CN107108039A - 飞行器发动机安装架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有失效保护固定点的发动机安装系统。该发动机安装系统包括装载有衣架式锁扣的前安装架，衣架式锁扣具有球形轴承和柱状轴承。发动机安装架到支撑件的固定利用了销和螺栓以及结合到最终安装结构中的保持式双扳手式垫片。发动机安装系统还包括后安装架。

Description

飞行器发动机安装架

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年1月7日提交的美国临时专利申请No.62/100,672的优先权，该专利申请的全部公开内容以引用的方式并入本文。

背景技术

飞行器发动机安装架(aircraft engine mounts)需要失效(故障)保护(failsafe)安装架。典型地，前安装架和后安装架将喷气发动机(又称涡轮风扇发动机、涡轮喷气发动机或以其它术语称谓)固定到飞行器上的挂架(pylon)或其它结构构件。每个安装架包括多个固定点(securement points)以及至少一个附加的失效保护点。失效保护使得在其它固定点中的一个处发生失效(故障)的情况下飞行器能够安全运行。除了将发动机安全地固定到机身这一主要任务外，前安装架和后安装架必须容易被触及以容许有效地安装、移除和检修发动机。

发明内容

本发明描述了包括装载有前锁扣组件(forward shackle assembly)的前发动机安装架的发动机安装系统。前锁扣组件包括衣架式托架、中央轴承、柱状轴承(cylindricalbearing)和球形轴承(spherical bearing)。销穿过每个轴承，并且螺栓位于销内，螺栓的头部的尺寸被设定为穿过轴承。在前锁扣组件固定到一对U形夹点(clevis point)时将双扳手式垫片工具(double wrench washer tool)结合在安装系统中。

另外，本发明描述了适于将涡轮风扇发动机安装到附接在飞行器机翼的挂架的发动机安装系统。安装系统包括与竖向(竖直)、横向和向后载荷相作用的后安装架以及与推进、竖向和横向载荷作用的前安装架。该系统在前安装架处的4点处以及后安装架处的两点处附接到飞行器。此外，前安装架和后安装架包括附接到发动机的附加的失效保护附接件。与每个安装架相关联的失效保护附接件仅在选定的失效条件下进行接合。包括在后安装架和前安装架两者处的失效保护特征提供完全失效保护载荷路径。在全部构件完好和在单个构件失效这两种构造中，该系统都在全载荷条件下保留静定(statically determinant)。

此外，本发明描述了这样的发动机安装系统：其容许在构件载荷独立于发动机、发动机安装架和挂架刚度的全部条件下的已知载荷分布。安装系统出于安全的目的设置有失效保护特征。该系统还在不引入内部安装系统应力的情况下容许安装公差以及发动机与安装系统构件之间的不同热膨胀。

本文披露了一种发动机安装系统。该发动机安装系统包括前发动机安装架。前安装架装载有前锁扣组件。前锁扣组件包括：衣架式托架；中央轴承，其位于穿过所述衣架式托架的第一孔内；柱状轴承，其位于穿过所述衣架式托架的第二孔内；以及球形轴承，其在穿过所述衣架式托架的第三孔内。容纳第一螺栓的第一销穿过柱状轴承。容纳第二螺栓的第二销穿过球形轴承。每个螺栓具有螺栓头，螺栓头的尺寸容许螺栓头穿过对应的轴承但不容许螺栓头穿过对应的销。

本文中还披露了一种发动机安装系统，该发动机安装系统包括：发动机、前发动机安装架、发动机上的第一U形夹点和第二U形夹点，每个U形夹点具有一对突耳以及位于各个U形夹点的对应突耳对内的一组嵌套轴衬(bushings)。前发动机安装架包括装载有前锁扣组件的主配件(main fitting)。前锁扣组件包括：衣架式托架；中央轴承，其位于穿过衣架式托架的第一孔内；柱状轴承，其位于穿过衣架式托架的第二孔内；以及球形轴承，其在穿过衣架式托架的第三孔内。第一和第二U形夹点构造为分别固定到由衣架式托架所装载的柱状轴承和球形轴承。第一销穿过柱状轴承以及第一U形夹点内的嵌套轴衬。第二销穿过球形轴承以及第二U形夹点内的嵌套轴衬。第一螺栓穿过第一销。第一螺栓具有螺纹端和螺栓头，第一螺栓的螺栓头的尺寸容许该螺栓头穿过柱状轴承但不容许该螺栓头穿过第一销，其中第一螺栓的螺栓头从第一U形夹点向外突出。第一固定装置位于第一螺栓的与螺栓头相反的位置。第二螺栓穿过第二销，第二螺栓具有螺纹端和螺栓头，第二螺栓的螺栓头的尺寸容许该螺栓头穿过球形轴承但不容许该螺栓头穿过第二销，其中第二螺栓的螺栓头从第二U形夹点向外突出。第二固定装置位于第二螺栓的与螺栓头相反的位置。扳手式垫片工具位于第一螺栓头与第一U形夹点内的嵌套轴衬之间以及第二螺栓头与第二U形夹点内的嵌套轴衬之间。

更进一步地，本文中披露了一种轴承组件。该轴承组件包括：一对突耳；一对嵌套轴衬，其位于每个突耳内，每个嵌套轴衬具有内部凸缘轴衬(inner flanged bushing)和外部凸缘轴衬(outer flanged bushing)，内部凸缘轴衬延伸超出突耳；轴承，其位于突耳之间，使得轴承与每个嵌套轴衬的凸缘邻近；以及销，其穿过轴承且具有第一端和第二端。每个销的第二端可选地装载有凸缘。由销所装载的凸缘与位于同销的第二端邻近的突耳内的内部凸缘轴衬接合。具有足以与内部凸缘轴衬和外部凸缘轴衬接合的直径的垫片或垫块(spacers)可以替代可选的凸缘。螺栓位于销内。螺栓具有从销的装载有凸缘的第二端突出的螺纹端以及与螺栓的第一端邻近的螺栓头，螺栓头的尺寸被设定为使螺栓头不能穿过销。螺母位于螺栓的螺纹端上。当用垫片取代凸缘时，在将螺母定位在螺栓的螺纹端上之前，将垫片将放置在螺栓的螺纹端上。另外，将垫片定位在螺栓头与销之间。垫片与位于同螺栓头邻近的突耳内的内部凸缘轴衬接合。当向螺栓头和螺母施加扭矩时，位于每个突耳内的内部凸缘轴衬被压缩在轴承上，从而阻止力横向地施加在突耳上。

