动平衡试验工装夹具的制作方法

本发明涉及动平衡试验装置领域，特别地，涉及一种动平衡试验工装夹具。

背景技术：

动力低压二级盘是航空发动机的重要构件部分，随着科学技术的发展，航空发动机的性能不断提升，需要对动力低压二级盘进行动平衡试验，现有技术中，没有相关的动平衡试验工装夹具装夹动力低压二级盘进行动平衡试验。

拟采用卧式低速动平衡机进行动平衡试验，设备为卧式，有一对硬支承摆架，承载重量有要求，且由于动力低压二级盘的结构属于柔性和刚性混合体，进行低速动平衡试验时，设计的试验平衡工装夹具要求精度相当高。因此，低速动平衡工装需要解决现有存在的四个主要技术难题：(1)需解决低速动平衡工装与低压二级盘间的连接、定位问题；(2)需解决低速动平衡机承载重量的问题；(3)需解决驱动系统与低压二级盘间的安装、连接问题；(4)由于动平衡试验工装夹具的精度要求非常高，从而需解决试验工装移动和保管方面的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种动平衡试验工装夹具，以解决现有技术中没有相关的动平衡试验工装夹具装夹动力低压二级盘进行动平衡试验的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种动平衡试验工装夹具，用于装夹第一低压二级盘和第二低压二级盘后连接至动平衡试验设备上，动平衡试验设备包括相对设置的一对支承摆架，第一低压二级盘包括第一涡轮盘，第一涡轮盘的轮轴上装设有第一轴承，第二低压二级盘包括第二涡轮盘，第二涡轮盘的轮轴上装设有第二轴承，动平衡试验工装夹具包括：芯轴，用于沿轴向相对安装第一低压二级盘和第二低压二级盘，且芯轴和装设于其外圆上的第一低压二级盘和第二低压二级盘构成低压二级盘转子组合；支撑底架，用于悬挂支承于两个支承摆架上，低压二级盘转子组合通过第一轴承和第二轴承转动支承于支撑底架上；第一限位组件，分设于低压二级盘转子组合的两侧，用于分别抵顶第一低压二级盘的排气端和第二低压二级盘的排气端，用于对第一低压二级盘和第二低压二级盘沿芯轴的轴向限位。

进一步地，芯轴第一端的外圆上设有用于与第一低压二级盘内孔中的内花键匹配的外花键，其相对设置的第二端的外圆上设有外螺纹；第一限位组件包括用于抵顶第一低压二级盘排气端端部的止挡部件、用于抵顶第二低压二级盘排气端端部的锁紧构件；止挡部件连接于支撑底架上，锁紧构件螺纹连接于芯轴第二端的外圆上。

进一步地，动平衡试验工装夹具还包括第二限位组件，第二限位组件连接于支撑底架上，用于抵顶芯轴第二端端部以对芯轴沿轴向进行限位。

进一步地，支撑底架包括用于支承第一轴承的第一支承轴颈、用于支承第二轴承的第二支承轴颈，第一支承轴颈和第二支承轴颈用于分别悬挂支承于两个支承摆架上；止挡部件连接于第一支承轴颈上；第二限位组件连接于第二支承轴颈上。

进一步地，各支承摆架包括水平设置且剖面为弧线的支承弧面；第一支承轴颈和第二支承轴颈均呈半圆筒状，且第一支承轴颈和第二支承轴颈的外环面为与对应设置的支承弧面匹配的弧面；止挡部件连接于第一支承轴颈的内环面上，第二限位组件连接于第二支承轴颈的内环面上；第一轴承的外环支承于第一支承轴颈的内环面上，第二轴承的外环支承于第二支承轴颈的内环面上。

进一步地，动平衡试验工装夹具还包括用于将第一轴承和第二轴承外露部分包纳的第一压环和第二压环，以用于防止第一轴承和第二轴承沿径向窜动；第一压环包纳于第一轴承的外环上且与第一支承轴颈相连；第二压环包纳于第二轴承的外环上且与第二支承轴颈相连。

进一步地，支撑底架还包括用于安装第一支承轴颈和第二支承轴颈的安装支座，安装支座上设有用于容置第一低压二级盘和第二低压二级盘的容置槽；第一支承轴颈和第二支承轴颈分别固定连接于安装支座上。

