航空发动机盘鼓组合结构装配工艺稳定性研究

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高压涡轮盘鼓组合结构是航空发动机转子系统的核心部件,在高压、高温、高速的恶劣工况下运行且受到巨大的轴向拉伸力,盘鼓组件的装配不对中问题普遍存在,严重影响航空发动机运行稳定性和可靠性,因此对其装配质量和装配工艺设计有更苛刻的要求。盘鼓件通过止口连接结构进行定心定位,但不对中装配仍会降低其连接特性和组件装配质量,导致装配精度形成机理不清晰,安装过程主要依靠工人经验,装配工艺稳定性较差。针对上述问题,本文结合组件装配不对中的影响因素,研究盘鼓件的不同止口结构装配变形机理及其装配顺序的影响与分析,进一步提高盘鼓件的装配稳定性。本文以提高带止口盘鼓组件的装配工艺稳定性为研究目的,考虑实际装配中的装配轴线偏差,建立了外翻止口结构盘鼓件有限元模型,研究温差法装配过程中盘鼓组件的装配协调变形过程和连接特性变化规律。以篦齿盘的弯曲变形量、止口接触应力均匀性和同心度为稳定性评估指标,分析了装配偏差下过盈量、装配偏移量和轴线偏移夹角对盘鼓组件装配稳定性的影响规律。然后,仿真对比分析内翻与外翻止口结构组件的装配变形规律,探究不同止口结构对组件装配稳定性影响的差异。另外,针对目前采用的“一步”装配工艺进行装配顺序优化,提出“二步”装配工艺,并通过仿真分析装配顺序对组件装配质量的影响规律。最后,设计并加工盘鼓缩尺模拟件,通过轴线偏移装配对照试验,验证了装配偏差下盘鼓组件的变形影响规律;通过两种装配工艺对照试验,验证了“二步”装配工艺对装配质量的提高。本文将装配轴线偏差引入盘鼓组件过盈装配的协调变形机理的分析中,提出篦齿盘弯曲变形、接触应力均匀性和同心度为影响盘鼓件装配稳定性的主要因素,完善装配工艺偏差对装配稳定性影响的认知,验证装配工艺顺序对装配质量的影响,为针对装配偏差的影响主动设计盘鼓件的装配工艺以提高装配工艺稳定性提供了理论指导。
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