另外，本文中还披露了一种包括后发动机安装架的发动机安装系统。后发动机安装架装载有第一发动机安装杆、第二发动机安装杆和失效保护杆。后安装架包括具有彼此固定的两个半部分的中央分开式挂架。该挂架装载所述第一发动机安装杆、第二发动机安装杆和失效保护杆。第一发动机安装杆装载有位于杆内的三个轴承：第一上部球形轴承、中央定向轴承和下部球形轴承。第一上部球形轴承将第一发动机安装杆固定到中央分开式挂架，并且与全部竖直和水平方向上的力相作用。第二发动机安装杆装载有位于杆内的三个轴承：第一上部球形轴承、中央定向轴承和下部球形轴承。第一上部球形轴承将第一发动机安装杆固定到中央分开式挂架，并且与全部竖直和水平方向上的力相作用。第一发动机安装杆的中央定向轴承仅与在同第一发动机安装杆的轴线成90度的方向上的力相作用；并且第二发动机安装杆的中央定向轴承仅与在同第二发动机安装杆的轴线成90度的方向上的力相作用。

更进一步地，本发明描述了一种发动机安装系统，该发动机安装系统包括后发动机安装架，后发动机安装架装载有第一发动机安装杆、第二发动机安装杆和失效保护杆。后安装架包括具有彼此固定的两个半部分的中央分开式挂架。该挂架装载所述第一发动机安装杆、所述第二发动机安装杆和所述失效保护杆。另外，挂架在其上表面上具有至少一个孔。该孔由中央开口式挂架的每个半部分中的相对的一对凹陷部限定。凹槽位于孔的下部分处。剪切销位于孔内。剪切销装载有凸缘，凸缘被接纳在位于孔的下部分处的凹槽内。

另外，本发明中披露了一种用于铆接(staking)定向轴承的方法。该方法包括以下步骤：在轴承安装开口内的表面上加工倒角；在倒角内加工至少一个缺口(divot)；将轴承座圈定位在轴承安装开口内；将轴承座圈铆接在倒角内；以及迫使轴承座圈与倒角内的缺口适配。

本发明中还披露了一种扳手式垫片工具。该扳手式垫片工具特别地适于螺栓头被附加构件阻挡的扭矩操作。扳手式垫片工具包括第一端和第二端。第一端具有由平行侧壁限定的第一槽。第一槽还装载有从平行侧壁向内突出的凸缘。扳手式垫片工具的第二端具有由平行侧壁限定的第二槽。第二槽还装载有从第二槽的平行侧壁向内突出的凸缘。另外，扳手式垫片工具装载有从该工具向外突出的扭矩施加点。

此外，本发明中披露了一种构造为在单个平面中与力相作用的轴承。该轴承包括轴承座圈、两个相反的轴承座圈界面以及位于轴承座圈内的柱状轴承内部部件。柱状轴承内部部件具有两个弯曲外壁以及两个平行外壁。弯曲外壁与轴承座圈界面接合，并且平行外壁限定柱状轴承内部部件的每侧上的柱状轴承内部部件与轴承座圈之间的空隙。

附图说明

图1描绘了通过前、后安装架固定到挂架的涡轮发动机的侧视图。

图2A是用于涡轮发动机的前发动机安装架的俯视图。

图2B是用于涡轮发动机的前发动机安装架的正视图。

图2C是用于涡轮发动机的前发动机安装架的俯视侧向透视图。

图2D是用于涡轮发动机的前发动机安装架的侧视图。

图2E是用于涡轮发动机的前发动机安装架的仰视侧向透视图。

图2F是用于涡轮发动机的前发动机安装架的分解组件视图。

图2G是用于涡轮发动机的后发动机安装架的分解组件视图。

图2H是用于涡轮发动机的前发动机安装架的主配件、前锁扣和横杠(惠普尔树(whipple tree))式锁扣的分解组件视图。

图3是用于涡轮发动机的前发动机安装架的侧视图，其中描绘了前发动机安装架与涡轮发动机之间的界面附接点。

图4A是沿图4B的线A-A截取的锁扣组件的剖视图。

图4B是具有固定到涡轮发动机的前锁扣的用于涡轮发动机的前发动机安装架的透视图。

图5是飞机左部上的锁扣界面和发动机上的U形夹点(clevis points)的放大透视图。

图6A是发动机的飞机右部上的锁扣的剖视图。

图6B在飞机右部上的锁扣界面和发动机上的U形夹点的放大透视图。

图7A是前发动机安装架的前锁扣组件的正视图。

图7B是在图3中识别的前锁扣组件的俯视图。

图7C是前锁扣组件的透视图。

图7D是沿线截取的前锁扣组件的剖视图。

图7F、图7G、图7H、图7J和图7K描绘了图7A所描绘的前锁扣的在飞机右部上所示的柱状轴承的构件。

图8描绘了扳手式垫片工具。

图9描绘了具有与前安装架相连的界面附接点的发动机的前壳体。

图10描绘了用于柱状轴承的改进的铆接构造。

图11描绘了图11中所描述的区域12的细节。

图12描绘了铆接到倒角中的座圈的细节。

图13至图15以-X-描绘了各种载荷失效点以及伴随所指出的紧固件或构件的失效的作用载荷。

具体实施方式

当在本文中使用时，术语“左”和“右”指的是飞机左部和右部。

本发明描述了适于将涡轮发动机固定到飞行器的改进的失效保护发动机安装系统10。如图1所描绘的，系统10包括用于将涡轮发动机12固定到挂架5或其它飞行器结构的前发动机安装架20和后发动机安装架30。使用多个螺栓8和剪切销(安全销)44完成发动机12经由前安装架20和后安装架30到挂架5的固定。另外，本发明提供了这样的改进的轴承铆接工艺：其适于将轴承座圈保持在任何需要将轴承定位在预定构造中应用中，并且基本上阻止轴承座圈的旋转。

