航空发动机装配时对空间狭小部位的螺母施加拧紧力矩的方法技术

本发明专利技术提供了一种航空发动机装配时对空间狭小部位的螺母施加拧紧力矩的方法，该方法的步骤如下：根据待施加拧紧力矩的螺母所处的空间位置设计转接件，转接件的结构应满足在对螺母施加拧紧力矩时能避开空间狭小部位和干涉部位；计算采用转接件转接后限力扳手理论上应当施加的拧紧力矩，绘制拧紧力矩校验图，根据拧紧力矩校验图确定采用转接件转接后限力扳手实际应当施加的拧紧力矩；对连接在转接件上的限力扳手施力以对待施加拧紧力矩的螺母施加拧紧力矩，当拧紧力矩符合要求时停止施力，即完成对螺母的拧紧力矩的施加。该方法能解决航空发动机因螺母所处位置结构复杂、空间狭小或者是存在干涉的情况下螺母难以紧固牢靠的问题。

【技术实现步骤摘要】
航空发动机装配时对空间狭小部位的螺母施加拧紧力矩的方法
本专利技术属于航空发动机装配工艺领域，涉及一种用于航空发动机装配时对螺母施加拧紧力矩的方法，该方法适用于对航空发动机转子内腔自锁螺母、导管接头螺母等空间狭小及存在干涉部位的螺母施加拧紧力矩。
技术介绍
航空发动机中采用了大量的螺母与螺栓装配连接，螺母的装配是航空发动机装配过程中的重要装配工序之一。目前航空发动机装配时拧紧螺母的方式有二种，一种按照角度，例如如120°～240°进行拧紧，另一种是按照力矩要求使用限力扳手(力矩扳手)进行拧紧。由于工艺路线和发动机结构差异，某些需要施加力矩的螺母因所处空间位置狭小或者所处位置因工件的形状不规则而存在干涉，例如，航空发动机转子内腔需要施加力矩装配的螺母所处部位的空间非常狭小并且因工件局部形状不规则存在干涉，无法直接使用限力扳手进行拧紧，这会造成装配部位紧固不牢靠，容易出现松动或密封不严密等情况，这些都会严重影响发动机的装配质量和安全性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，航空发动机装配时对空间狭小部位的螺母施加拧紧力矩的方法，以解决航空发动机因螺母所处位置结构复杂、空间狭小或者是存在干涉的情况下螺母难以紧固牢靠的问题。本专利技术的方法是基于在以下原理的基础上加以改进得到的：转接件转接后采用限力扳手对螺母施加拧紧力矩的受力分析图如图1所示，图1中，N点代表待施加拧紧力矩的螺母中心位置，P点代表转接件与限力扳手的连接点，将限力扳手的力臂记作L1，将采用转接件转接后的虚拟力臂记作L2，将螺母中心到转接件的转接扳手连接孔中心的距离记作L3，将采用转接件转接后限力扳手施加的力记作F1，将采用转接件转接后与对应虚拟力臂L2施加的拧紧螺母的力记作F2，α为将F1分解后F2与F1的夹角，θ为NP(N点与P点连线)与限力扳手的力臂之间的角度。根据设计要求确定待施加拧紧力矩的螺母的拧紧力矩为M2，将采用转接件转接后限力扳手理论上应当施加的拧紧力矩为M1，那么：M2/M1＝(F2×L2)/(F1×L1)；F1·cosα＝F2由前述两式换算可得，(M1/L1)×cosα＝M2/L2再结合余弦定理，cosα＝(L12+L22-L32)/2L1·L2综合前述公式换算可得，M2/M1＝(L12+L22-L32)/2L12根据发动机装配时的具体要求，其中限力扳手的力臂L1属于已知值，M2为已知的设计参数，L3通过测量N点与P点的距离可以得到，L2为虚拟的力臂可通过测量或计算得到。为了减少使用过程中的计算工作量，在设计转接件的结构时，可对M1的计算方式进行简化以减少计算量，例如，在设计转接件的结构和安装限力扳手时，使待施加拧紧力矩的螺母的中心、转接件与限力扳手连接点P和限力扳手施加力F1的点这三点共线，即将图1中的θ＝180°，此时L2＝L1+L3，那么，M2/M1＝(L12+L22-L32)/2L12即可简化为M2/M1＝1+L3/L1。因此可根据待施加拧紧力矩的螺母所处的空间位置，将转接件设计为C型、S型、U型等异形结构。也可以在保证θ＝180°的情况下将限力扳手的施加力点的中心与螺母中心重合使得M2＝M1。