CN107218355A - 用于航空发动机的斜中传动架组件及航空发动机 - Google Patents

用于航空发动机的斜中传动架组件及航空发动机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于航空发动机的斜中传动架组件及航空发动机。用于航空发动机的斜中传动架组件，包括锥形盆状支架，锥形盆状支架包括有大端面、小端面以及倾斜侧面，锥形盆状支架内为空心内腔，锥形盆状支架的大端面轴向中心位置设有用于沿锥形盆状支架装配主动锥齿轮的第一轴承座孔，锥形盆状支架的大端面上设有用于装配与主动锥齿轮锥齿啮合的被动圆弧锥齿轮的悬臂轴承座，悬臂轴承座朝向锥形盆状支架中心轴方向倾斜并悬挑于锥形盆状支架的大端面上，悬臂轴承座设有用于装配被动圆弧锥齿轮的第二轴承座孔。悬臂轴承座的轴承孔受力小，斜中传动架组件各部位应力满足强度要求。采用斜传动组合形式，其输出功率是上下垂直传动三倍左右。

Description

用于航空发动机的斜中传动架组件及航空发动机
技术领域
本发明涉及航空发动机附件传动技术领域，特别地，涉及一种用于航空发动机的斜中传动架组件。此外，本发明还涉及一种包括上述用于航空发动机的斜中传动架组件的航空发动机。
背景技术
航空发动机的总体结构特征决定了传动轴穿过气流通道支板提取机械功率的必要性。发动机的气流通道支板内旋转轴有两个斜向：轴向倾斜和径向倾斜，角度大小取决于附件安装的外部空间，例如内外涵道之间以及外涵道之外都是布置附件的有利空间，却是传动难达之地。
某型涡桨发动机有众多附件需要传动轴，传动轴穿过三个气流通道支板提取机械功率。其中穿过斜支板输出的机械功率要求达到60kw～90kw，这条斜传动路线由大功率交流发电机独占；下传动路线分配给了燃油泵和滑油泵；上传动路线分配给了起发直流电机和调速器。而利用圆弧锥齿轮斜传拐弯只是航空发动机设计制造的难点的之一，任何部件的可靠性都不容忽视。
发明内容
本发明提供了一种用于航空发动机的斜中传动架组件及航空发动机，以解决现有航空发动机在斜传拐弯位置的部件连接传动可靠性无法保证的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种用于航空发动机的斜中传动架组件，包括锥形盆状支架，锥形盆状支架包括有大端面、小端面以及倾斜侧面，锥形盆状支架内为空心内腔，锥形盆状支架的大端面轴向中心位置设有用于沿锥形盆状支架装配主动锥齿轮的第一轴承座孔，锥形盆状支架的大端面上设有用于装配与主动锥齿轮锥齿啮合的被动圆弧锥齿轮的悬臂轴承座，悬臂轴承座朝向锥形盆状支架中心轴方向倾斜并悬挑于锥形盆状支架的大端面上，悬臂轴承座设有用于装配被动圆弧锥齿轮的第二轴承座孔。
进一步地，悬臂轴承座朝向第一轴承座孔方向倾斜，第一轴承座孔的中轴线与第二轴承座孔的中轴线共面；悬臂轴承座与锥形盆状支架之间的夹角α为60°≤α＜90°。
进一步地，第一轴承座孔内通过第一轴承装配支承主动锥齿轮，主动锥齿轮内通过薄壁花键套筒套设有弹性轴；弹性轴从锥形盆状支架穿过并通过薄壁花键套筒提取扭矩，以使弹性轴弯曲跳动不会影响到第一轴承和主动锥齿轮并能充分利用弹性轴的轴向空间以增加适应性和改装能力。
进一步地，第二轴承座孔内通过第二轴承装配支承被动圆弧锥齿轮，被动圆弧锥齿轮的最大外径小于第二轴承的外环外直径，以使被动圆弧锥齿轮能够穿过第二轴承座孔进行安装；被动圆弧锥齿轮内固接有斜传动轴。
进一步地，第一轴承和/或第二轴承采用双列深沟球轴承或双列角接触轴承。
进一步地，第一轴承与第一轴承座孔内壁面之间设有处于两侧的第一密封圈以及处于中部的第一储油槽；和/或第二轴承与第二轴承座孔内壁面之间设有处于两侧的第二密封圈以及处于中部的第二储油槽。
进一步地，主动锥齿轮的锥齿部与第一轴承之间设有用于调节主动锥齿轮的锥齿部轴向位置的第一调整垫；和/或被动圆弧锥齿轮的锥齿部与第二轴承之间设有用于调节被动圆弧锥齿轮的锥齿部轴向位置的第二调整垫。
