一种平衡工装的制作方法

1.本发明涉及一种平衡工装。


背景技术：

2.现有航空发动机一般采用单转子、双转子或者三转子结构，无论哪种结构都包含众多的不同尺寸的盘、鼓筒、盘鼓、锥筒、转子组件等内部结构。为了降低航空发动机发生振动的概率，在航空发动机装配过程中，这些零组件都需要进行平衡并对其剩余不平衡量进行有效控制，一般要求平衡精度等级在g2～g6.4之间。同时，为了避免产生较大的平衡测量误差，用于支撑和平衡上述发动机零组件的平衡夹具也需要进行平衡并控制其剩余不平衡量，一般要求夹具的剩余不平衡量至少为被平衡对象的五分之一以内。目前一般采用一个零件配一个平衡夹具或者采用在平衡夹具上换装不同转接件来实现不同零件的平衡，如果零件数量多或者零件尺寸有差异，则配用的夹具数量也多，且平衡之前的夹具调试工作量大，导致夹具成本高、平衡工作效率低。
3.如公告号为cn206216558u的实用新型申请公开了一种平衡夹具，采用在端面设立三点压紧、柱面设定三圆柱定心的方式实现转子盘的平衡，如图1示出了该平衡夹具的示意图，其包括，多个支撑柱91、多个固定定位柱92以及可调定位柱93。多个固定定位柱92和可调定位柱93用于共同限定定位面，以使被平衡对象定位，多个支撑柱91用于共同支撑被平衡对象。工装自身的不平衡量通过平衡盘侧面的配重螺钉94来消除。
4.如图2示出了一种低压涡轮转子的示意图，低压涡轮转子由多级盘片95组成，各级盘片95的直径大小不一，且相邻涡轮盘连接处96的连接孔数量无法被3整除。根据三点确立一个平面的原理，一般盘片静平衡工装只需要设计三个定位圆柱即可确定圆心，实现涡轮盘与平衡机旋转轴同轴。由于采用无法被3整除孔均布的方式，设定三个大致均布的定位支撑柱支撑涡轮盘因支柱分布的不均匀性，会造成平衡工装自身因质量分布的不均性引入不平衡量。工装自身的不平衡量可以通过去材料或加配重的方式消除，又因各级盘的连接半径不一，造成每级盘因定心圆柱和压紧圆柱分布方位的不同，造成采用配重螺钉消除平衡工装的自身不平衡量的方式较难操作。
5.故亟需一种平衡工装，能够实现对具有不同直径、结构的涡轮盘进行平衡，同时能够消除平衡工装的自身不平衡量。