进一步地，安装支座包括用于安装第一支承轴颈的第一支板、用于安装第二支承轴颈的第二支板，第一支板和第二支板之间设有多组用于连接两者的连接杆件；第一支板和第二支板之间的间隙构成容置槽。

进一步地，连接杆件包括两端分别与第一支板和第二支板相连的拉杆、装设于拉杆的外圆上且两端分别抵顶第一支板和第二支板的定距筒、装设于拉杆两端的外圆上用于锁紧拉杆的两组锁紧件。

进一步地，第一支板的顶部设有内凹的用于安装第一支承轴颈的第一安装槽，第一支板的底部设有供其竖直放置的第一水平面；第二支板的顶部设有内凹的用于安装第二支承轴颈的第二安装槽，第二支板的底部设有供其竖直放置的第二水平面。

本发明具有以下有益效果：

本发明的动平衡试验工装夹具中，包括芯轴，通过芯轴可将第一低压二级盘和第二低压二级盘沿轴向相对安装；还包括第一限位组件，通过第一限位组件对第一低压二级盘和第二低压二级盘沿芯轴的轴向进行限位，从而即可将第一低压二级盘和第二低压二级盘安装固定于芯轴上，不仅解决第一低压二级盘和第二低压二级盘两者间的连接问题，且还解决动平衡试验工装夹具与低压二级盘间的连接问题，并达到结构简单、方便制造的效果。还包括支撑底架，低压二级盘转子组合通过第一轴承和第二轴承转动支承于支撑底架上，从而解决动平衡试验工装夹具与低压二级盘转子组合间的定位问题。并通过支撑底架，将装夹有第一低压二级盘和第二低压二级盘的动平衡试验工装夹具连接至动平衡试验设备上，解决试验工装夹具与动平衡试验设备的连接问题，且本发明的动平衡试验工装夹具定位可靠、精度高，结构简单，操作方便、安全，试验过程稳定、可靠，符合发动机的试验要求。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是低压二级盘转子组合的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的动平衡试验工装夹具装夹第一低压二级盘和第二低压二级盘时的结构示意图；

图3是图2的左视结构示意图；

图4是图2中第一支承轴颈的剖视结构示意图；

图5是图4的左视结构示意图；

图6是图2中第二支承轴颈的剖视结构示意图；

图7是图6的右视结构示意图；

图8是第2中第一支板的主视结构示意图；

图9是图2中第一压环的主视结构示意图；

图10是图2中第二压环的主视结构示意图。

图例说明

10、第一低压二级盘；11、第一轴承；20、第二低压二级盘；21、第二轴承；30、芯轴；40、支撑底架；41、第一支承轴颈；42、第二支承轴颈；43、安装支座；430、容置槽；431、第一支板；4310、第一水平面；432、第二支板；4320、第二水平面；433、连接杆件；4331、拉杆；4332、定距筒；4333、锁紧件；434、吊环；50、第一限位组件；51、止挡部件；52、锁紧构件；60、第二限位组件；70、第一压环；80、第二压环。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1至3，本发明的优选实施例提供了一种动平衡试验工装夹具，用于装夹第一低压二级盘10和第二低压二级盘20后连接至动平衡试验设备(图未示)上，动平衡试验设备包括相对设置的一对支承摆架(图未示)，第一低压二级盘10包括第一涡轮盘，第一涡轮盘的轮轴上装设有第一轴承11，第二低压二级盘20包括第二涡轮盘，第二涡轮盘的轮轴上装设有第二轴承21，动平衡试验工装夹具包括：芯轴30，用于沿轴向相对安装第一低压二级盘10和第二低压二级盘20，且芯轴30和装设于其外圆上的第一低压二级盘10和第二低压二级盘20构成低压二级盘转子组合。还包括支撑底架40，用于悬挂支承于两个支承摆架上，低压二级盘转子组合通过第一轴承11和第二轴承21转动支承于支撑底架40上。还包括第一限位组件50，分设于低压二级盘转子组合的两侧，用于分别抵顶第一低压二级盘10的排气端和第二低压二级盘20的排气端，用于对第一低压二级盘10和第二低压二级盘20沿芯轴30的轴向限位。