进一步地，大端面与倾斜侧面之间设置有加强筋以及布设于加强筋内的润滑油道；润滑油道具有多个油道支路；润滑油道朝向倾斜侧面外连通的油道支路接有用于从航空发动机附件机匣引入润滑油的管接头，润滑油道朝向被动圆弧锥齿轮与斜传动轴连接配合部位连通的油道支路接有用于向被动圆弧锥齿轮与斜传动轴连接配合部位喷射润滑油的喷油嘴；润滑油道还具有连通至第一轴承的油道支路、连通至第二轴承的油道支路以及连通至主动锥齿轮与被动圆弧锥齿轮之间锥齿啮合部位的油道支路；锥形盆状支架的小端面通过游星架支撑轴承装配固定，润滑油道还具有连通至游星架支撑轴承的油道支路，油道支路朝向游星架支撑轴承方向设有喷嘴。
进一步地，锥形盆状支架的大端面、小端面、倾斜侧面中的至少一处沿周向均布有多个减轻孔，形成镂空结构，锥形盆状支架整体构成游星架。
根据本发明的另一方面，还提供了一种航空发动机，其包括上述用于航空发动机的斜中传动架组件。
本发明具有以下有益效果：
本发明用于航空发动机的斜中传动架组件，采用便于旋转传递扭矩的锥形基础结构上组合倾斜布设的悬臂轴承座，从而在斜传拐弯部位形成稳定结构支撑；当主动锥齿轮增速传动时，锥形盆状支架的大端面上的悬臂轴承座的轴承孔受力小，斜中传动架组件各部位应力满足强度要求；斜中传动架组件可以设计成与传动轴径向尺寸相匹配的大小，从而减小结构尺寸，避免斜中传动架组件干涉中央传动的齿轮，从而满足装配要求。而采用内部中空的空心结构以减小结构自重，不会对扭矩斜传构成重力阻碍，以保证扭矩稳定传递。斜中传动架组件采用斜传动组合形式，其输出功率是上下垂直传动三倍左右。适用于传动大功率的航空交流发电机，使机械功多路分流，提高附件传动的独立性和可靠性。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的用于航空发动机的斜中传动架组件的结构示意图；
图2是本发明优选实施例的锥形盆状支架与悬臂轴承座的组合结构示意图。
图例说明：
1、锥形盆状支架；101、大端面；1011、第一轴承座孔；1012、第一轴承；1013、第一密封圈；1014、第一储油槽；1015、第一调整垫；102、小端面；1021、游星架支撑轴承；103、倾斜侧面；2、主动锥齿轮；3、被动圆弧锥齿轮；4、悬臂轴承座；401、第二轴承座孔；402、第二轴承；403、第二密封圈；404、第二储油槽；405、第二调整垫；5、薄壁花键套筒；6、弹性轴；7、斜传动轴；8、加强筋；9、润滑油道；901、油道支路；902、管接头；903、喷油嘴；904、喷嘴；10、减轻孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1和图2所示，本实施例的用于航空发动机的斜中传动架组件，包括锥形盆状支架1，锥形盆状支架1包括有大端面101、小端面102以及倾斜侧面103，锥形盆状支架1内为空心内腔，锥形盆状支架1的大端面101轴向中心位置设有用于沿锥形盆状支架1装配主动锥齿轮2的第一轴承座孔1011，锥形盆状支架1的大端面101上设有用于装配与主动锥齿轮2锥齿啮合的被动圆弧锥齿轮3的悬臂轴承座4，悬臂轴承座4朝向锥形盆状支架1中心轴方向倾斜并悬挑于锥形盆状支架1的大端面101上，悬臂轴承座4设有用于装配被动圆弧锥齿轮3的第二轴承座孔401。本发明用于航空发动机的斜中传动架组件，采用便于旋转传递扭矩的锥形基础结构上组合倾斜布设的悬臂轴承座4，从而在斜传拐弯部位形成稳定结构支撑；当主动锥齿轮2增速传动时，锥形盆状支架1的大端面101上的悬臂轴承座4的轴承孔受力小，斜中传动架组件各部位应力满足强度要求；斜中传动架组件可以设计成与传动轴径向尺寸相匹配的大小，从而减小结构尺寸，避免斜中传动架组件干涉中央传动的齿轮，从而满足装配要求。而采用内部中空的空心结构以减小结构自重，不会对扭矩斜传构成重力阻碍，以保证扭矩稳定传递。斜中传动架组件采用斜传动组合形式，其输出功率是上下垂直传动三倍左右。适用于传动大功率的航空交流发电机，使机械功多路分流，提高附件传动的独立性和可靠性。可选地，在其他型号航空发动机上，斜中传动架组件可以有不同的外形，以实现匹配的组合拼装，且不够成传动中的阻碍。
