CN103291377B - 压气机多级静叶刚性调节机构 - Google Patents
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Abstract
一种航空发动机技术领域的压气机多级静叶刚性调节机构，包括：带有输出机构的机匣以及固定设置于其外部的驱动机构和传动机构，输出机构的一端径向设置于机匣内且另一端与位于机匣外的传动机构相连，驱动机构轴向设置于机匣外并与传动机构相连并传递动力；转动拉杆组件包括：受动端、拉杆以及两组转动副，受动端与联动环固定连接，拉杆的两端分别连接两组转动副。本发明不仅更紧凑而需要的运动空间小，而且摇臂在运动过程中不发生变形从而提高了调节机构的寿命和精度。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种航空发动机技术领域的装置，具体是一种压气机多级静叶刚性调节机构。
背景技术
随着飞机对航空发动机要求的不断提高，压气机部件的各项性能指标也在不断提高。尤其是在保证一定稳定工作裕度的情况下，负荷水平和效率要求的大幅度提高使其设计极其困难。航空发动机在非设计点工作时，轴流压气机相邻级之间会发生不匹配，引起气流不稳定，极端情况甚至引起喘振，并可能引发严重的机械破坏。在工程应用中，采用可调进口导叶和静叶来推迟压气机失速，扩大稳定裕度，不仅可以达到防喘目的，还可以改善发动机中低转速下的效率和起动加速性，为达到设计目的提供了一条简便可行的技术途径。
压气机静叶调节机构就是用于调节给定可调静叶安装角度的机构，调节机构运转不好不仅影响发动机的工作性能，还可能导致发动机出现喘振，引发灾难性后果。因此，可调静叶调节机构是航空发动机的重要组成部分。此外调节机构设计的主要要求是结构简单，操作灵活，在完成规定调节角度范围内转角误差小。
经过对现有技术的检索发现，现有压气机静叶调节机构如专利文献号EP1724471A3、US20050135926A1、US20050135926A1、US2999630、US20110182715）存在如下问题：联动环与静止叶片摇臂为柔性摇臂连接，即在运动过程中摇臂发生变形，这样不仅降低了叶片调节结构的精度，而且还降低了机构的寿命和可靠性；联动环的驱动机构占用的运动空间较大。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种压气机多级静叶刚性调节机构，该机构不仅更紧凑而需要的运动空间小，而且摇臂在运动过程中不发生变形从而提高了调节机构的寿命和精度。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：带有输出机构的机匣以及固定设置于其外部的驱动机构和传动机构，其中：输出机构的一端径向设置于机匣内且另一端与位于机匣外的传动机构相连，驱动机构轴向设置于机匣外并与传动机构相连并传递动力。
所述的驱动机构包括：若干对设置于芯轴上的驱动杆、串联连接于芯轴和机匣之间的驱动件和主摇臂，其中：驱动件与主摇臂之间通过转动副相连。
所述的驱动件为液压活塞结构。
所述的传动机构包括：若干组相互平行且转动设置于机匣外部的带有转动拉杆组件及从摇臂的联动环，该联动环与驱动机构相垂直且分别通过转动拉杆组件与驱动机构转动连接，通过从摇臂与输出机构转动连接。
所述的转动拉杆组件包括：受动端、拉杆以及两组转动副，其中：受动端与联动环固定连接，拉杆的两端分别连接两组转动副并且一个转动副与受动端相连、另一个转动副与驱动机构相连。
所述的联动环的个数与所述驱动杆的个数相同。
所述的联动环与从摇臂之间通过球铰副相连。
所述的输出机构包括：带有转动副的静止叶片阵列，该静止叶片阵列由若干径向设置于机匣上的独立叶片组成，独立叶片的动力输入端穿过机匣并与所述传动机构相连。
所述的阵列是指：若干排相互平行，每排为沿圆周径向设置；其中：阵列的排数与联动环的个数相同。
所述的动力输入端采用转动副实现；该动力输入端与所述传动机构之间通过球铰副实现转动连接。
由于以上空间串联连杆机构的自由度皆为1，故只要以液压活塞结构的驱动件作为驱动就可以实现独立叶片的转动输出，从而实现叶片角度的调节；对于多级独立叶片可调的压气机而言，可以在每一级用上述的构型去实现叶片角度的调节；可以通过改变受动端和拉杆的尺度大小从而实现多级叶片角度的不同调节量。
技术效果