本发明的动平衡试验工装夹具中，包括芯轴30，通过芯轴30可将第一低压二级盘10和第二低压二级盘20沿轴向相对安装；还包括第一限位组件50，通过第一限位组件50对第一低压二级盘10和第二低压二级盘20沿芯轴30的轴向进行限位，从而即可将第一低压二级盘10和第二低压二级盘20安装固定于芯轴30上，不仅解决第一低压二级盘10和第二低压二级盘20两者间的连接问题，且还解决动平衡试验工装夹具与低压二级盘间的连接问题，并达到结构简单、方便制造的效果。还包括支撑底架40，低压二级盘转子组合通过第一轴承11和第二轴承21转动支承于支撑底架40上，从而解决动平衡试验工装夹具与低压二级盘转子组合间的定位问题。并通过支撑底架40，将装夹有第一低压二级盘10和第二低压二级盘20的动平衡试验工装夹具连接至动平衡试验设备上，解决试验工装夹具与动平衡试验设备的连接问题，且本发明的动平衡试验工装夹具定位可靠、精度高，结构简单，操作方便、安全，试验过程稳定、可靠，符合发动机的试验要求。

可选地，如图2所示，芯轴30第一端的外圆上设有用于与第一低压二级盘10内孔中的内花键匹配的外花键，其相对设置的第二端的外圆上设有外螺纹。第一限位组件50包括用于抵顶第一低压二级盘10排气端端部的止挡部件51、用于抵顶第二低压二级盘20排气端端部的锁紧构件52。止挡部件51连接于支撑底架40上，锁紧构件52螺纹连接于芯轴30第二端的外圆上。通过芯轴30外圆上外花键与第一低压二级盘10内孔中内花键的配合，实现对第一低压二级盘10和第二低压二级盘20沿径向进行限位，再通过止挡部件51和锁紧构件52的作用，实现对第一低压二级盘10和第二低压二级盘20沿轴向进行限位，从而使第一低压二级盘10和第二低压二级盘20固定装设于芯轴30上。

本具体实施例中，如图2所示，止挡部件51包括竖直设置且与支撑底架40固定连接的支条，支条上装设有绕竖直轴转动设置的第一止动环，第一止动环的外环壁抵顶第一低压二级盘10排气端的端面。锁紧构件52包括与芯轴30外圆上的外螺纹匹配的锁紧螺母，该锁紧螺母的端面抵顶第二低压二级盘20排气端的端面。

进一步地，为防止芯轴30沿轴向窜动，本优选方案中，如图2所示，动平衡试验工装夹具还包括第二限位组件60，第二限位组件60连接于支撑底架40上，用于抵顶芯轴30第二端端部以对芯轴30沿轴向进行限位。本具体实施例中，第二限位组件60包括竖直设置且与支撑底架40固定连接的安装板，安装板上装设有绕竖直轴转动设置的第二止动环，芯轴30第二端的端部抵顶第二止动环的外环面。

可选地，如图4-7所示，支撑底架40包括用于支承第一轴承11的第一支承轴颈41、用于支承第二轴承21的第二支承轴颈42，第一支承轴颈41和第二支承轴颈42用于分别悬挂支承于两个支承摆架上。止挡部件51连接于第一支承轴颈41上。第二限位组件60连接于第二支承轴颈42上。

本具体实施例中，如图4和图6所示，各支承摆架包括水平设置且剖面为弧线的支承弧面。第一支承轴颈41和第二支承轴颈42均呈半圆筒状，且第一支承轴颈41和第二支承轴颈42的外环面为与对应设置的支承弧面匹配的弧面，从而使第一支承轴颈41和第二支承轴颈42稳定支靠于动平衡试验设备上，进而提高动平衡试验的稳定性和试验精度。止挡部件51连接于第一支承轴颈41的内环面上，第二限位组件60连接于第二支承轴颈42的内环面上。第一轴承11的外环支承于第一支承轴颈41的内环面上，第二轴承21的外环支承于第二支承轴颈42的内环面上。由于动平衡试验设备的驱动系统为皮带驱动系统，当第一支承轴颈41和第二支承轴颈42均呈半圆筒状时，第一轴承11和第二轴承21支承于对应设置的第一支承轴颈41和第二支承轴颈42中时，将部分外露，从而便于将驱动系统的皮带绕设于第一低压二级盘10或第二低压二级盘20的轮轴上，以解决存在的驱动系统与低压二级盘间的连接、安装问题。