技术实现要素：

6.本发明的一个目的在于提供一种平衡工装，能够对具有不同直径、结构的涡轮盘进行平衡，同时能够消除平衡工装自身的不平衡量。
7.为实现前述一个目的的平衡工装，包括盘体，所述盘体具有用于连接被平衡对象的第一侧以及用于连接平衡设备的第二侧，在所述第一侧上设置有多个定心柱以及多个固定柱，被平衡对象由所述定心柱支撑并调心后，通过所述固定柱固定于所述盘体的所述第一侧上方；
8.所述盘体具有沿外周设置的配合部，在所述配合部上设置有至少一个配重单元，所述配重单元沿所述盘体的外周可活动，通过调节所述配重单元在所述盘体外周上的位置，以消除所述平衡工装的自身不平衡量。
9.在一个或多个实施方式中，所述配合部为沿所述盘体外周设置的环轨，所述配重单元中具有与所述环轨配合的槽部。
10.在一个或多个实施方式中，所述盘体中开设有环槽，所述环槽开设于所述环轨内周。
11.在一个或多个实施方式中，所述配重单元中设置有限位件，所述限位件在指定位置限制所述配重单元沿所述盘体外周的活动。
12.在一个或多个实施方式中，所述配重单元中开设有螺纹孔，所述限位件为连接于所述螺纹孔中的限位螺栓；
13.其中，通过旋紧所述限位螺栓以在指定位置限制所述配重单元沿所述盘体外周的活动。
14.在一个或多个实施方式中，所述限位螺栓与所述环轨之间具有夹紧块，所述夹紧块具有与所述限位螺栓相对的第一面，以及与所述环轨之间相对的第二面；
15.其中，所述第一面为平面，所述第二面为与所述环轨外周共形的弧面。
16.在一个或多个实施方式中，所述配重单元为设置于所述盘体外周上的多个。
17.在一个或多个实施方式中，所述盘体在所述第一侧具有第一连接孔，所述定心柱的下端与所述第一连接孔止口配合定位后，通过连接螺栓连接。
18.在一个或多个实施方式中，所述第一侧上设置有多组定心柱，每组定心柱中包含三个定心柱，对应地，所述第一连接孔为开设于所述第一侧中的多组，每组第一连接孔包含三个沿所述盘体周向均布开设的第一连接孔。
19.在一个或多个实施方式中，所述盘体在所述第一侧具有第二连接孔，所述第二连接孔为螺纹孔，所述固定柱的下端具有能够与所述螺纹孔螺纹配合连接的螺纹部；
20.其中，所述第二连接孔沿所述盘体周向均布开设，所述固定柱为沿所述盘体周向均布设置的多个。
21.本发明的进步效果包括以下之一或组合：
22.通过设置多个沿盘体的外周可活动的配重单元，使得本平衡工装可以通过调节配重单元在周向的位置来实现对工装本身以及工装与被平衡对象连接后的自平衡。尤其针对结构非对称、外形不规则的对象能够实现良好的自平衡。
附图说明
23.本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
24.图1示出了现有平衡夹具的示意图；
25.图2示出了一种低压涡轮转子的示意图；
26.图3示出了本平衡工装一个实施方式下的立体示意图；
27.图4为平衡工装与被平衡对象连接状态下的立体示意图；
28.图5示出了平衡工装一个实施方式下的局部放大示意图；
29.图6示出了平衡工装一个实施方式下的俯视局部放大示意图；
30.图7示出了定心柱与盘体连接状态下的示意图。
具体实施方式
31.下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本技术的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。
32.需要注意的是，在使用到的情况下，如下描述中的上、下、左、右、前、后、顶、底、正、反、顺时针和逆时针仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。
33.需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。
34.需要说明的是，如后文所述的附图标记与背景技术中的附图标记采用不同的标记系统，二者的附图标记之间无关联。
35.为解决现有技术中存在的一个或多个问题，本发明提供了一种平衡工装。如图3示出了本平衡工装一个实施方式下的立体示意图，图4为平衡工装与被平衡对象连接状态下的立体示意图。
36.平衡工装包括盘体1，具有用于连接被平衡对象8的第一侧11以及用于连接平衡设备(如平衡机)的第二侧12。在第一侧11上设置有多个定心柱13以及多个固定柱14。被平衡对象8由定心柱13支撑并调心，具体地调心过程可以是通过传统调心装配工艺中，三点确定中心的方式来确定。当平衡对象8由定心柱13支撑且调心完毕后，由多个固定柱14进行固定于第一侧11的上方。
37.其中，当被支撑的被平衡对象8的外形为不规则，和/或结构上由三点定心支撑后分部不均匀，和/或工装本身存在不平衡余量时，需要对工装本身和/或连接后的工装与被平衡对象进行进一步自平衡，来消除自身的不平衡量。
