CN107532482A - 可安装在减速齿轮箱中的涡轮轴发动机 - Google Patents

可安装在减速齿轮箱中的涡轮轴发动机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于直升机的涡轮轴发动机，包括壳部(5)，壳部中容置有气体发生器(6)和涡轮(7)，涡轮(7)安装在沿纵向方向(X′X)延伸的动力轴(8)上，涡轮轴发动机进一步包括用于将动力轴(8)可拆卸地安装到减速齿轮箱(10)中的构件，减速齿轮箱中容置有第一减速阶段的至少一个齿轮(11)；用于可拆卸地安装动力轴的构件包括具有中心孔的小齿轮(12)，中心孔的形状以使小齿轮(12)能够在动力轴(8)上滑动的方式适配于动力轴(8)的形状；此外，小齿轮(12)的轮廓以如下的方式适配于第一阶段的齿轮(11)的形状，即：一旦动力轴(8)被安装在减速齿轮箱(10)时，小齿轮(12)能够在所述齿轮中形成齿轮箱的主导输入小齿轮。

Description

可安装在减速齿轮箱中的涡轮轴发动机
技术领域
本发明涉及用于飞行器的涡轮轴发动机，尤其是能被嵌入在诸如为动力传输齿轮箱的减速齿轮箱中的涡轮轴发动机。
背景技术
以已知的方式，涡轮轴发动机包括气体发生器和涡轮，涡轮被安装在沿被称为纵向方向的方向延伸的、被称为动力轴的轴上。所述动力轴被设计成能够被机械连接到减速齿轮箱。在直升机的情况下，所述减速齿轮箱例如是被连接到直升机的旋翼的动力传输齿轮箱。当涡轮的动力轴与减速齿轮箱被机械联接时，动力轴的动力被传输到动力传输齿轮箱，从而使得能够使直升机的旋翼旋转。
涡轮的动力轴就其本身而言通过涡轮而旋转，涡轮接收由气体发生器产生的气体并使气体扩张，从而使得能够将所接收的气体的动能转化成由动力轴回收的机械能。
涡轮可以是气体发生器的自由涡轮或者是被连接到气体发生器的涡轮。在本文中，本发明结合自由涡轮进行描述。也就是说，本发明还可应用于包括被连接到气体发生器的涡轮的一种涡轮轴发动机。
因此，动力轴包括两端，被称为动力端的一端被设计成被连接到减速齿轮箱，以及，被称为自由端的相反端一般支撑自由涡轮的轮叶。所述动力端通常在减速齿轮箱的区域中应用于涡轮轴发动机的前部，因而其术语被称为前端。因此，现在将参照在减速齿轮箱上被安装前部的涡轮轴发动机进行描述。
发明人寻求设计一种涡轮轴发动机，该涡轮轴发动机能够被容易地安装在减速齿轮箱上，并且例如在维护操作时可容易地从减速齿轮箱分离。发明人尤其寻求提出一种能够将动力轴的动力端连接到减速齿轮箱的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于在本发明的至少一个实施例中提供一种涡轮轴发动机，该涡轮轴发动机能够被容易地安装在诸如为动力传输齿轮箱的减速齿轮箱上。
本发明的目的还在于在本发明的至少一个实施例中提供一种涡轮轴发动机，该涡轮轴发动机有助于在涡轮轴发动机被安装在减速齿轮箱上时限制由涡轮轴发动机和齿轮箱形成的组件的轴向体积。
本发明的目的还在于在本发明的至少一个实施例中提供一种涡轮轴发动机，该涡轮轴发动机有助于在涡轮轴发动机被安装在减速齿轮箱上时限制由涡轮轴发动机和齿轮箱形成的组件的质量。
本发明的目的还在于在至少一个实施例中提供一种尤其是直升机的飞行器，该飞行器装配有至少一个根据本发明的涡轮轴发动机。
为此，本发明涉及一种用于直升机的涡轮轴发动机，涡轮轴发动机包括壳部，壳部中布置有气体发生器以及被安装在沿纵向方向延伸的动力轴上的涡轮，涡轮轴发动机还包括用于将所述动力轴可拆卸地嵌入在减速齿轮箱中的构件，减速齿轮箱中布置有第一减速阶段的至少一个大齿轮，所述用于可拆卸嵌入的构件包括具有中心孔的小齿轮，中心孔以使如下的方式适配于所述动力轴，所述方式即使所述小齿轮能够被装配到所述动力轴上，所述小齿轮进一步具有的外周以如下的方式适配于第一阶段的所述大齿轮，所述方式即：一旦所述动力轴被嵌入在所述减速齿轮箱中时，该小齿轮能够形成齿轮箱的与所述大齿轮啮合的驱动输入小齿轮。