优选地，如图2所示，由于第一轴承11和第二轴承21支承于对应设置的第一支承轴颈41和第二支承轴颈42中时，将部分外露，从而为防止第一轴承11和第二轴承21试验时沿径向窜动，从而影响试验精度，本优选方案中，动平衡试验工装夹具还包括用于将第一轴承11和第二轴承21外露部分包纳的第一压环70和第二压环80，以用于防止第一轴承11和第二轴承21沿径向窜动。第一压环70包纳于第一轴承11的外环上且与第一支承轴颈41相连。第二压环80包纳于第二轴承21的外环上且与第二支承轴颈42相连。

进一步地，再结合图9和图10所示，第一压环70和第二压环80两者均呈圆弧状，且第一压环70和第二压环80两者的两端分别与对应设置的第一支承轴颈41和第二支承轴颈42固定。

可选地，如图2所示，支撑底架40还包括用于安装第一支承轴颈41和第二支承轴颈42的安装支座43，安装支座43上设有用于容置第一低压二级盘10和第二低压二级盘20的容置槽430。第一支承轴颈41和第二支承轴颈42分别固定连接于安装支座43上。

进一步地，安装支座43包括用于安装第一支承轴颈41的第一支板431、用于安装第二支承轴颈42的第二支板432，第一支板431和第二支板432之间设有多组用于连接两者的连接杆件433。第一支板431和第二支板432之间的间隙构成容置槽430。由于动平衡试验设备的支承摆架有承载重量的要求，本发明中，通过第一支板431、第二支板432及连接两者的多组连接杆件433组合成整体结构的安装支座43，相比一体式结构的支座，其不仅结构简单、方便制造和修理，更重要的是，在保证本发明试验工装夹具刚性的同时，可有效减轻试验工装夹具的重量，满足动平衡试验设备的支承要求，解决低速动平衡机承载重量的技术问题。

本具体实施例中，如图8所示，第一支板431和第二支板432两者的结构相同。第一支板431的顶部设有内凹的用于安装第一支承轴颈41的第一安装槽，第一支板431的底部设有供其竖直放置的第一水平面4310。第二支板432的顶部设有内凹的用于安装第二支承轴颈42的第二安装槽，第二支板432的底部设有供其竖直放置的第二水平面4320。由于第一支板431和第二支板432两者的底端各设有第一水平面4310和第二水平面4320，从而方便将第一支板431和第二支板432放在平板上保管，即能保证试验数据的正确性，又不会使它变形及精度的降低，从而解决试验工装夹具保管方便的问题。再结合图2和图3所示，第一支承轴颈41和第二支承轴颈42两者的外环面上各设有沿周向延伸连接凸缘，第一支承轴颈41支承于第一安装槽中，且第一支承轴颈41通过其外环面上的连接凸缘与第一支板431的外侧壁固定连接，同样的，第二支承轴颈42支承于第二安装槽中，且第二支承轴颈42通过其外环面上的连接凸缘与第二支板432的外侧壁固定连接。

进一步地，如图3所示，安装支座43还包括分别连接于第一支板431和第二支板432上的两根吊环434，便于试验工装夹具的吊装和运输，解决试验工装夹具移动吊装的问题。

本具体实施例中，如图2和图3所示，多组连接杆件433沿第一支板431和第二支板432的周向依次间隔设置。各组连接杆件433包括两端分别与第一支板431和第二支板432相连的拉杆4331、装设于拉杆4331的外圆上且两端分别抵顶第一支板431和第二支板432的定距筒4332、装设于拉杆4331两端的外圆上用于锁紧拉杆4331的两组锁紧件4333。各锁紧件4333包括装设于拉杆4331外圆上的垫圈和锁紧螺母。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。