7)驗(yàn)證:重復(fù)第3)至5)步驟，對(duì)伸長量超過許用值的葉片進(jìn)行磨削，直至所有葉片在離心旋轉(zhuǎn)后的伸長量均在允許范圍內(nèi)； 8)結(jié)束。2.如權(quán)利要求1所述的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖尺寸控制方法，其特征是，所述的動(dòng)力設(shè)備為超轉(zhuǎn)試驗(yàn)器。3.如權(quán)利要求1所述的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖尺寸控制方法，其特征是，所述的磨削使用的設(shè)備為普通磨床。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖尺寸控制方法，借用動(dòng)力設(shè)備，使壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，利用離心力將轉(zhuǎn)子葉片甩出，消除榫頭和榫槽間隙，然后再用普通磨床進(jìn)行磨削，由于磨削時(shí)徑向力很小，因此磨削后，榫頭和榫槽貼合狀態(tài)不再改變。本發(fā)明保證了壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖工作間隙，減小了葉尖間隙損失，提高了壓氣機(jī)效率和壓比，具有成本低、方法簡單、容易執(zhí)行、效率高、效果好等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】F04D29/26
【公開號(hào)】CN105570187
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510939411
【發(fā)明人】賀健, 孫東文, 唐麗, 王學(xué)斌, 陳玉英, 陶江, 羅玉權(quán), 姜忠立, 崔柏慧, 趙冬來, 陳文鑫
【申請(qǐng)人】哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年12月11日