根据本发明的涡轮轴发动机配备有用于将动力轴可拆卸地嵌入到减速齿轮箱中的构件。所述用于将动力轴可拆卸地嵌入到减速齿轮箱中的构件形成用于将涡轮轴发动机嵌入在减速齿轮箱上的配套装置，也就是说，它们为涡轮轴发动机提供了一种与它们相关联的、能够被直接嵌入在减速齿轮箱上并能从减速齿轮箱分离的功能。在本文中，所述嵌入式构件也被称为术语“嵌入式配套装置”以强调嵌入式构件在涡轮轴发动机和减速齿轮箱之间形成嵌入式连接。因此，根据本发明的涡轮轴发动机能以如下的方式被直接嵌入在减速齿轮箱上，所述方式即：它能够在必要时被容易地连接到减速齿轮箱并且例如在对涡轮轴发动机进行维护操作时能够将其从减速齿轮箱分离。根据本发明的这种类型的可嵌入的涡轮轴发动机被设计成能够被直接安装在减速齿轮箱上并且能够由所述减速齿轮箱来保持。涡轮轴发动机在减速齿轮箱上的嵌入可以是直立的、水平的或是对角线嵌入的。该特征能够大大节省飞行器的整个传动链的质量。具体地，配备有嵌入式构件的涡轮轴发动机使得动力轴的轴承能够直接在减速齿轮箱中被偏置，从而限制涡轮轴发动机的轴向长度，所述轴承仅在涡轮轴发动机被嵌入在减速齿轮箱中时对动力轴进行支撑。由嵌入式构件形成的嵌入式配套装置包括被设计成被装配到动力轴上的小齿轮。小齿轮在自由涡轮轴上的装配例如通过开槽连接而获得。根据一种变型实施例，所述连接可以由螺母锁定，该螺母将小齿轮刚性连接到自由涡轮的动力轴，或沿动力轴对抗小齿轮的任何纵向移动。一旦小齿轮被装配在动力轴上并被刚性连接到动力轴时，由涡轮轴发动机和已装配的小齿轮形成的组件能在减速齿轮箱中移动。小齿轮以如下的方式被设计，所述方式即：一旦小齿轮被容置在减速齿轮箱中时，它能够与减速齿轮箱的大齿轮啮合，从而形成减速齿轮箱的驱动输入小齿轮。
有利地并且根据本发明，用于可拆卸嵌入的构件进一步包括后部小齿轮轴承和前部小齿轮轴承，该后部小齿轮轴承和前部小齿轮轴承各自意在支撑由所述小齿轮形成的组件，一旦所述动力轴分别在齿轮箱输入端的附近以及在与所述齿轮箱输入端纵向相反的齿轮箱端的附近被嵌入到所述减速齿轮箱中时，所述小齿轮被装配在所述动力轴上，每个前部轴承和后部轴承进一步包括滚动元件、内套环以及外套环，内套环意在被居中以邻接抵靠小齿轮，外套环意在被居中以邻接抵靠减速齿轮箱。
根据该变型实施例，嵌入式配套装置进一步包括小齿轮的前部轴承和后部轴承，该小齿轮的前部轴承和后部轴承意在将动力轴的动力端直接支撑在减速齿轮箱中以使其能够旋转。换言之，动力轴的轴承是配套装置的部分并被设计成在减速齿轮箱中被偏置。所述轴承由小齿轮的轴承形成，一旦动力轴被嵌入在减速齿轮箱上时，该小齿轮形成减速齿轮箱的第一减速阶段的驱动小齿轮。
有利地并且根据本发明的一个变型，所述小齿轮的后部轴承被刚性连接到所述壳部，所述前部轴承的所述滚动元件和内套环被安装在所述动力轴上，并且所述前部轴承的所述外套环被设计成能够在所述动力轴被嵌入到所述减速齿轮箱中之前被容置在所述减速齿轮箱中并被刚性连接到所述减速齿轮箱。
根据该变型实施例，驱动小齿轮的后部轴承被刚性连接到涡轮轴发动机的壳部，并且前部轴承的内套环和外套环虽然是成对的，但仍彼此分开：前部轴承的内套环和滚动元件被安装在涡轮轴发动机的动力轴上，而前部轴承的外套环被装配在减速齿轮箱上。例如，在被刚性连接到涡轮轴发动机的壳部的、由动力轴、装配在动力轴上的小齿轮、后部轴承、前部轴承的外套环和滚动元件形成的组件移动之前，外套环可被安装在减速齿轮箱中。换言之，前部轴承仅在涡轮轴发动机被嵌入在减速齿轮箱中时被再次安置在一起。于是，内套环与在先安装在减速齿轮箱中的外套环相反地被容置。
