某发动机盘轴“扭矩-转角”连接法应用试验

螺栓连接是航空发动机机械连接的主要方式,传统的扭矩法造成预紧力误差较大,尚不能满足发动机高精确性、高可靠性连接的工艺控制需求。为此,以某型发动机低压涡轮盘轴的关键连接结构为对象,将传统的扭矩法和先进的转角法相结合,在国内发动机装配中首次应用"扭矩控制–转角监测"法,并设计开发智能拧紧系统,利用转角法预紧力精度高的特点,在准确施加扭矩的同时,监测调整螺母的转动角度,保证了预紧力的准确控制和连接刚度的均匀一致,提高了发动机的结构连接质量,为后续工艺协同发动机设计提供了技术手段,对发动机装配表现的不一致性问题提供了解决途径。     

基于制造特性的马达轴孔装配有限元分析

基于Pro/E逆向工程技术构建了实际马达轴孔装配体的三维模型,以Abaqus仿真软件为平台,建立了考虑制造特性的有限元仿真模型,开展了关键零部件制造特性对整个装配体力学特性的影响研究。对比了存在制造误差和无制造误差情况下的接触面应力分布及马达轴质心偏移,结果表明制造误差对马达轴孔装配精度和马达质心位置有显著影响且不容忽视。分析了螺钉装配力水平、拧紧顺序及大小和分布状态对马达轴质心偏移的影响规律,得出了几何结构刚度是影响Z向质心偏移的决定性因素,并依据其余方向的质心偏移确定了合适的螺钉拧紧顺序和预紧力优化方法,为提高装配精度和控制马达质心位置的装配工艺优化方法提供参考依据,保证了精密马达系统运行的可靠性和稳定性。     

飞轮螺纹连接预紧力矩设计及应用

本文开展了飞轮螺纹连接预紧力矩设计,优化了预紧力理论计算系数.分别按紧固件和被连接件计算预紧力,取两者中的较小值,计算最小拧紧力矩.并通过飞轮产品装配实测验证,最大误差不超过13％,避免了按以往标准确定的预紧力矩过大的潜在风险.联合厌氧胶防松,可以为我所飞轮产品紧固连接提供技术支撑.     

涡扇发动机先进装配工艺与装备

针对涡扇发动机装配技术的发展趋势和应用特点,对整机装配、智能拧紧、装配检测3方面先进工艺进行分析总结。涡扇发动机采用脉动装配线和多自由度装配平台进行整机装配,大幅度提高生产效率;智能拧紧设备能够实现对发动机连接件的定力矩、定转角精确控制及监控,改善关键转子部件连接的均匀性、稳定性和可靠性;转子堆叠优化技术实现对装配位置的预测和同心度优化,电子塞尺可消除不同操作者带来的测量误差。发动机数字化装配将不断引入各种高效先进的自动化智能设备,自动化、智能化、数字化是未来涡扇发动机装配工艺与装备的发展方向。     

航空发动机结构设计中可装配性案例分析

为提高航空发动机的可装配性,保证产品质量,改善生产效率,从结构设计出发,针对现有分组、非均布、防错、考虑工装与工具等设计方法,结合典型案例进行装配工艺分析和总结,指出应当在发动机产品设计初期对形状、结构、连接等进行可装配性分析,总体上提高质量和一次性装配成功率。提出结构轻量化、连接自动化、虚拟预装配是今后发动机设计的重要方向。     

大型复合材料构件连接装配二次损伤及抑制策略

在分析复合材料构件成型和制孔过程中产生缺陷的基础上,从构件成型质量、连接孔加工质量和连接孔配合质量3个方面研究了影响装配应力分布的主要因素及其影响规律。研究发现,装配间隙为1.0mm时,连接区最大应力可达537MPa;垂直度误差为1°时,连接区最大应力超过300MPa;连接孔同轴度误差为0.03mm时,连接区最大应力可达443MPa。装配应力过大引起材料内部成型缺陷和制孔损伤的进一步扩展,形成二次损伤,严重影响装配质量。通过合理设计结构和铺层、优化成型工艺和制孔参数,可以减少初始损伤;采用自动化装配技术、优化工装结构、合理安排装配工序和应用填隙补偿工艺降低装配应力,进而有效抑制二次损伤的诱发与扩展,为实现大型复合材料承力构件的高质量精准连接装配提供理论方法和技术支持。     

电机定子装配应力研究

电机定子在装配应力作用下出现开裂现象,这是导致其装配合格率低的主要原因。本文通过对影响定子开裂的因素分析,从电机定子的结构特性、整形方法、灌胶温度等方面开展研究,总结出了降低装配应力的关键工艺方法,提高了电机定子验收合格率。     