发动机12包括用于将发动机附接到发动机安装系统10的必要固定点。发动机12的前部分包括分别位于右侧和左侧的前安装架前部U形夹安装点13a和前安装架前部U形夹安装点13b，并且还包括前安装架失效保护U形夹安装点13c。发动机12的前部分还包括两个位于前侧但靠下的U形夹点14a和14b。右下U形夹点14a和左下U形夹点14b稍稍朝向发动机前失效保护U形夹安装点13c的后部。如图4A中所描绘的，每个U形夹安装点13a、13b包括一对突耳15，并且每个突耳具有从中穿过的适于接纳轴衬60的通道15a。

将参考图2A至图2F、图2H以及图3至图10对前发动机安装架20进行描述。前发动机安装架20包括主配件40、前锁扣组件50、横杠式组件80，其中横杠式组件80具有由横杠式组件80所装载的两个推力杆87。主配件40是沿竖直止推面(thrust plane)分开的两件式组件。穿过主配件右部40a和主配左部40b并被固定装置(未示出)保持的螺栓42将每个半部分彼此固定。在组装之前，将具有下唇或凸缘44a的两个或更多个剪切销44定位在每个半部分40a、40b中的凹陷部45内，并且在完成主配件右部40a和主配件左部40b的彼此组装时两个或更多个剪切销44被保持在凹陷部45中。每个凹陷部45具有与销44的凸缘44a匹配的凹槽45a以在组装剪切销44后将剪切销44保持在主配件40内。在组装主配件右部40a和主配件左部40b之后，凹陷部45沿主配件40的中心线限定孔45。因此，将剪切销44保持在主配件40的位于前发动机安装架20的推力线上的孔45内。

剪切销44沿主配件40的中心线定位确保了推力沿安装架20的中心线40c施加到挂架5而不引起任何横向力矩。在组装后，一个剪切销44在销44与主配件40之间具有约0.002英寸(约0.051毫米)间隙的紧配合，并且第二剪切销44在销44与主配件40之间具有约0.01英寸(约0.25毫米)的微小间隙配合。因此，该第二剪切销起到失效保护作用。

在所组装的构造中，主配件40具有向前突出凸部46和向后向下突出凸部47。每个凸部典型地具有从主配件到凸部的端部的逐渐渐缩的直径；然而，每个凸部也可以具有恒定直径的柱状构造或任何其它适当的构造。另外，每个凸部具有至少两个螺纹孔48，其中每个凸部在主配件40a和40b的每个半部分中具有至少一个螺纹孔48。此外，在所组装的构造中，主配件40具有位于主配件40的下部分上的失效保护突耳49。

前锁扣组件50包括衣架式托架51、中央轴承52、柱状轴承53和球形轴承54。销58位于柱状轴承53内并且螺栓61安装在销58内。螺栓头61a的尺寸被设定为不能穿过销58；然而，螺栓头61a和销58将一起穿过柱状轴承53。销57位于球形轴承54内并且螺栓61穿过销57。螺栓头61a的尺寸被设定为不能穿过销57；然而，螺栓头61a和销57将一起穿过球形轴承54。如在下文更加详细地讨论，在组装期间螺栓61将位于销57或58以及固定于螺栓61的槽式螺母62内。螺栓61和销57或58将穿过各个轴承53或54。将扳手式垫片70定位为使得凸缘73位于螺栓头61a与销57或58之间。因此，凸缘73起到保持垫片(a retaining washer)的作用。尽管在本文中描述了销57和销58，但可以将相同的销与两个轴承组件一起使用。

衣架式托架51可以是单块金属(例如，钢)。然而，为提供航空工业所需的多重冗余(multiple redundancies)，衣架式托架51典型地包括大致沿衣架式托架51的中面分开的至少两个单独元件51a和51b。典型地，元件51a和51b由适于使用环境的不锈钢(诸如但不限于15-5PH不锈钢等)加工而成。其它适于使用的材料的适当种类包括：钛合金或高强度镍合金(诸如Inconel 718等)以及具有目标环境所必须的强度的其它合金。一般来说，如本领域的技术人员已知的那样，轴承尺寸、钢硬度和其它类似特性将根据由环境给定的通常的工程实践或构件使用的领域来确定。

参考图7A，前锁扣组件50包括衣架式托架51以及安装在衣架式托架组件51内的轴承。中央轴承52位于衣架式托架51的中央。中央轴承52的尺寸被设定为配合在主配件向前突出凸部46上。由位于中央轴承52上并且被螺栓56固定到向前突出凸部46的保持板提供前锁扣组件50到主配件40的辅助保持。螺栓56穿过保持板55中的孔55a，并且与向前突出凸部46中的螺纹孔48接合。

如图7A中进一步描绘的，柱状轴承53定位在中央轴承52的飞行器右部，并且球形轴承54定位在中央轴承52的飞行器左部。然而，可以使柱状轴承53和球形轴承54的从一侧到另一侧的取向颠倒并且仍提供相同功能。无论两个轴承的从一侧到另一侧的取向如何，前锁扣组件50都提供前发动机安装架20与发动机前安装架前部U形夹安装点13a、13b之间的静定系统。