本专利技术提供的航空发动机装配时对空间狭小部位的螺母施加拧紧力矩的方法，步骤如下：1)根据待施加拧紧力矩的螺母所处的空间位置设计转接件，转接件的结构应满足在对螺母施加拧紧力矩时能避开空间狭小部位和干涉部位，转接件的一端设有与待施加拧紧力矩的螺母配合螺母连接孔，另一端设有与限力扳手连接头配合的限力扳手连接孔；2)将转接件的螺母连接孔与待施加拧紧力矩的螺母连接、将转接件的限力扳手连接孔与限力扳手连接，根据设计要求确定待施加拧紧力矩的螺母的拧紧力矩为M2，将限力扳手的力臂记作L1，将采用转接件转接后的虚拟力臂记作L2，将螺母中心到转接件的转接扳手连接孔中心的距离记作L3，将采用转接件转接后限力扳手理论上应当施加的拧紧力矩记作M1，M1的计算方式见式(1)，M1＝2L12·M2/(L12+L22-L32)(1)式(1)中，M1和M2的单位为N·m，L1,L2和L3的单位为m，M2,L1,L2和L3均为已知值；由于采用转接件连接后各连接处存在配合公差，使得采用转接件转接后限力扳手实际应当施加的拧紧力矩M3不一定与M1相等，因此需进行试验绘制拧紧力矩校验图，根据拧紧力矩校验图确定采用转接件转接后限力扳手实际应当施加的拧紧力矩M3；3)对连接在转接件上的限力扳手施力以对待施加拧紧力矩的螺母施加拧紧力矩，当拧紧力矩达到步骤2)确定的拧紧力矩M3时停止施力，即完成对螺母的拧紧力矩的施加。上述技术方案的步骤2)中，拧紧力矩校验图的绘制方法如下：①待施加拧紧力矩的螺母的拧紧力矩M2从0开始按照0.1～1.0N·m的间隔划分为若干刻度值，将各刻度值依次记作0，M21，M22，…，M2n-1，M2n，其中M2n＝M2；②采用限力扳手直接对测试螺母进行拧紧操作，当拧紧力矩达到M21时，标记螺母位置，然后将转接件的螺母连接孔与测试螺母连接、将转接件的限力扳手连接孔与限力扳手连接，采用限力扳手通过转接件对测试螺母进行拧紧操作，当螺母位置到达标记位置时，记录此时限力扳手的力矩读数，记作M11；按照该步骤的前述操作，分别测得当采用限力扳手直接对测试螺母进行拧紧操作时紧力矩为M22，…，M2n-1，M2n时，对应的采用限力扳手通过转接件对测试螺母进行拧紧操作时限力扳手的力矩读数M12，…，M1n-1，M1n；③以采用限力扳手直接对测试螺母进行拧紧操作时的拧紧力矩为横坐标，以采用限力扳手通过转接件对测试螺母进行拧紧操作时螺母位置到达标记位置时限力扳手的力矩读数为纵坐标，以(0，0)为坐标原点构建直角坐标系，将(M21，M11)，…，(M2n-1，M1n-1)，(M2n，M1n)标示于直角坐标系中并将(M21，M11)，…，(M2n-1，M1n-1)，(M2n，M1n)连接成光滑曲线得到拧紧力矩校验图。为了提高所绘制的拧紧力矩校验图的准确性，在测定采用限力扳手通过转接件对测试螺母进行拧紧操作时的限力扳手的力矩读数M12，…，M1n-1，M1n时，M12，…，M1n-1，M1n均重复测定3～5次取平均值并以所得平均值按照步骤③的操作绘制拧紧力矩校验图。作为本专利技术的一种优选技术方案，其步骤如下：1)根据待施加拧紧力矩的螺母所处的空间位置设计转接件，转接件的结构应满足在对螺母施加拧紧力矩时能避开空间狭小部位和干涉部位，转接件的一端设有与待施加拧紧力矩的螺母配合螺母连接孔，另一端设有与限力扳手连接头配合的限力扳手连接孔，转接件的螺母连接孔的中心线与限力扳手连接孔的中心线重合；2)将转接件的螺母连接孔与待施加拧紧力矩的螺母连接、将转接件的限力扳手连接孔与限力扳手连接，根据设计要求确定待施加拧紧力矩的螺母的拧紧力矩为M2，将采用转接件转接后限力扳手理论上应当施加的拧紧力矩记作M1，理论上M2＝M1，但使用转接件后由于连接处存在配合公差使得实际上M2不一定与M1相等，因此需进行试验绘制拧紧力矩校验图，根据拧紧力矩校验图确定采用转接件转接后限力扳手实际应当施加的拧紧力矩M3；拧紧力矩校验图的绘制方法如上所述；3)对连接在转接件上的限力扳手施力以对待施加拧紧力矩的螺母施加拧本文档来自技高网...

