某研制机低压涡轮转子装配工艺改进

　　摘要：航空发动机转子结构是多样的，结构特性则决定平衡工艺路线，传统航空发动机转子根据其支承方式大体分为一般结构转子的动平衡和外部悬转子的动平衡两种，根据转子相应的结构来选择平衡方法。根据转子相应的结构来选择平衡方法。该转子结构复杂，影响实现平衡过程的因素多，需要针对该转子的特殊结构来完成平衡工艺方法制定及工装结构设计。

　　关键词：航空发动机；动平衡；低压涡轮转子；特殊结构；工装设计

　　引言

　　航空发动机装配工艺中，最重要的一个工艺就是动平衡工艺，航空转子动平衡工作是保证航空发动机转子正常运转的必要工作，转子的不平衡量偏大在转子高速运转状态下会产生大的离心力，而这种离心力则会造成发动机的振动，所以动平衡工作也是控制发动机振动的一种重要工艺。转子动平衡的实现，要取决于转子自身的结构，所以要实现一个转子动平衡过程，准确地实现平衡技术条件，要考虑的方面很多。传统发动机转子一般结构较为简单，多数可用转子本身的支点轴承进行支承，这样可以更好的接近发动机支承状态，这样可以使平衡前装配的难度降低。部分转子由于结构原因要适当改变支承方案和动平衡的方案，以保证能有效的校正其不平衡量。一般要采用特殊的工艺方法，适当转换转子的支承位置，调整其支承方案，保证有效的采集动不平衡数据并根据数据进行校正，达到最终完成转子动平衡的目的。

　　1 研究目标

　　1.1 任务来源

　　该课题为某研制发动机低压涡轮转子动平衡工艺研究，课题主要来源于某科研发动机的工艺准备任务。对于设计图纸的工艺分析时，发现由于转子结构的特殊性，而无法用传统的方法实现转子的动平衡，必须考虑采用其他合理有效的方案来满足其设计要求。这也需要针对该组件结构和其他成熟的动平衡方法，合理的借鉴和针对性分析论证动平衡方案，针对动平衡方案设计合理的工艺装备，完成其动平衡工艺准备，最终完成工艺研究工作。

　　1.2 设计要求

　　根据图纸可知，转子长轴单盘结构，单盘前后共有两个支点，即四支点和五支点，其中四支点轴承为滚子轴承且仅装配轴承外套，轴承外套预先装配在轴承座内，五支点轴承为滚子轴承，但由于五支点轴承位置内缩与封严环组件内侧，即若需要以五支点轴承进行支承，则要考虑支承点的变化。同样由于四支点位置的特殊结构且距离五支点较近，不能实现带轴转子的动平衡，所以另外的支点应考虑长轴的周端，轴端自身无支承位置，所以需要选择适合的支承位置和设计适用的工艺装备来完成起支承方案的确定。

　　动平衡要求平衡转速不低于1300r/min。装叶片前先对转子进行动平衡，找出轻、重点，排列各级叶片的位置，把转子不平衡量消除在400g·cm范围内。加装平衡块消除不平衡量，使两修正面的残余不平衡量不超过17g·cm。

　　1.3 零件类型

　　某研制发动机低压涡轮转子属于典型的低压涡轮转子结构，为一级涡轮，从动平衡方面考虑，该发动机动平衡方案参照一般发动机低压涡轮转子动平衡支承方案进行，并对相应的平衡用工艺装备进行结构设计。

　　根据某研制发动机低压涡轮转子的结构，其动平衡用工艺装备设计从以下几个方面考虑。

　　1.3.1 转子的支承方案，确定完成转子的支承方案，要根据支承位置设计一定结构的工装，来完成转子在平衡机上的支承，结合太行发动机低压涡轮结构和支承方案选择轴颈前端及五支点轴承位置作为支承位置，但由于五支点轴承位置缩进封严盘内，所以要考虑通过设计的工装来进一步实现其支承点，另外还要考虑与平衡机支承位置相配合的情况，选用鞍型座或者选用滚轮架支承。

　　1.3.2 工装结构的设计，工装结构要考虑与机件结构相辅相成，所以要根据机件的具体结构，来考虑工装的结构，另外还要考虑工装的传动方式及定位面的选择。

　　1.3.3 设计参数的制定，平衡用工装设计参数主要有几个方面，一是与装配位置的配合要求，即根据定位和装配情况选择合理的配合尺寸；二是加工尺寸，要根据装配结构和动平衡机承载方式，选用合理的尺寸和公差，保证定位和装配要求，另外要给出合理的表面粗糙度、跳动、圆度、同轴度等要求，平衡工装的这些参数直接影响动平衡的结果的准确性。

　　2 设计论证与结构分析

　　根据前面某研制发动机发动机低压涡轮转子的结构特性分析，主要涉及两个方面的工艺装备设计。

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