球形轴承54与沿横向和竖向的载荷相作用。在中央轴承33的每一侧都使用球形轴承可能导致衣架式托架51上的过大应力，并且导致依赖于发动机12刚度的载荷分布。参考图5A，为了避免响动并减小磨损，穿过球形轴承54的销57必须紧配合在球形轴承54和发动机前安装架前部U形夹安装点13b内。在本申请中，紧配合通常在约0.0英寸到约0.002英寸之间。因此，使用两个球形轴承将不能适应发动机前安装架前部U形夹安装点13a、13b与前锁扣组件50之间的热膨胀。结果，在前锁扣组件50中使用两个球形轴承将不能提供静定系统。

然而，在前锁扣组件50的一个安装点处使用柱状轴承53，在容许发动机前安装架前部U形夹安装点13a处的角度偏移的同时提供了仅与竖直方向上的载荷相作用的加载点。因此，该构造提供足够的横向间隙以适应公差。球形轴承54和柱状轴承53的组合提供了静定系统。

为了确保柱状轴承53在竖直方向上的期望载荷，必须将柱状轴承53的柱状轴承座圈53a铆接在前锁扣组件50中，使得柱状轴承内部部件53b在被安装在柱状轴承座圈53a内时具有横向间隙但没有竖向间隙。如前所述，间隙的程度将取决于应用。如图7A中所描绘的，柱状轴承内部部件53b与座圈53a之间在每一侧上的最小横向间隙为约0.026英寸(约0.66毫米)或总横向间隙为0.52英寸(约13.21毫米)。由柱状轴承53提供的横向间隙容许柱状轴承座圈53a内的柱状轴承内部部件53b的滑动。所提供的间隙允许安装系统适应正常运行条件下的安装公差、热膨胀和偏斜。

在正常运行条件下，在前锁扣组件50处所经受的总力可以参考球形轴承54来确定。然而，在球形轴承54发生失效的情况下，以上限定的间隙将由于柱状轴承53所承载的附加载荷导致柱状轴承53与横向和竖向上的载荷相作用而闭合。因此，在球形轴承53失效后，柱状轴承内部部件53b的平行外壁与座圈53a之间的至少一个空隙闭合。如图15所示，失效保护突耳49内的销和螺栓也将与失效保护U形夹安装点13c接合以仅与竖直载荷相作用。同样地，如图13中所描绘的，柱状轴承53的失效将使全部载荷转移到球形载荷54。因此，锁扣组件在正常运行条件以及在轴承53、54中任何一个失效的情况下确保发动机前安装架前部U形夹安装点13a、13b之间的静定系统。图14描绘了衣架式托架51的一个半部分51a或51b的失效。在该失效模式下，衣架式托架51的未失效部分以与失效之前相同的方式继续与力相作用。因此，柱状轴承53不经历任何载荷变化。图15描绘了柱状轴承53的失效。在该失效条件下，球形轴承将与全部推力和竖直载荷相作用。另外，失效保护突耳49将接合以仅与竖直载荷相作用。

图7F至图7H以及图7J至图7K提供了柱状轴承53的进一步的细节。如图中所描绘的，柱状轴承53包括具有平坦端部的柱状轴承内部部件53b以及轴承座圈53a。轴承座圈53a具有两个相反界面53c。柱状轴承内部部件53b具有两个平行外壁以及限定轴承界面53c的两个弯曲外壁。当安装在轴承座圈53a内时，柱状轴承内部部件53b的轴承界面53c与轴承座圈53a的轴承界面53c接触。在正常运行中，轴承座圈53a和柱状轴承内部部件53b的界面53c提供轴承座圈53a与柱状轴承内部部件53b之间唯一的载荷接触点。因此，在该构造中，柱状轴承内部部件53b在轴承座圈53a内沿无载荷(unloaded)方向滑动。另外，利用安装在座圈53a内的柱状轴承内部部件53b，柱状轴承内部部件53b的平行壁在柱状轴承内部部件53b的每一侧上限定柱状轴承内部部件53b与座圈53a之间的空隙。通过使柱状轴承内部部件53b围绕柱体轴线相对于运行位置旋转90°并使柱状轴承内部部件53b进入外部柱状轴承座圈53a来安装柱状轴承内部部件53b。将柱状轴承内部部件53b旋转回运行位置使得柱状轴承内部部件53b被捕获在柱状轴承座圈53a中，即，使得柱状轴承内部部件53b与柱状内部界面53c接合。外部柱状轴承座圈53a可选择性地包括衬套，或者柱状轴承53可以在柱体53a与外部柱状轴承座圈53a之间采用金属-金属接触。

如上所述，前锁扣组件50与发动机前安装架前部U形夹安装点13a和13b接合。成对的凸肩或凸缘轴衬60位于每个U形夹点13a、13b的对应的U形夹通道15内。如图4A、图4B和图8所描绘的，成对的凸缘轴衬60是内部凸缘轴衬60a和外部凸缘轴衬60b的嵌套布置。外部凸缘轴衬60b压配合在通道15a内，并且内部凸缘轴衬60a滑入外部凸缘轴衬60b中。如图8中所描绘的，轴衬的该构造与销57或58、螺栓61以及双扳手式垫片工具70协作，容许将前锁扣组件50固定到前安装架前部U形夹13a、13b安装点而无需规定构件的选用组件(即，使用铆接垫片)。外部凸缘轴衬60b材料可以是具有可选的100％全表面润滑的304退火耐蚀钢(CRES)、15-5PH、17-4PH、H1150。内部凸缘轴衬60a应当或可以是15-5PH、17-4PH、条件H1025或INCO 718。典型地，在内部凸缘轴衬60a的内径和端面的与轴承的球体接触的点处对进行润滑。优选地，润滑剂为钼基或石墨基。作为选择，外部凸缘轴衬60b可以是青铜材料，诸如铝青铜、铍铜(AMS454型)或铜锡镍调副青铜(AMS4596型)等。当外部凸缘轴衬60b使用青铜材料时，内部凸缘轴衬60a将典型地由诸如15-5PH等合金钢形成。青铜基轴衬构造不需要润滑物。