与现有技术相比，本发明由于采用RSSR空间四杆机构，使得与独立叶片相连接的摇臂在运动过程中不发生变形，从而保证了调节机构的精度、可靠性。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为图1中B区域局部放大示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1如图1所示，本实施例包括：带有输出机构1的机匣2以及固定设置于其外部的驱动机构3和传动机构4，其中：输出机构1的一端径向设置于机匣2内且另一端与位于机匣2外的传动机构4相连，驱动机构3轴向设置于机匣2外并与传动机构4相连并传递动力。
所述的驱动机构3包括：若干对设置于芯轴5上的驱动杆6、串联连接于芯轴5和机匣2之间的驱动件7和主摇臂8，其中：驱动件7与主摇臂8之间通过第六转动副R6相连。
所述的驱动件7为液压活塞结构，其液压缸部分P通过第七转动副R7与机匣2连接，活塞部分通过第六转动副R6与主摇臂8相连，芯轴5通过第五转动副R5与机匣2连接，形成RPRR四杆机构。
所述的传动机构4包括：若干组相互平行且转动设置于机匣2外部的带有转动拉杆组件11及从摇臂9的联动环10，该联动环10与驱动机构3相垂直且分别通过转动拉杆组件11与驱动机构3转动连接，通过从摇臂9与输出机构1转动连接。
所述的转动拉杆组件11包括：受动端12、拉杆13以及两组转动副R3、R4，其中：受动端12与联动环10固定连接，拉杆13的两端分别连接两组转动副R3、R4并且第三转动副R3与受动端12相连、第四转动副R4与驱动机构3相连。
所述的联动环10的个数与所述驱动杆6的个数相同。
所述的联动环10与从摇臂9之间通过第二球铰副S2相连。
所述的联动环10通过第二转动副R2与机匣2的外壁连接。
所述的第二至第五转动副R2～R5形成RRRR空间四杆机构。
所述的输出机构1包括：带有转动副的静止叶片阵列14，该静止叶片阵列14由若干径向设置于机匣2上的独立叶片15组成，独立叶片15的动力输入端16穿过机匣2并与所述传动机构4相连。
所述的阵列是指：若干排相互平行，每排为沿圆周径向设置；其中：阵列的排数与联动环10的个数相同。
所述的动力输入端16采用第一转动副R1实现；该动力输入端16与所述传动机构4之间设有第一球铰副S1，结合第二球铰副S2以及第二转动副R2，形成RSSR空间四杆机构。
综上，本实施例中所述机构为RSSR-RRRR-RRPR的串联构型，其自由度1。
本实施例当以驱动件7作为驱动时，则芯轴5产生绕其轴线的输出转动；以芯轴5的转动作为输入，则联动环10产生绕机匣2中心线的输出转动；以联动环10的转动作为输入，则独立叶片15产生绕其转动轴线的输出转动，从而实现独立叶片15角度的改变。
此机构中叶片15的数目等于从摇臂9的数目；驱动环10、受动端12、拉杆13、驱动杆6的数目等于压气机独立叶片所需调节的级数；芯轴数目等于1；驱动件7的数目等于主摇臂8的数目，本实施例中为1。
此机构通过选取各级受动端12、拉杆13、驱动杆6的合理长度，使得各级独立叶片的角度变化符合所要求的规律。
Claims (5)
1.一种压气机多级静叶刚性调节机构，其特征在于，包括：带有输出机构的机匣以及固定设置于机匣外部的驱动机构和传动机构，其中：输出机构的一端径向设置于机匣内且另一端与位于机匣外的传动机构相连，驱动机构轴向设置于机匣外并与传动机构相连并传递动力；
所述的驱动机构包括：若干对设置于芯轴上的驱动杆、串联连接于芯轴和机匣之间的驱动件和主摇臂，其中：驱动件与主摇臂之间通过转动副相连；
所述的传动机构包括：若干组相互平行且转动设置于机匣外部的带有转动拉杆组件及从摇臂的联动环，该联动环与驱动机构相垂直且分别通过转动拉杆组件与驱动机构转动连接，通过从摇臂与输出机构转动连接；
所述的转动拉杆组件包括：受动端、拉杆以及两组转动副，其中：受动端与联动环固定连接，拉杆的两端分别连接两组转动副、并且第三转动副与受动端相连、第四转动副与驱动机构相连；
所述的联动环的个数与所述驱动杆的个数相同；
所述的联动环与从摇臂之间通过第二球铰副相连；
所述的联动环通过第二转动副与机匣的外壁连接。
2.根据权利要求1所述的机构，其特征是，所述的驱动件为液压活塞结构，其液压缸部分通过第七转动副与机匣连接，活塞部分通过第六转动副与主摇臂相连，芯轴通过第五转动副与机匣连接。
3.根据权利要求1所述的机构，其特征是，所述的输出机构包括：带有转动副的静止叶片阵列，该静止叶片阵列由若干径向设置于机匣上的独立叶片组成，独立叶片的动力输入端穿过机匣并与所述传动机构相连。
4.根据权利要求3所述的机构，其特征是，所述的阵列是指：若干排相互平行，每排为沿圆周径向设置；其中：阵列的排数与联动环的个数相同。
5.根据权利要求3所述的机构，其特征是，所述的动力输入端采用第一转动副实现；该动力输入端与所述传动机构之间设有第一球铰副。
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