带止口定心传扭结构高速转子轴向预紧力估算方法

针对涡桨发动机带止口定心传扭结构低压模拟转子的轴向预紧力开展研究,为带止口定心传扭结构高速转子轴向预紧力的确定提供理论分析方法。采用分段圆筒的简化思想,建立了前三级压气机盘和中心拉杆的简化模型。基于弹塑性力学和材料力学理论并考虑离心载荷的影响,揭示了轮盘间轴向力变化量与转速之间的关系,对设计确定的低压模拟转子初始轴向预紧力进行了评估。研究表明:评估的低压模拟转子初始轴向预紧力能确保止口定心传扭结构可靠工作,研究成果具有理论意义和工程应用价值。     

一种基于垫片式力传感器的螺栓组连接预紧力测量方法

螺栓(或螺钉)组连接是航空航天等机电产品装配中最常用的连接方法之一。针对目前螺栓组连接中的预紧力测量难且过分依赖拧紧力矩的问题,提出一种基于垫片式力传感器的螺栓组连接预紧力测量方法,可直接测量螺栓组中各螺栓在拧紧过程中及拧紧之后的预紧力。该方法通过垫片式力传感器采集螺栓预紧力,通过对传感器信号的调理、采集以及数据处理、显示和存储完成螺栓组中的各螺栓预紧力采集。最后,研制了便携式的螺栓组预紧力测量装置并进行了应用验证。试验表明该测量方法及装置适合实验室、装配现场、振动等环境中监测螺栓组拧紧过程中以及拧紧之后各螺栓的预紧力。     

基于虚拟现实(VR)的飞机部件装配工艺技术研究与应用

针对飞机部件装配产品批量小、型号多、装配工序复杂、精度要求高等问题,开展了基于VR的虚拟装配技术研究。产品在制造生产前,工艺人员在虚拟环境下规划产品的装配顺序和路径、选择工装夹具和操作方法,验证装配工艺设计的合理性,及时发现工艺中存在的各种设计缺陷、结构干涉等问题,直观科学地分析装配对象的可操作性、可视性、可达性,根据虚拟仿真模拟,修改和优化工艺方法、工装结构及生产线布局等,最终生成科学合理的产品装配工艺方案,缩短装配周期、降低装配成本、提高部件装配质量。     

涡扇发动机转子系统装配过程PFMEA技术应用研究

为了进一步提高涡扇发动机转子系统装配的可靠性,根据涡扇发动机转子系统的装配工艺特点,提出了一种针对转子系统装配的工艺故障模式影响分析方法。给出了转子系统装配的PFMEA分析流程、PFMEA分析对象,并以螺母装配工序和转子动平衡工序为例进行了PFMEA分析,给出了典型的工艺故障模式,并提出相应的故障预防措施,以达到提高转子系统工艺可靠性的目的。为提高PFMEA分析效率,实现转子系统装配工艺故障模式的有效管理,提出了PFMEA分析系统,给出了系统的功能模块和实现方法。     

航空发动机螺纹连接拧紧力矩应用分析

拧紧力矩的准确施加是航空发动机螺纹连接件正常工作的保障。本文分析航空发动机螺纹连接件的松动机理,并以航空发动机螺纹连接件不同使用工况为基础,探讨了螺纹连接摩擦因数、工作温度、被连接件刚度、自锁螺母锁紧性能等因素对螺纹连接拧紧力矩及预紧力的影响。结合螺纹连接件不同的应用需求,本文还简要分析了螺纹连接件分段加载和伸长量法加载两种不同装配方式对拧紧力矩的影响。     

基于多重优化的多级盘转子虚拟装配平衡方法

针对航空发动机转子振动精准抑制对装配工艺的需求,提出了一种虑及多转速多级盘结构转子虚拟装配平衡优化方法。以多级盘转子试验台为对象建立了转子动力学模型,在各级盘残余不平衡量及转子原始振动已知的情况下,通过仿真模型进行虚拟装配。以转子各测点的残余振动以及转子整体不平衡力和不平衡力矩为优化目标,采用多重优化算法寻找各级轮盘装配角度的优化方案。最后在3盘转子系统试验台上进行了试验验证,结果表明,使用该方法可使转子在宽转速范围内振动均有所下降,其中最大下降幅度为85.75%。本文结果可为航空发动机多级盘结构转子装配提供方法和技术支撑。     