如图1和图2所示，本实施例中，悬臂轴承座4朝向第一轴承座孔1011方向倾斜。第一轴承座孔1011的中轴线与第二轴承座孔401的中轴线共面。悬臂轴承座4与锥形盆状支架1之间的夹角α为60°≤α＜90°。以在满足斜传动组合拼装要求，不会对装配构成阻碍；同时也能够很好的传递扭矩，避免扭矩传递损失。
如图1和图2所示，本实施例中，第一轴承座孔1011内通过第一轴承1012装配支承主动锥齿轮2，主动锥齿轮2内通过薄壁花键套筒5套设有弹性轴6。弹性轴6从锥形盆状支架1穿过并通过薄壁花键套筒5提取扭矩，以使弹性轴6弯曲跳动不会影响到第一轴承1012和主动锥齿轮2并能充分利用弹性轴6的轴向空间以增加适应性和改装能力。
如图1和图2所示，本实施例中，第二轴承座孔401内通过第二轴承402装配支承被动圆弧锥齿轮3。被动圆弧锥齿轮3的最大外径小于第二轴承402的外环外直径，以使被动圆弧锥齿轮3能够穿过第二轴承座孔401进行安装；被动圆弧锥齿轮3内固接有斜传动轴7。
如图1所示，本实施例中，第一轴承1012和/或第二轴承402采用双列深沟球轴承或双列角接触轴承。
如图1所示，本实施例中，第一轴承1012与第一轴承座孔1011内壁面之间设有处于两侧的第一密封圈1013以及处于中部的第一储油槽1014；和/或第二轴承402与第二轴承座孔401内壁面之间设有处于两侧的第二密封圈403以及处于中部的第二储油槽404。
如图1所示，本实施例中，主动锥齿轮2的锥齿部与第一轴承1012之间设有用于调节主动锥齿轮2的锥齿部轴向位置的第一调整垫1015；和/或被动圆弧锥齿轮3的锥齿部与第二轴承402之间设有用于调节被动圆弧锥齿轮3的锥齿部轴向位置的第二调整垫405。
如图1所示，本实施例中，大端面101与倾斜侧面103之间设置有加强筋8以及布设于加强筋8内的润滑油道9。润滑油道9具有多个油道支路901；润滑油道9朝向倾斜侧面103外连通的油道支路901接有用于从航空发动机附件机匣引入润滑油的管接头902。润滑油道9朝向被动圆弧锥齿轮3与斜传动轴7连接配合部位连通的油道支路901接有用于向被动圆弧锥齿轮3与斜传动轴7连接配合部位喷射润滑油的喷油嘴903。润滑油道9还具有连通至第一轴承1012的油道支路901、连通至第二轴承402的油道支路901以及连通至主动锥齿轮2与被动圆弧锥齿轮3之间锥齿啮合部位的油道支路901。锥形盆状支架1的小端面102通过游星架支撑轴承1021装配固定。润滑油道9还具有连通至游星架支撑轴承1021的油道支路901。油道支路901朝向游星架支撑轴承1021方向设有喷嘴904。
如图1和图2所示，本实施例中，锥形盆状支架1的大端面101、小端面102、倾斜侧面103中的至少一处沿周向均布有多个减轻孔10，形成镂空结构，锥形盆状支架1整体构成游星架。
本实施例的航空发动机，其包括上述用于航空发动机的斜中传动架组件。
实施时，提供一种斜中传动架组件的设计方案，其功能是把航空发动机转子的部分输出功率用薄壁花键套筒5提取出来，通过一级圆弧锥齿轮(主动锥齿轮2)传动，增加转速、降低扭矩、改变方向从四点钟位置的斜支板输出。斜中传动架组件位于发动机体内减速器和中央传动架组件之间，具有支撑定位游星架(锥形盆状支架1)和一对圆弧锥齿轮(主动锥齿轮2和被动圆弧锥齿轮3)的功能。
具体的航空发动机上使用的一种斜中传动架，采用锥形盆状支架1(锥形盆状支架1：带有大法兰边的大盆型镂空铸造支架；采用铸铝，轻质高强)，锥形盆状支架1的盆中央有轴承座孔(第一轴承座孔1011)；盆面上还有一个悬臂的轴承座孔(第二轴承座孔401)。斜中传动架组件的三维外形如图2所示。大法兰边在锥形盆状支架1的盆沿，是斜中传动架组件的定位基准。大法兰边用整圈均布的18个螺柱固定在附件机匣内部。斜中传动架组件具有一颗角向定位销，以保证从四点钟位置的斜支板(悬臂轴承座4)输出功率。锥形盆状支架1的锥形盆壁(倾斜侧面103)上钻有16个减轻孔10；盆底有大圆孔(小端面102上开设的减轻孔10)，镶了游星架支撑轴承座(采用钢质，耐磨)，使游星架(锥形盆状支架1)的单列滚子轴承(游星架支撑轴承1021)定中心。锥形盆状支架1的大端面101的盆面采用幅板结构，挖了四个减轻孔10，幅板和锥形盆壁之间有加强筋8和润滑油道9，大端面101的盆面中心是主动锥齿轮安装孔(第一轴承座孔1011)。