图4A和图6A描绘了位于发动机前安装架前部U形夹安装点13b的突耳15内的前锁扣组件50的主配件左部40b的构造和关系。在将衣架式托架51定位为与发动机前安装架前部U形夹安装点13a和13b对准之后，通过使销58和螺栓61从衣架式托架51的后部穿过衣架式托架51内的球形轴承54且穿过U形夹安装点13b而将销58和螺栓61定位在组件内。同样地，销57和螺栓61从衣架式托架51的后部穿过柱状轴承53和U形夹安装点13a而被定位在组件内。在将槽式螺母或其它锁定机构固定在螺栓61上之前，根据需要将垫片或垫块75放置在螺栓61上。如所描绘的，每个螺栓61的头部61a的尺寸被设定为穿过球形体54a的开口和柱状轴承内部部件53b。进一步如图4A、图5A和图6A所描绘的，螺栓61具有这样的长度：其使得在槽式螺母62或其它锁定机构以组装但预扭转的构造固定到对应的螺栓61的情况下，双扳手式垫片工具70可以位于销57和58与对应的螺栓头61a之间。

双扳手式垫片工具70在失效保护发动机安装系统10的构造里提供多种功能。如图8所描绘的，双扳手式垫片工具70具有被定位为分开一定距离的两个槽71。槽之间的距离等于突耳15中U形夹安装点通道15a的中心线。每个槽具使得槽的平行壁71a和71b用作扳手平面72的距离。另外，平行壁71a和71b装载有向内突出凸缘73。凸缘73分开的距离大致等于螺栓61的直径。因此，当被定位在螺栓头61a与销57、58之间时，双扳手式垫片工具70既用作具有与螺栓头61a接合的扳手平面72的扳手，以阻止扭转操作期间螺栓头61a的旋转，又用作起保持垫片作用的凸缘73以接合并捕获螺栓头61a。因此，双扳手式垫片工具固定销57、58并防止销57、58的丢失(loss)，从而阻止销57、58穿过轴承。双扳手式垫片工具70另外装载有适于通过任何常规的扭矩施加工具而接合的扭矩施加点74。如图8所描绘的，扭矩施加点是具有适于接纳驱动机构的开口的向上突出耳74。耳74不限于向上突出形式；而是，扭矩施加点72需要提供超出正被组装的装备的范围的足够的间隙，以便容许被任何常规扭矩施加工具所接合。

因此，如上文所述，将前锁扣组件50定位为使得其衣架式托架51与发动机前安装架前部U形夹安装点13a、13b对准，这使得柱状轴承组件52和球形轴承组件54设置为与U形夹安装点突耳15的开口15a对准。衣架式托架51到U形夹安装点13a和13b的最终固定需要使螺栓61穿过销57和58定位，将槽式螺母62定位在螺栓61，接着用双扳手式垫片工具70固定螺栓头61a。双扳手式垫片工具70的扳手平面72被定位为使得扳手平面72和凸缘73与对应的螺栓61的螺栓头61a接合。利用定位在螺栓头61a与销57、58之间的双扳手式垫片工具70，可以转动每个螺栓61直至对应的头部61a与扳手平面72对准。一旦每个螺栓头61a与双扳手式垫片工具70的扳手平面72接合，就可以接着紧固对应的槽式螺母62或其它锁定机构以将前锁扣组件50固定到发动机前安装架前部U形夹安装点13a、13b。

尽管这里描述了槽式螺母62以及开口销(未示出)的布置，但位于与螺栓头61a相反处的装置可以是任何合适的螺母或具有至少一个固定锁定机构的固定构件。在一些应用中，固定构件具有至少两个固定锁定机构，例如，锁定用化合物和至少一个物理锁定构件。因此，在最终的组装时，双扳手式垫片工具70保留为发动机12与前锁扣组件50之间的接头的整体构件。

图4A描绘了沿图4B的线A-A截取的定位在U形夹安装突耳15内的前锁扣组件50的剖视图。因此，图4A描绘了球形轴承。然而，在前锁扣组件50被定位在U形夹点13a或13b内的情况下轴承53和嵌套轴衬60的关系与轴承54和嵌套轴衬60的关系是相同的。图4A描绘了发动机前安装架前部U形夹安装点13a、13b、销57或58、螺栓61、垫块75、槽式螺母62、外部凸缘轴衬60b(即，压配合轴衬)、内部凸缘轴衬60a以及双扳手式垫片工具70的关系。如图4A所描绘的，销57和58分别具有位于销的同螺栓61的螺纹端部邻近的端部处的凸缘57a、58a。可以省略凸缘58a，并且通过具有足以与内部和外部凸缘轴衬61a、61b接合的直径的大垫片或垫块75来代替凸缘58a。通常，球形体54a或柱状轴承内部部件53b位于内部轴衬60a的凸肩之间。如上所述，前锁扣轴承53、54位于发动机前安装架前部U形夹安装点13a、13b内。在将前锁扣组件固定到发动机前安装架前部U形夹安装点13a、13b的期间，螺栓头61a和销凸缘58a迫使内部凸缘轴衬60a与球形轴承54的球形体10接合，或在柱状轴承53的情况下迫使内部凸缘轴衬60a与柱状轴承内部部件53b接合。因此，所有的相对移动发生在内部凸缘轴衬60a与外部凸缘轴衬60b之间。通过迫使所有运动在内部凸缘轴衬60a与外部凸缘轴衬60b之间，避免了失效模式下对销57、58的所有潜在损坏。此外，嵌套轴衬布置阻止了发动机U形夹突耳15在安装、移除和/或检修期间的弯曲。因此，扭转操作不会在U形夹安装点突耳15上施加应力。双轴衬布置可以与任何U形夹点和轴承组件一起使用而不需要扳手式垫片70。如果锁扣或其它轴承安装架到U形夹点的组装不被其它构件妨碍，则具有足以与内部凸缘轴衬60a及外部凸缘轴衬60b两者接合的直径的垫片或垫块75可以替代扳手式垫片70。垫片或垫块75将放置在螺栓头61a与嵌套轴衬60之间。如上所述，嵌套轴衬60和垫块或垫片75的该构造在扭转螺母62和螺栓61的期间将不在U形夹安装点突耳15上施加应力。

