CN101210609A - 带有整体过耦合保护的齿轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种小齿轮(20)，与通过被布置成以便在小齿轮(20)与轴(201)之间发生过耦合时使小齿轮(20)从轴(201)脱离的可裂部件(40、50)旋转安装在支架(100)上的轴(201)是整体的。悬挂在小齿轮(20)与轴(201)之间的导向轴承(80、90)被布置成以便在小齿轮(20)从轴(201)上脱离时围绕轴(201)旋转引导小齿轮(20)。在涡轮机中，带有这种齿轮的齿轮箱在齿轮箱中的轴损坏时可以驱动备用机器。

Description

带有整体过耦合保护的齿轮
技术领域
本发明涉及齿轮领域，更特别涉及存在于齿轮箱中用来驱动涡轮机中备用机器的齿轮。
背景技术
齿轮使用在从时钟到重工业减速器的所有机械分支中，用来传递运动。齿轮由两个分别安装在转轴上的带齿小齿轮构成。主动轴可旋转地驱动小齿轮，所述小齿轮整体安装在轴上。主动小齿轮的齿与从动小齿轮的齿相互啮合，以便将主动轴的旋转运动传递给从动轴。当超过两个带齿小齿轮相互啮合时，则称为齿轮系。
齿轮系包括多个构成运动学链的系列齿轮。安装在运动学链上游的电动机轴，可旋转地驱动与其整体布置的小齿轮。布置在运动学链中电动机轴下游的齿轮系中的小齿轮，在电动机轴的旋转作用下被逐步旋转驱动。
小齿轮分别位于运动学链中选定小齿轮的上游和下游，下文中分别称作上游小齿轮和下游小齿轮，上游小齿轮将旋转传递给选定小齿轮，下游小齿轮由选定小齿轮旋转驱动。
优选地，齿轮系可从电动机轴旋转驱动多个轴，每个从动轴分别驱动一个机器。本发明特别涉及一种涡轮喷气发动机中的齿轮系以驱动备用机器。
在连续安装齿轮时，如果从动轴被粘住或固定住，则与轴一体的小齿轮就不能旋转。运动学链中的所有小齿轮很容易被锁住。在这种情况下为了使齿轮系继续工作，已知的方法是提供可熔装置。
现有技术中存在带有两个安装在轴上的小齿轮并设有装配在轴中矩形楔的齿轮。小齿轮分别包括其内环上与楔形对应的矩形凹口。在操作中，小齿轮安装在轴上，凹口固定楔以使小齿轮与轴为一整体。
如果齿轮的一个轴被粘住，则被固定轴的小齿轮会受到上游小齿轮所产生的过耦合。过耦合具有使楔让位的效果，因而使小齿轮与轴脱离。上游小齿轮旋转驱动与轴脱离的小齿轮。由于小齿轮会出现位置不正并横向且径向移动的情况，这样能够进行一段时间直到齿轮停止，然后不再提供安装在下游的备用机器，所以可以保持运动学链，但只是很短的时间。在齿轮上，特别是安装在这些齿轮的机器上会发生耦合损失。
发明内容
本发明的一个目的在于使轴被固定住的小齿轮将旋转运动传递给下游小齿轮以保持每个齿轮的传递效率量。
出于该目的，申请人提供一种齿轮，包括小齿轮，其与通过被布置成以便在小齿轮与轴之间发生过耦合时使小齿轮从轴上脱离的可裂部件旋转安装在支架中的轴是整体的，其特征在于悬挂在小齿轮与轴之间的导向轴承被布置成以便在小齿轮从轴上脱离时围绕轴旋转引导小齿轮。
优选地，如果与齿轮系备用小齿轮整体的轴被粘住或固定住，则服从于重要偶合的小齿轮利用用作“引信”的可裂部件与轴脱离。此前一直悬挂的导向轴承变成活动的。这种轴承可以将脱离的小齿轮引导到围绕轴旋转。即使出现故障，也可以保持齿轮效率。
更优选地，轴承占据较小空间且较轻。实际上，其布置在小齿轮内部，并且不需要位于小齿轮“外侧”的导向装置。
优选地，可裂部件可移动地安装在小齿轮与轴之间。
更优选地，可裂部件具有至少一个被箍于小齿轮与轴之间的盘，该盘包括多个径向臂。
进一步优选地，导向轴承属于由滚柱轴承、滚珠轴承和环支承所构成的组。
更优选地，导向轴承为NUP型滚柱轴承。
根据本发明另一方面，备用齿轮箱带有多个齿轮，其中至少一个齿轮是根据本发明所述的齿轮。
优选地，齿轮箱驱动涡轮机中的备用机器。
根据本发明的另一方面，涡轮机包括这种齿轮箱。
附图说明
通过下面的描述并结合附图，本发明将会更加易于理解，其中：
图1示出本发明齿轮的立体图；
图2示出沿着图1所示带有滚柱轴承的齿轮沿III-III线的剖视图；和
图3示出带有滚珠轴承的本发明另一个实施方式的立体图。
具体实施方式
参考图3，在本发明的一个优选实施方式中，涡轮喷气发动机(未示出)中包括齿轮箱100。齿轮箱100用来驱动安装在驱动箱100中所支撑的齿轮系轴上的备用机器。这种箱100通常称为备用齿轮箱，用字母标记AGB表示。
参考图1，齿轮系中包括三个小齿轮10、20、30，分别设有齿13、23、33。小齿轮10、20、30串联布置形成运动学链。电动机轴旋转驱动小齿轮10。与齿23啮合的齿13将旋转运动传递给小齿轮20，小齿轮10、20形成第一齿轮，小齿轮20、30形成第二齿轮。
小齿轮20整体安装在转轴201上。因此，当小齿轮20由上游小齿轮10旋转驱动时，其自动驱动轴201。
参考图2，轴201由分别布置在小齿轮20每一侧上的轴承71、72支撑，以引导箱100中的轴201的旋转。在此以滚柱轴承示出轴承71、72。
轴201包括径向突起部，形成主体22，在其周围安装有柱形环21，其外表面上设有齿23。滚柱轴承80在主体22与环21之间沿周向延伸，使环21可以围绕主体2旋转地被驱动。
轴承80包括支撑滚柱83的内环82，沿纵向布置。
滚柱83由环21的内孔径向向外支撑，形成轨道81。由于轨道81之间的线接触，滚柱轴承80为圆筒形滚柱83和环82提供高容量的轴承径向载荷，因此适于高转速。
环82包括两部分，每一部分包括使滚柱83可以轴向安装的周向凸肩821，822。这种带有两个轴向支座的滚柱轴承80称作NUP。
轴承80安装在小齿轮20内悬挂，即不是活动的。主体22与柱形环21之间的连接由两个置于与主体22与柱形环21之间的轴201横切的小齿轮20每一侧上的联动盘40、50形成。盘40、50使主体22与小齿轮20一体，有利地可通过加环箍来安装盘。构成小齿轮20叶轮的盘40、50，通过与小齿轮20一体的滚柱83保持轴承80的环82。轴承80在小齿轮20内不能轴向移动。
参考图1，盘40包括两个同心环41、42，外环通过径向臂43连接到内环42上。盘40的环41的外表面与小齿轮20的环孔21内表面邻接，环42的内表面与主体22邻接。
盘40的臂43以此方式形成，即在主体22与柱形环21之间具有布置成以便为优于预定阈值的连接值让位的“可裂”部。盘50以与盘40类似地方式形成，布置在小齿轮20上与盘40的相对一侧上。
在齿轮系的正常操作下，上游齿轮10旋转驱动小齿轮20，受到的耦合小于阈值。旋转运动通过小齿轮20传递给下游齿轮30。环21通过盘40、50旋转驱动主体22。滚柱轴承80悬空。
如果轴201被粘住，则会干扰旋转运动。在小齿轮20与主体22之间产生超过阈值的过耦合，并使臂43、53让位。每个臂43、53的“可熔”部让位并释放围绕主体22旋转的小齿轮20。
一旦臂已经让位，则滚柱轴承80开始活动。滚柱83在环81、82之间旋转，使环21围绕主体22旋转。凸肩821、822轴向保持滚柱83并避免环21围绕主体22被直线驱动。
滚柱轴承80允许小齿轮20的轴向和横向移动，并只允许小齿轮20围绕主体22旋转。因此，已经脱离的小齿轮20与箱100不接触。即使轴201出现故障，也可以使齿轮的效率最优化，并保持运动学链。
在另一个实施方式中，参考图3，滚珠导向轴承90在主体22与环21之间沿周向延伸，使环21可以围绕主体22旋转驱动。
滚珠轴承90包括内部周向笼92和外部周向笼91，滚珠93布置在二者之中。轴承90悬挂布置。主体22和柱形环21之间的连接实际上与上述实施方式类似，即通过将两个盘40、50箍于主体22与柱形环21之间。
在另一个实施方式中，未示出，环支承沿周向延伸在主体22与环21之间，使环21可围绕主体22旋转驱动。环支承包括两个由例如青铜或聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)等低摩擦系数材料制成的同心环，环与表面接触以将环21引导到主体22周围。
被箍在环21与主体22之间的盘40、50，在断裂后易于去除。更换快速、简单且廉价。当轴201被粘住时，由过耦合所产生的能量由盘40、50吸收，所以没必要替换掉像轴201和环21等昂贵部件。
在涡轮机水平，本发明使齿轮箱即使在齿轮系的轴出现故障时，仍然可以驱动备用机器。