【技术保护点】
航空发动机装配时对空间狭小部位的螺母施加拧紧力矩的方法，其特征在于步骤如下：1)根据待施加拧紧力矩的螺母所处的空间位置设计转接件，转接件的结构应满足在对螺母施加拧紧力矩时能避开空间狭小部位和干涉部位，转接件的一端设有与待施加拧紧力矩的螺母配合螺母连接孔，另一端设有与限力扳手连接头配合的限力扳手连接孔；2)将转接件的螺母连接孔与待施加拧紧力矩的螺母连接、将转接件的限力扳手连接孔与限力扳手连接，根据设计要求确定待施加拧紧力矩的螺母的拧紧力矩为M2，将限力扳手的力臂记作L1，将采用转接件转接后的虚拟力臂记作L2，将螺母中心到转接件的转接扳手连接孔中心的距离记作L3，将采用转接件转接后限力扳手理论上应当施加的拧紧力矩记作M1，M1的计算方式见式(1)，M1＝2L1

【技术特征摘要】
1.航空发动机装配时对空间狭小部位的螺母施加拧紧力矩的方法，其特征在于步骤如下：1)根据待施加拧紧力矩的螺母所处的空间位置设计转接件，转接件的结构应满足在对螺母施加拧紧力矩时能避开空间狭小部位和干涉部位，转接件的一端设有与待施加拧紧力矩的螺母配合螺母连接孔，另一端设有与限力扳手连接头配合的限力扳手连接孔；2)将转接件的螺母连接孔与待施加拧紧力矩的螺母连接、将转接件的限力扳手连接孔与限力扳手连接，根据设计要求确定待施加拧紧力矩的螺母的拧紧力矩为M2，将限力扳手的力臂记作L1，将采用转接件转接后的虚拟力臂记作L2，将螺母中心到转接件的转接扳手连接孔中心的距离记作L3，将采用转接件转接后限力扳手理论上应当施加的拧紧力矩记作M1，M1的计算方式见式(1)，M1＝2L12·M2/(L12+L22-L32)(1)式(1)中，M1和M2的单位为N·m，L1,L2和L3的单位为m，M2,L1,L2和L3均为已知值；由于采用转接件连接后各连接处存在配合公差，使得采用转接件转接后限力扳手实际应当施加的拧紧力矩M3不一定与M1相等，因此需进行试验绘制拧紧力矩校验图，根据拧紧力矩校验图确定采用转接件转接后限力扳手实际应当施加的拧紧力矩M3；3)对连接在转接件上的限力扳手施力以对待施加拧紧力矩的螺母施加拧紧力矩，当拧紧力矩达到步骤2)确定的拧紧力矩M3时停止施力，即完成对螺母的拧紧力矩的施加。2.根据权利要求1所述航空发动机装配时对空间狭小部位的螺母施加拧紧力矩的方法，其特征在于步骤2)中拧紧力矩校验图的绘制方法如下：①待施加拧紧力矩的螺母的拧紧力矩M2从0开始按照0.1～1.0N·m的间隔划分为若干刻度值，将各刻度值依次记作0，M21，M22，…，M2n-1，M2n，其中M2n＝M2；②采用限力扳手直接对测试螺母进行拧紧操作，当拧紧力矩达到M21时，标记螺母位置，然后将转接件的螺母连接孔与测试螺母连接、将转接件的限力扳手连接孔与限力扳手连接，采用限力扳手通过转接件对测试螺母进行拧紧操作，当螺母位置到达标记位置时，记录此时限力扳手的力矩读数，记作M11；按照该步骤的前述操作，分别测得当采用限力扳手直接对测试螺母进行拧紧操作时紧力矩为M22，…，M2n-1，M2n时，对应的采用限力扳手通过转接件对测试螺母进行拧紧操作时限力扳手的力矩读数M12，…，M1n-1，M1n；③以采用限力扳手直接对测试螺母进行拧紧操作时的拧紧力矩为横坐标，以采用限力扳手通...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭武龙，刘杨，高维，佘磊，付玉杰，
申请(专利权)人：中国航发航空科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51