因此，如图3、图5和图6B所描绘的，双扳手式垫片工具70和槽式螺母62将前锁扣组件50保持在发动机前安装架前部U形夹安装点13a、13b内，从而固定前锁扣组件发动机12。尽管在本文中被描述为单个构件，但双扳手式垫片工具70也可以设置为均具有适当扭矩施加点的分开的独立扳手式垫片。

为了完成前发动机安装架20到发动机12的组装，将主配件失效保护突耳49固定到发动机失效保护U形夹13c。除非衣架式托架51中的两个轴承都失效，否则该安装点不经受直接接合。另外，由横杠式支撑件80所装载的推力杆85必须固定到发动机前下U形夹点14a和14b。

参考图2E和图2H，横杠式(whipple tree)支撑件80包括三个开口：中央开口81、左开口82和右开口82。中央开口81的尺寸被设定为接纳轴承84，其中，轴承84构造为与向后向下突出凸部47过盈配合。将直径比开口81的直径大的盖件85定位在开口81上，并且将横杠80定位在轴承84上、使螺栓86穿过盖件85并进入凸部47，从而将横杠80固定到凸部47。如图2F所描绘的，通过夹销接头布置将每个推力杆87固定到横杠80，在该夹销接头布置中外径尺寸被设定为配合在推力杆开口87a内的销88穿过横杠开口82或83。螺栓穿过销88和螺母90，从而将推力杆87固定至横杠80，销88和螺母90配有可选的垫片或用于将螺栓89保持在销88内的其它常规机构。典型地，用于保持螺栓89的螺母90是自锁螺母或具有开口销的槽式螺母。具有推力杆开口87b的推力杆80的每个前端被定位在各个发动机前下U形夹点14a、14b内。典型地，对于下U形夹点14a和14b，每个U形夹点突耳15具有定位在U形夹安装点通道15a内的轴衬15b。推力杆80的每个前端包含与球形轴承54类似的球形轴承。销88穿过轴衬15b和球形轴承54，并且螺栓穿过销88且被螺母90保持。螺母90可以是自锁的或具有开口销的槽式螺母。

如上所述，包括在衣架式托架51内的柱状轴承53提供静定系统。为了提供该系统，柱状轴承53必须布置为使得其仅在竖直方向上承载载荷。因此，必须避免在前锁扣组件50组装到前安装架前部U形夹安装点13a和13b期间轴承在前锁扣组件50内的旋转。为了阻止柱状轴承53在前锁扣组件50内旋转，将柱状轴承座圈53a铆接在前锁扣组件50内。参考图10至图12，铆接过程包括以下步骤：将铆接凹槽92形成在柱状轴承座圈53a内，并且在前锁扣组件50的开口94内加工配合倒角93。在倒角93加工之后，一个或多个球形圆头槽铣刀将“缺口”95加工到倒角93中。在柱状轴承座圈53a被定位在开口94中且以常规方式铆接柱状轴承座圈53a之后，使用第二铆接步骤。在第二铆接步骤中，球鼻“冲头”或其它适当的铆接工具被放置在座圈上每个缺口95的位置处，并且被以足够的力捶打以驱使座圈材料进入各个缺口95。因此，第二铆接步骤迫使被铆接的轴承与预先加工到倒角93中的缺口95附加地适配。附加的铆接步骤使被铆入轴承的扭矩约束值增大到常规被铆入轴承的扭矩约束值的两到三倍。对于位于两英寸孔内的轴承座圈，扭矩约束值将从常规铆接的约500英寸·磅力(约56.6牛·米)增加到至少1000英寸·磅力(约113牛·米)，并且典型地，取决于用于被铆入轴承的座圈的材料，将增加到1500英寸·磅力(约169.5牛·米)。

图2G描绘了后安装架30。后安装架30包括由挂架半部分31a和31b组成的挂架配件31。通过螺栓32和销33将半部分31a和31b连接在一起，从而捕获并保持了三个杆34、35和36。杆34和35通过球形轴承54附接到挂架配件31并通过球形轴承54附接到后发动机U形夹点16。如上文所述，螺栓61和螺母62将在每个安装点处保持杆34和35。杆36还通过位于开口37内的铆接定向轴承38与挂架配件31连接。铆接定向轴承38不承载沿杆34、35的轴线的载荷。而是，轴承38仅承载与沿杆34和35的长度延伸的轴线垂直的载荷。对定向轴承38的铆接操作包括如上文关于前安装架20的定向柱状轴承53所描述那样使用倒角和缺口。另外，后安装架30包括至少两个剪切销44，其中，每个剪切销44具有下唇或凸缘44a。每个剪切销被夹置在挂架配件31的半部分31a和31b之间。因此，剪切销44位于后安装架30的中心线上。剪切销44在后安装架30的中心线上的位置确保了承载横向载荷而不引起该方向上的横向力矩。在组装后，一个剪切销44在销44与挂架31之间具有约0.002英寸(约0.051毫米)间隙的紧配合，并且第二剪切销44在销44与挂架31之间具有约0.01英寸(约0.25毫米)的微小间隙配合。因此，该第二剪切销起到失效保护作用。

对于本领域的技术人员而言本发明的其它实施例是显而易见的。同样地，前述说明仅能够实现并描述本发明的一般用途和方法。因此，本发明的真实范围由所附权利要求限定。

Claims (20)