Claims (8)

1.一种齿轮，包括小齿轮(20)，与通过被布置成以便在小齿轮(20)与轴(201)之间发生过耦合时使小齿轮(20)从轴(201)脱离的可裂部件(40、50)旋转安装在支架(100)上的轴(201)是整体的，其特征在于悬挂在小齿轮(20)与轴(201)之间的导向轴承(80、90)被布置成以便在小齿轮(20)从轴(201)上脱离时围绕轴(201)旋转引导小齿轮(20)。
2.如权利要求1所述的齿轮，其中所述可裂部件(40、50)可移动安装在小齿轮(20)与轴(201)之间。
3.如权利要求1或2所述的齿轮，其中所述可裂部件(40、50)形成有至少一个被箍在小齿轮(20)与轴(201)之间的盘(40、50)，盘(40、50)包括多个可裂的径向臂(43、53)。
4.如权利要求1至3所述的任一种齿轮，其中导向轴承(80、90)属于由滚柱轴承(80)、滚珠轴承(90)和环支承所构成的组。
5.如权利要求1至4所述的任一种齿轮，其中导向轴承(80、90)是NUP型滚柱轴承。
6.一种带有多个齿轮的齿轮箱，具有至少一个如权利要求1至5之一所述的齿轮。
7.如权利要求6所述的齿轮箱，驱动涡轮机中的备用机器。
8.一种涡轮机，包括如权利要求7所述的备用机器的齿轮箱。
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