一级圆弧锥齿轮(主动锥齿轮2或被动圆弧锥齿轮3)都采用整体双列角接触球轴承支撑。这种整体双列角接触球轴承的轴承外环自带安装边，可直接固定安装在铝合金机匣孔内，用在斜中传动架组件上使结构简单，零件数量少。被动圆弧锥齿轮3的最大外径小于第二轴承402的外环外直径，以使被动圆弧锥齿轮3可穿进斜中传动架组件的悬臂轴承座4的第二轴承座孔401进行安装。
从附件机匣引入润滑油到加强筋8内的润滑油道9，立即分成多路，分别引入两个双列角接触球轴承(第一轴承1012和第二轴承402)、圆弧锥齿轮齿隙(主动锥齿轮2与被动圆弧锥齿轮3的啮合齿隙)、传动轴花键(被动圆弧锥齿轮3与斜传动轴7之间的传动轴花键)。游星架的单列深沟球轴承(游星架支撑轴承1021)由游星架(锥形盆状支架1)上的喷嘴904喷油润滑。
斜中传动架组件具有有以下优点：
(1)斜中传动架组件为盆形支架，定位基准宽大牢固。锥形盆壁钻减轻孔、铸造减轻孔的幅板结构盆面、悬臂的圆弧锥齿轮轴承座孔，既足以支撑大型游星架又不超重。
(2)增速传动使盆面上悬臂的轴承座孔(悬臂轴承座4的第二轴承座孔401)受力较小，各部位应力满足强度要求，而且尺寸较小，避免干涉中央传动的齿轮，满足装配要求。
(3)首次采用整体双列角接触球轴承支撑圆弧锥齿轮，结构简单可靠，占用空间少，使斜中传动架加工工艺减少(无需镶钢套)。
(4)航空发动机转子的弹性轴6从斜中传动架组件中心穿过。斜中传动架组件通过薄壁花键套筒5提取航空发动机转子的扭矩，弹性轴弯曲跳动也不影响锥齿轮轴承。几乎不影响其他传动齿轮和轴承，可利用弹性轴6的轴向空间，适应性强，容易改装。
(5)斜传动的输出功率是上下垂直传动的3倍左右。因为上下垂直传动要兼顾各种油泵和调速器等附件的低转速要求，扭矩也受强度限制，传送功率只有20kw～30kw。
(6)薄壁花键套筒5增加了弹性轴6和航空发动机转子的振动阻尼系数。
(7)第一轴承1012和/或第二轴承402采用带安装边的整体双列角接触球轴承受保护，其中被动圆弧锥齿轮小于其轴承外环直径，使圆弧锥齿轮可穿进斜中传动架悬臂的轴承座孔进行安装。
本发明用于航空发动机的斜中传动架，输出了某型航空发动机转子的部分机械功并发电，可达90kw，使某型预警机研制成功。高速、高效率的圆弧锥齿轮传动和轻量化的设计，满足可靠性设计要求且使整机重量达标。整体的斜中传动架和整体双列角接触球轴承的研制锻炼并为航空发动机的自主改进设计制造能力提供技术支持。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于航空发动机的斜中传动架组件，包括锥形盆状支架(1)，
所述锥形盆状支架(1)包括有大端面(101)、小端面(102)以及倾斜侧面(103)，
所述锥形盆状支架(1)内为空心内腔，
其特征在于，
所述锥形盆状支架(1)的所述大端面(101)轴向中心位置设有用于沿所述锥形盆状支架(1)装配主动锥齿轮(2)的第一轴承座孔(1011)，
所述锥形盆状支架(1)的所述大端面(101)上设有用于装配与所述主动锥齿轮(2)锥齿啮合的被动圆弧锥齿轮(3)的悬臂轴承座(4)，
所述悬臂轴承座(4)朝向所述锥形盆状支架(1)中心轴方向倾斜并悬挑于所述锥形盆状支架(1)的所述大端面(101)上，
所述悬臂轴承座(4)设有用于装配所述被动圆弧锥齿轮(3)的第二轴承座孔(401)。
2.根据权利要求1所述的用于航空发动机的斜中传动架组件，其特征在于，
所述悬臂轴承座(4)朝向所述第一轴承座孔(1011)方向倾斜，
所述第一轴承座孔(1011)的中轴线与所述第二轴承座孔(401)的中轴线共面；
所述悬臂轴承座(4)与所述锥形盆状支架(1)之间的夹角α为60°≤α＜90°。