有利地并且根据本发明的另一变型实施例，所述用于可拆卸嵌入的构件包括用于支撑轴承的保持架，保持架适用于被刚性连接到涡轮轴发动机的所述壳部，所述保持架以刚性连接的方式支撑所述前部小齿轮的所述前部轴承和后部轴承，并且所述保持架适于支承抵靠所述减速齿轮箱中设置的至少两个中心部分。
根据该变型实施例，小齿轮的前部轴承和后部轴承由用于支撑轴承的保持架所支撑。换言之，与前述变型实施例相反地，前部轴承和后部轴承都利用用于支撑轴承的保持架而被刚性连接到涡轮轴发动机的壳部。所述保持架进一步被设计成能够与减速齿轮箱中设置的中心部分配合。
有利地并且根据该变型实施例，保持架包括至少一个径向平整表面，该至少一个径向平整表面中设置有开口，小齿轮的外周部分能够穿过该开口延伸以确保所述小齿轮与第一阶段的所述大齿轮啮合。
被设置在径向延伸平整表面中的开口使得能够确保在形成齿轮箱的驱动输入小齿轮的嵌入式配套装置的小齿轮与第一减速阶段的小齿轮之间的机械连接。此外，所述平整表面使得能够在涡轮轴发动机被嵌入到减速齿轮箱的操作期间以及在将涡轮轴发动机从减速齿轮箱分离的操作期间避免损坏第一阶段的轮。
有利地并且根据本发明，减速齿轮箱是一种动力传输齿轮箱。该动力传输齿轮箱被连接到直升机的旋翼。当涡轮的动力轴与动力传输齿轮箱机械联接时，动力轴的动力被传输到动力传输齿轮箱，并且这使得能够使直升机的旋翼旋转。
本发明还涉及一种直升机，该直升机包括至少一个根据本发明的涡轮轴发动机。
本发明还涉及一种涡轮轴发动机以及配备有涡轮轴发动机的直升机，其特征在于通过上文或下文描述的所有的或一些特征来进行组合。
附图说明
通过仅利用非限制性的原理提供的且参考附图阅读的以下说明，本发明的其它目的、特征和优点将变得明显，在附图中：
-图1为根据本发明的一个实施例的涡轮轴发动机的示意性截面图，
-图2为根据本发明的一个实施例的涡轮轴发动机的局部示意性侧视图，
-图3为根据本发明的另一实施例的涡轮轴发动机的局部示意性侧视图，
-图4为根据图2的实施例的涡轮轴发动机的细节的示意性截面图，
-图5为根据图3的实施例的涡轮轴发动机的细节的示意性截面图，
-图6为用于对根据图3和图5的实施例的涡轮轴发动机的轴承进行支撑的保持架的示意性透视图，
-图7是图6的用于对轴承进行支撑的保持架的示意性透视图，该保持架与减速齿轮箱的第一减速阶段的大齿轮发生机械作用。
具体实施方式
在附图中，为了示例说明和清楚起见，尺寸和比例并未严格遵守规定。在以下的参照附图的详细描述中，除非是特别说明，涡轮轴发动机的每个元件被描述为当涡轮轴发动机处于水平安装位置中时被布置成嵌入在减速齿轮箱上的元件。该布置具体在图1中示出。此外，术语“轴向”、“纵向”、“前部”和“后部”涉及沿着涡轮轴发动机的中心线X′X的位置。更确切地，在本文中并且结合图1和图3，涡轮轴发动机的前部是附图左边的部分，而后部是附图右边的部分。结合图4和图5，涡轮轴发动机的前部是下部部分，并且后部是上部部分。术语“径向”涉及与所述中心线垂直的位置。最后，在不同附图中具有相同附图标记的元件涉及相同的元件或具有相似功能的元件。
如图1所示，根据本发明的涡轮轴发动机包括壳部5，气体发生器6和自由涡轮7被安装在壳部中。自由涡轮7被刚性连接到动力轴8。根据附图中的实施例，支撑自由涡轮7并且使涡轮轴发动机能够连接到减速齿轮箱10的动力轴8以如下方式穿过气体发生器的轴的内部，所述方式即：使动力轴的动力端9处于气体发生器的侧部上。气体发生器6和其操作将不进行详细描述，并且对本领域技术人员来说是众所周知的。应当领会的是，本发明还适用于一种具有不穿过气体发生器的动力轴的涡轮轴发动机，因而该动力轴的动力端处于气体发生器的相反侧部上。换言之，本发明适用于使涡轮轴发动机安装在减速齿轮箱的前部以及后部。