38.本平衡工装的盘体1具有沿外周设置的配合部15，在配合部15上设置有至少一个配重单元2，配重单元2可活动地设置在配合部15上，从而使得配重单元2沿盘体1的外周可活动。通过调节配重单元2在盘体1外周上的位置，以消除平衡工装的自身不平衡量。
39.通过设置多个沿盘体1的外周可活动的配重单元2，使得本平衡工装可以通过调节配重单元2在周向的位置来实现对工装本身以及工装与被平衡对象8连接后的自平衡。尤其针对结构非对称、外形不规则的对象能够实现良好的自平衡。
40.虽然平衡工装的一个实施例如上所述，但是在平衡工装的其他实施例中，平衡工装相对于上述实施例在许多方面都可以具有更多的细节，并且这些细节的至少一部分可以具有多样的变化。下面以一些实施例对这细节和些变化中的至少一部分进行说明。
41.如图5示出了平衡工装一个实施方式下的局部放大示意图，在平衡工装的一个实施方式中，配合部15为沿盘体1外周设置的环轨，配重单元2中具有与环轨相配合的槽部20。配重单元2通过槽部20与环轨配合连接，且槽部20允许配重单元沿盘体1的外周可活动。
42.在其他一些与图示不同的实施方式中，配合部15的结构形式还可以存在许多合适的变形或变化，但不以此为限，如在一个实施方式中，配合部可以是一种环槽，配重单元2通过凸部与环槽配合连接。
43.图6示出了平衡工装一个实施方式下的俯视局部放大示意图，在平衡工装的一个实施方式中，配重单元2中设置有限位件21，限位件在指定位置限制配重单元2沿盘体1外周的活动。如当配重单元运动至一位置，在该位置能够使得平衡工装的自身处于平衡状态，此时该位置即为前述指定位置，通过限位件21对配重单元进行限位以限制其运动，能够保证平衡工装处于平衡状态，进一步保证了进行平衡试验的准确性。
44.在平衡工装的一个实施方式中，配重单元2中开设有螺纹孔，限位件21为连接于该螺纹孔中的限位螺栓。通过旋紧限位螺栓以在指定位置限制配重单元2沿盘体1外周的活动，通过旋松限位螺栓以允许配重单元2沿盘体1外周的活动。
45.在其他一些与图示不同的实施方式中，限位件21的结构形式还可以存在许多合适的变形或变化，但不以此为限，如在一个实施方式中，限位件21可以是一种卡扣，通过在指定位置对配重单元2进行卡扣固定，以限制其运动。
46.在平衡工装的一个实施方式中，限位件21限位螺栓与环轨之间具有夹紧块22，夹紧块22具有与限位螺栓相对的第一面22a以及与环轨相对的第二面22b。其中，第一面22a为平面，第二面22b为与环轨外周共形的弧面。从而保证了限位件21的限位作用的同时，增大了与环轨之间的接触面，使得限位件21的限位作用更加牢固，被限位的配重单元2不易滑动。
47.在平衡工装的一个实施方式中，配重单元2为设置于盘体1外周上的多个，从而通过调节多个配重单元2之间的相对位置，以实现对平衡工装的自平衡。在其他一些实施方式中，配重单元2也可以仅设置为一个，通过调整该配重单元的位置，以及多个固定柱14在第一侧11上的位置，来实现对平衡工装的自平衡。
48.如图7示出了定心柱13与盘体1连接状态下的示意图，在平衡工装的一个实施方式中，盘体1在第一侧11具有第一连接孔18，定心柱13的下端与第一连接孔18止口配合定位后，通过连接螺栓连接。
49.在平衡工装的一个实施方式中，第一侧11上设置有多组定心柱13，每组定心柱中包含三个定心柱13，对应地，第一连接孔18为开设于第一侧11中的多组，每组第一连接孔18包含三个沿盘体1的周向均布开设的第一连接孔18。具体地，多组第一连接孔18可以是分别开设于盘体1不同的径向位置，以实现当定心柱13连接于不同的径向位置第一连接孔中时，能够对具有不同径向大小的对象进行平衡。同时，对于每组定心柱中包含三个定心柱13，以实现对被平衡对象的三点定心支撑。其中，这里所指的均布是指，对于每组第一连接孔18，相邻两第一连接孔18，之间的周向距离相同。
50.请结合参见图3以及图5，在平衡工装的一个实施方式中，盘体1在第一侧11具有第二连接孔19，第二连接孔19为螺纹孔，固定柱14的下端具有能够与螺纹孔螺纹配合连接的螺纹部141。其中，第二连接孔19沿盘体1的周向均布开设，固定柱14为沿盘体1周向均布设置的多个。
51.通过前述一个或多个实施方式中的平衡工装，能够实现对具有不同构型、外形的对象进行平衡。
52.如在一个示例性实施方式中，被平衡对象8为航空发动机多级涡轮盘中的涡轮盘，该型号的多级涡轮盘中，相邻涡轮盘之间通过49个连接孔连接。由于49个连接孔无法被3整除，在被固定于平衡工装上时会产生额外的不平衡量。通过调节盘体1外周多个配重单元2的周向位置，实现了对平衡工装及支撑于上方的被平衡对象8的进一步自平衡，消除了因连接孔产生的不平衡量。
53.本发明的进步效果包括以下之一或组合：
54.通过设置多个沿盘体的外周可活动的配重单元，使得本平衡工装可以通过调节配重单元在周向的位置来实现对工装本身以及工装与被平衡对象连接后的自平衡。尤其针对结构非对称、外形不规则的对象能够实现良好的自平衡。
55.本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。