3.根据权利要求1所述的用于航空发动机的斜中传动架组件，其特征在于，
所述第一轴承座孔(1011)内通过第一轴承(1012)装配支承所述主动锥齿轮(2)，
所述主动锥齿轮(2)内通过薄壁花键套筒(5)套设有弹性轴(6)；
所述弹性轴(6)从所述锥形盆状支架(1)穿过并通过所述薄壁花键套筒(5)提取扭矩，以使所述弹性轴(6)弯曲跳动不会影响到所述第一轴承(1012)和所述动锥齿轮(2)并能充分利用所述弹性轴(6)的轴向空间以增加适应性和改装能力。
4.根据权利要求3所述的用于航空发动机的斜中传动架组件，其特征在于，
所述第二轴承座孔(401)内通过第二轴承(402)装配支承所述被动圆弧锥齿轮(3)，
所述被动圆弧锥齿轮(3)的最大外径小于所述第二轴承(402)的外环外直径，以使所述被动圆弧锥齿轮(3)能够穿过所述第二轴承座孔(401)进行安装；
所述被动圆弧锥齿轮(3)内固接有斜传动轴(7)。
5.根据权利要求4所述的用于航空发动机的斜中传动架组件，其特征在于，
所述第一轴承(1012)和/或所述第二轴承(402)采用双列深沟球轴承或双列角接触轴承。
6.根据权利要求4所述的用于航空发动机的斜中传动架组件，其特征在于，
所述第一轴承(1012)与所述第一轴承座孔(1011)内壁面之间设有处于两侧的第一密封圈(1013)以及处于中部的第一储油槽(1014)；和/或
所述第二轴承(402)与所述第二轴承座孔(401)内壁面之间设有处于两侧的第二密封圈(403)以及处于中部的第二储油槽(404)。
7.根据权利要求4所述的用于航空发动机的斜中传动架组件，其特征在于，
所述主动锥齿轮(2)的锥齿部与所述第一轴承(1012)之间设有用于调节所述主动锥齿轮(2)的锥齿部轴向位置的第一调整垫(1015)；和/或
所述被动圆弧锥齿轮(3)的锥齿部与所述第二轴承(402)之间设有用于调节所述被动圆弧锥齿轮(3)的锥齿部轴向位置的第二调整垫(405)。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的用于航空发动机的斜中传动架组件，其特征在于，
所述大端面(101)与所述倾斜侧面(103)之间设置有加强筋(8)以及布设于所述加强筋(8)内的润滑油道(9)；
所述润滑油道(9)具有多个油道支路(901)；
所述润滑油道(9)朝向所述倾斜侧面(103)外连通的油道支路(901)接有用于从航空发动机附件机匣引入润滑油的管接头(902)，
所述润滑油道(9)朝向所述被动圆弧锥齿轮(3)与所述斜传动轴(7)连接配合部位连通的油道支路(901)接有用于向所述被动圆弧锥齿轮(3)与所述斜传动轴(7)连接配合部位喷射润滑油的喷油嘴(903)；
所述润滑油道(9)还具有连通至所述第一轴承(1012)的油道支路(901)、连通至所述第二轴承(402)的油道支路(901)以及连通至所述主动锥齿轮(2)与所述被动圆弧锥齿轮(3)之间锥齿啮合部位的油道支路(901)；
所述锥形盆状支架(1)的所述小端面(102)通过游星架支撑轴承(1021)装配固定，所述润滑油道(9)还具有连通至所述游星架支撑轴承(1021)的油道支路(901)，油道支路(901)朝向所述游星架支撑轴承(1021)方向设有喷嘴(904)。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的用于航空发动机的斜中传动架组件，其特征在于，
所述锥形盆状支架(1)的所述大端面(101)、所述小端面(102)、所述倾斜侧面(103)中的至少一处沿周向均布有多个减轻孔(10)，形成镂空结构，所述锥形盆状支架(1)整体构成游星架。
10.一种航空发动机，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的用于航空发动机的斜中传动架组件。
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