1.一种发动机安装系统，其包括：

前发动机安装架，其装载有前锁扣组件，所述前锁扣组件包括：衣架式托架；中央轴承，其位于穿过所述衣架式托架的第一孔内；柱状轴承，其位于穿过所述衣架式托架的第二孔内；以及球形轴承，其在穿过所述衣架式托架的第三孔内；

第一销，其穿过所述柱状轴承；

第二销，其穿过所述球形轴承；

第一螺栓，其穿过所述第一销，所述第一螺栓具有螺纹端，所述第一螺栓具有螺栓头，所述第一螺栓的螺栓头的尺寸容许所述第一螺栓的螺栓头穿过所述柱状轴承；

第二螺栓，其穿过所述第二销，所述第二螺栓具有螺纹端，所述第二螺栓具有螺栓头，所述第二螺栓的螺栓头的尺寸容许所述第二螺栓的螺栓头穿过所述球形轴承。

2.根据权利要求1所述的发动机安装系统，其中，所述前锁扣组件提供了静定系统。

3.根据权利要求1所述的发动机安装系统，其中，所述柱状轴承仅承载竖直方向上的载荷。

4.根据权利要求3所述的发动机安装系统，还包括：

围绕所述第二孔的周部的倒角，以及在由所述倒角所限定的区域中的至少一个缺口；

所述柱状轴承具有座圈，所述座圈具有上界面和下界面，并且所述座圈通过在所述座圈与所述倒角之间的铆接操作被保持在所述第二孔内；

所述座圈的一部分，其进一步变形到由所述缺口限定的区域内，从而所述座圈被固定到所述孔内；以及

柱状轴承柱体，其位于所述座圈内，所述柱状轴承柱体具有上界面、下界面以及左壁和右壁，所述柱状轴承柱体仅与所述座圈的上界面和下界面接合并且限定了所述柱状轴承柱体的左壁和右壁与所述座圈之间的空隙。

5.根据权利要求1所述的发动机安装系统，其中，所述前发动机安装架还包括：

分开式主配件，所述分开式主配件装载有向前突出凸部和向后向下突出凸部，所述向前突出凸部和向后向下突出凸部限定了所述主配件的长度，所述主配件沿其长度的中心线分开为两个半部分，所述向前突出凸部装载所述前锁扣组件；

所述主配件的两个半部分彼此固定，

所述主配件具有位于其中心线上的至少一个孔；

所述主配件的中心线上的所述孔内保持有剪切销。

6.根据权利要求5所述的发动机安装系统，其中，所述主配件具有位于其中心线上的至少两个孔，第一孔内保持有第一剪切销并且第二孔内保持有第二剪切销，所述第一剪切销与力相作用并且所述第二剪切销仅在所述第一剪切销发生失效的情况下与力相作用。

7.一种发动机安装系统，其包括：

发动机，

前发动机安装架，所述前发动机安装架包括主配件，所述主配件装载有前锁扣组件，所述前锁扣组件包括：衣架式托架；中央轴承，其位于穿过所述衣架式托架的第一孔内；柱状轴承，其位于穿过所述衣架式托架的第二孔内；以及球形轴承，其在穿过所述衣架式托架的第三孔内；

第一U形夹点和第二U形夹点，其位于所述发动机上，每个U形夹点具有一对突耳，所述U形夹点构造为分别固定于由所述衣架式托架所装载的所述柱状轴承和所述球形轴承；

一组嵌套轴衬，其位于每个U形夹点的每个突耳内；

第一销，其穿过所述柱状轴承以及所述第一U形夹点内的嵌套轴衬；

第二销，其穿过所述球形轴承以及所述第二U形夹点内的嵌套轴衬；

第一螺栓，其穿过所述第一销，所述第一螺栓具有螺纹端，所述第一螺栓具有螺栓头，所述第一螺栓的螺栓头的尺寸容许所述第一螺栓的螺栓头穿过所述柱状轴承但不容许所述第一螺栓的螺栓头穿过所述第一销，其中所述第一螺栓的螺栓头从所述第一U形夹点向外突出；

第一固定装置，其位于所述第一螺栓的与所述第一螺栓的螺栓头相反的位置；

第二螺栓，其穿过所述第二销，所述第二螺栓具有螺纹端，所述第二螺栓具有螺栓头，所述第二螺栓的螺栓头的尺寸容许所述第二螺栓的螺栓头穿过所述球形轴承但不容许所述第二螺栓的螺栓头穿过所述第二销，其中所述第二螺栓的螺栓头从所述第二U形夹点向外突出；

第二固定装置，其位于所述第二螺栓的与所述第二螺栓的螺栓头相反的位置；

扳手式垫片工具，其位于所述第一螺栓头与所述第一U形夹点内的嵌套轴衬之间以及所述第二螺栓头与所述第二U形夹点内的嵌套轴衬之间。

8.根据权利要求7所述的发动机安装系统，还包括：

失效保护突耳，其由所述主配件装载；

第三U形夹点，其由所述发动机装载；

所述失效保护突耳与所述第三U形夹点对准；以及

第三销，其具有位于所述销内的第三螺栓，所述销穿过所述失效保护突耳和所述第三U形夹点。

9.根据权利要求8所述的发动机安装系统，其中，所述发动机安装系统提供静定系统。

10.根据权利要求8所述的发动机安装系统，其中，所述衣架式托架包括两个半部分，其中第一半部分为前部元件且第二半部分为后部元件，每个半部分容纳所述中央轴承、所述球形轴承和所述柱状轴承。