基于维修性设计的管路自锁连接结构分析

为了研究管路连接结构对维修性设计的影响,针对军用小涵道比涡扇发动机外部管路连接结构,从维修性角度出发,详细研究了丝套自锁、爪式自锁、卡环自锁以及卡钩/卡槽4种管路自锁连接结构,分析了不同结构的特点和实现自锁的机理,得出管路自锁是通过相对独立于螺纹结构的形变产生克服螺纹松脱的力矩,并间接作用于螺纹实现自锁的结论。通过对比研究,总结归纳出不同管路自锁结构的优缺点,以及其取消保险丝显著提高管路连接的维修性和装配性的共性优点。     

螺栓预紧力对转子动力特性影响的研究

螺栓联接是转子的一种重要联接形式,螺栓预紧力的大小对转子结构的动力学特性有很大影响。首先根据转子螺栓联接结构的工作范围,确定合理的螺栓预紧力的数值。然后,通过Compbell图方法分析螺栓预紧力对转子临界转速数值的影响。最终通过瞬态动力学的方法验证了Compbell图方法计算的正确性。     

基于数字化柔性装配的飞机结构设计研究

根据现代飞机数字化柔性装配的技术特点和发展需求,分析了基于柔性装配的飞机结构设计关键技术,提出了在飞机结构设计时需要考虑的要素,如部组件定位点的选取、工艺分离面的划分和装配开敞性要求、适宜自动化装配技术的结构形式及连接形式等.指出了目前存在的问题与解决建议,为飞机数字化柔性装配技术的实现提供参考.     

微小精密机电系统螺纹连接机构精准装配技术

针对微小精密机电系统中装配连接性能不一致、可靠性差等问题,以某微型挠性摆式加速度计的恒力锁紧机构为例,从装配结构优化、装配工艺精细化设计、装配连接可靠性等3个方面回顾了国内外研究现状,并论述了从这3个方面入手解决恒力锁紧机构载荷精准形成与保持的可行性。结合锁紧机构中被连接组件具有不同材料属性的“三明治”式结构,以及该机构具有多材料、异型异构、跨尺度变形的复杂几何与装配特性,提出了“由内向外”锁紧载荷设计和“由外向内”锁紧载荷保障的解决思路,旨在实现某微型挠性摆式加速度计装配连接性能的高可靠性与高保持性,并以此提升该型加速度计的零偏稳定性。     

基于有限元法的转子细观结构对宏观刚度的影响

基于有限元法,通过研究转子内部细观结构非线性环节对宏观系统动力学参数影响的规律,构建了降维映射函数的研究思路.针对某型航空发动机轮盘拉杆螺栓接触结构,通过适当简化转子模型,利用ANSYS软件分析轮盘不同偏心状况下,拉杆螺栓不同预紧状态对宏观刚度的影响,探究其刚度非线性特性.结果表明:螺栓均匀预紧,预紧力变化,转子系统非线性特征的变化趋势与偏心夹角有关;半数螺栓松动,偏心夹角越大、松动预紧力越小,非线性特征越明显.      

基于圆弧端齿连接结构的风扇转子装配技术研究与应用

航空发动机圆弧端齿连接结构不同于止口形式的连接,可以用现有的成熟装配技术控制转子同轴度,目前圆弧端齿连接转子的同轴度和初始不平衡量缺少有效的控制手段。本文分析了圆弧端齿连接结构对风扇转子装配的影响规律,创建了圆弧端齿连接结构转子的装配控制算法,突破了国内该结构转子在装配优化控制上的空白,降低了人工成本,提高了装配效率,并制定了风扇转子装配优化控制新方案,降低了转子初始不平衡量及进气机匣振动水平。综上,本文从装配角度解决了某小涵道比发动机进气机匣振动问题,取得了巨大的装配优化效果,具有较高的实用价值。     

热载荷下仪表螺纹连接状态的机电阻抗概念验证研究

交变温度载荷会影响螺纹连接状态,从而影响精密惯性仪表的精度和稳定性。机电阻抗技术以其响应快、对微小损伤敏感的特点在螺纹连接检测领域得到广泛应用。然而,现有的机电阻抗检测方法忽略了温度所带来的影响。从理论上分析了温度变化对机电阻抗的影响,以精密惯性仪表动压气浮轴承结构为研究对象,探究了机电阻抗技术识别精密仪表螺纹连接状态的可行性,建立了仿真模型,研究了温度对粘贴在结构上的PZT信号的影响规律,并通过试验验证了PZT信号对温度的敏感性受频段影响。研究表明,温度升高会使得阻抗信号的峰值频率向左偏移,且波峰幅值也会随温度升高而下降。同时,激励频率越低,峰值频率偏移量越小,波峰幅值变化越显著。研究验证了机电阻抗技术识别精密仪表螺纹连接状态的可行性,为机电阻抗检测技术的应用提供了技术支撑,为复杂精密惯性仪表的健康检测提供了理论依据。