11.根据权利要求10所述的发动机安装系统，其中，当所述球形轴承、所述柱状轴承、所述前部元件和所述后部元件中的任一者失效时，所述发动机安装系统提供静定系统。

12.一种轴承组件，其包括：

一对突耳；

一对嵌套轴衬，其位于每个突耳内，每个嵌套轴衬具有内部凸缘轴衬和外部凸缘轴衬，所述内部凸缘轴衬延伸超出所述突耳；

轴承，其位于所述突耳之间，使得所述轴承同每个嵌套轴衬的所述凸缘邻近；

销，其穿过所述轴承，所述销具有第一端和第二端，

由所述销的所述第二端所装载的凸缘，所述销所装载的该凸缘与位于同所述销的第二端邻近的突耳内的内部凸缘轴衬接合；

螺栓，其位于所述销内，所述螺栓具有从所述销的装载有凸缘的第二端突出的螺纹端以及同所述螺栓的第一端邻近的螺栓头，所述螺栓头的尺寸被设定为使所述螺栓头不能穿过所述销；

螺母，其位于所述螺栓的所述螺纹端上；以及

垫片，其位于所述螺栓头与所述销之间，所述垫片与位于同所述螺栓头邻近的突耳内的内部凸缘轴衬接合，其中，当向所述螺栓头和所述螺母施加扭矩时，位于每个突耳内的所述内部凸缘轴衬被压缩在所述轴承上，从而阻止力横向地施加在所述突耳上。

13.一种轴承组件，其包括：

一对突耳；

一对嵌套轴衬，其位于每个突耳内，每个嵌套轴衬具有内部凸缘轴衬和外部凸缘轴衬，所述内部凸缘轴衬延伸超出所述突耳；

轴承，其位于所述突耳之间，使得所述轴承同每个嵌套轴衬的所述凸缘邻近；

销，其穿过所述轴承，所述销具有第一端和第二端，

螺栓，其位于所述销内，所述螺栓具有从所述销的装载有凸缘的第二端突出的螺纹端以及同所述螺栓的第一端邻近的螺栓头，所述螺栓头的尺寸被设定为使所述螺栓头不能穿过所述销；

螺母，其位于所述螺栓的所述螺纹端上；

第一垫片，其位于所述螺母与所述销之间，所述第一垫片与位于同所述螺母邻近的突耳内的内部凸缘轴衬接合；以及

第二垫片，其位于所述螺栓头与所述销之间，所述第二垫片与位于同所述螺栓头邻近的突耳内的内部凸缘轴衬接合，其中，当向所述螺栓头和所述螺母施加扭矩时，位于每个突耳内的所述内部凸缘轴衬被压缩在所述轴承上，从而阻止力横向地施加在所述突耳上。

14.一种发动机安装系统，其包括：

后发动机安装架，其装载有第一发动机安装杆、第二发动机安装杆和失效保护杆；

中央分开式挂架，其具有彼此固定的两个半部分，所述挂架装载所述第一发动机安装杆、所述第二发动机杆和所述失效保护杆；

所述第一发动机安装杆装载有位于所述杆内的三个轴承：第一上部球形轴承、中央定向轴承和下部球形轴承，所述第一上部球形轴承将所述第一发动机安装杆固定到所述中央分开式挂架，所述第一上部球形轴承与全部竖直和水平方向上的力相作用；

所述第二发动机安装杆装载有位于所述杆内的三个轴承：第一上部球形轴承、中央定向轴承和下部球形轴承，所述第一上部球形轴承将所述第一发动机安装杆固定到所述中央分开式挂架，所述第一上部球形轴承与全部竖直和水平方向上的力相作用；

所述第一发动机安装杆的所述中央定向轴承仅与在同所述第一发动机安装杆的轴线成90度的方向上的力相作用；并且

所述第二发动机安装杆的所述中央定向轴承仅与在同所述第二发动机安装杆的轴线成90度的方向上的力相作用。

15.一种发动机安装系统，其包括：

后发动机安装架，其装载有第一发动机安装杆、第二发动机安装杆和失效保护杆；

中央分开式挂架，其具有彼此固定的两个半部分，所述挂架装载所述第一发动机安装杆、所述第二发动机杆和所述失效保护杆；

所述中央分开式挂架的上表面上的至少一个孔，所述孔由一对相对的凹陷部限定，每个凹陷部在所述中央开口式挂架的一个半部分中；

凹槽，其位于所述孔的下部分处；

剪切销，其位于所述孔内，所述剪切销装载有凸缘，所述凸缘被接纳在位于所述孔的下部分处的所述凹槽内。

16.根据权利要求15所述的发动机安装系统，其中，所述中央分开式挂架具有位于其上表面上的至少两个孔；第一孔内保持有第一剪切销并且第二孔内有保持第二剪切销，其中所述第一剪切销与力相作用并且所述第二剪切销仅在所述第一剪切销发生失效的情况下与力相作用。

17.一种用于铆接定向轴承的方法，其包括：

在轴承安装开口内的表面上加工倒角；

在所述倒角内加工至少一个缺口；

将轴承座圈定位在所述轴承安装开口内；

将所述轴承座圈铆接在所述倒角内；

迫使所述轴承座圈与所述倒角内的所述缺口适配。

18.一种扳手式垫片工具，其包括：

具有第一端和第二端的工具，

位于所述第一端上的第一槽，所述第一槽由平行侧壁限定，

从所述第一槽的平行侧壁向内突出的凸缘；

位于所述第二端上的第二槽，所述第二槽由平行侧壁限定，

从所述第二槽的平行侧壁向内突出的凸缘；以及

扭矩施加点，其从所述工具向外突出。

19.一种构造为在单个平面中与力相作用的轴承，所述轴承包括：

轴承座圈；

两个相反的轴承座圈界面；

柱状轴承内部部件，其位于所述轴承座圈内，所述柱状轴承内部部件具有两个弯曲外壁和两个平行外壁，其中，所述弯曲外壁与所述轴承座圈界面接合，并且所述平行外壁限定所述柱状轴承内部部件的每侧上的所述柱状轴承内部部件与所述轴承座圈之间的空隙。

20.根据权利要求19所述的轴承，其中，所述柱状轴承内部部件的所述弯曲外壁仅将载荷传递到所述轴承座圈的所述相反的轴承座圈界面，并且所述柱状轴承内部部件在所述轴承座圈内沿无载荷方向滑动。