根据本发明的涡轮轴发动机进一步包括用于将动力轴8可拆卸地嵌入到减速齿轮箱10中的构件，减速齿轮箱中布置有第一减速阶段的至少一个大齿轮11。所述大齿轮11在图4和图5中示出。所述大齿轮可以是具有槽形(castellated)外周的任何类型的大齿轮，该大齿轮适于通过驱动小齿轮而进行旋转。例如，并且如图4和图5所示，齿轮箱10包括上壳部10a和下壳部10b，该上壳部和下壳部通过螺栓/螺母类型的固定构件而被刚性地相互连接。
用于将动力轴8可拆卸地嵌入到减速齿轮箱10中的构件形成嵌入式配套装置。所述嵌入式配套装置由下文所述的多个部件形成，一旦这些部件被彼此组装和/或被刚性连接到涡轮轴发动机的壳部或被刚性连接到减速齿轮箱，那么这些部件能够将涡轮轴发动机嵌入到减速齿轮箱中。
所述嵌入式配套装置包括具有中心孔的小齿轮12，中心孔的形状和尺寸适配于动力轴8的外周，并且与动力轴的外周相互连接。例如，小齿轮8的中心孔被开槽成具有六个部分以适配于动力轴的具有六个部分的外周。这使得能够将小齿轮12连接到动力轴8，以用于在小齿轮被装配在动力轴8上时进行共同旋转。根据附图中的实施例，并且如图3和图4所示，嵌入式配套装置进一步包括螺母13，该螺母围绕动力轴8的一端被安装以纵向地止挡被装配在动力轴8上的小齿轮12。小齿轮12在由小齿轮和减速齿轮箱10中的轴形成的组件移动之前被安装在动力轴8上。
该嵌入式配套装置进一步包括后部小齿轮轴承15以及前部小齿轮轴承16。当动力轴8被嵌入到减速齿轮箱10中时，后部小齿轮轴承15被布置在减速齿轮箱10的输入端的附近。当动力轴8被嵌入到减速齿轮箱10中时，前部小齿轮轴承16被布置在与齿轮箱输入端纵向相反的齿轮箱端20的附近。
后部轴承15包括滚动元件22、内套环23以及外套环24，内套环在涡轮轴发动机被嵌入到减速齿轮箱中时被居中以邻接抵靠小齿轮12，并且外套环在涡轮轴发动机被嵌入到减速齿轮箱中时被居中以邻接抵靠减速齿轮箱10的上壳部10a。
前部轴承16包括滚动元件25、内套环26以及外套环27，内套环在涡轮轴发动机被嵌入到减速齿轮箱中时被居中以邻接抵靠小齿轮12，并且外套环在涡轮轴发动机被嵌入到减速齿轮箱中时被居中以邻接抵靠减速齿轮箱的下壳部10b。
根据图2和图4的实施例，后部轴承15被刚性地连接到涡轮轴发动机的壳部5，并且前部轴承16的滚动元件25和内套环26被安装在动力轴8上。前部轴承16的外套环27被刚性连接到减速齿轮箱10的下壳部10b。在其上装配有小齿轮12并且前部轴承16的内套环26和滚动元件25被安装在其上的动力轴8下降之前，前部轴承16的外套环27被安装并且被刚性连接到减速齿轮箱10上。外套环27的直径以如下的方式被选择，所述方式即：使外套环能穿入到减速齿轮箱的上壳部10a中的孔中。外套环27的宽度以如下的方式被选择，所述方式即：使外套环能在第一减速阶段的大齿轮11的下面部和减速齿轮箱的下壳部10b的下面部之间穿过以便能够被容置在减速齿轮箱的下壳部10b中。根据另一变型实施例，外套环27可穿过齿轮箱的底部也就是穿过减速齿轮箱10的下壳部10b而被安装在减速齿轮箱中。因此，根据该实施例的涡轮轴发动机使其能够嵌入到减速齿轮箱中。结合图2和图4中所描述的，通过形成前部轴承和后部轴承，动力轴8得以被保持。
根据另一实施例并且结合图3和图5所描述的，用于将动力轴8嵌入到减速齿轮箱中的构件包括用于支撑轴承的保持架30。所述保持架被刚性连接到涡轮轴发动机的壳部5，例如通过螺栓/螺母类型的构件51被刚性连接到涡轮轴发动机的壳部。用于支撑轴承的保持架30以刚性连接的方式支撑小齿轮12的前部轴承16和后部轴承15。保持架30进一步具有的外周适配于分别在减速齿轮箱10的上壳部10a和下壳部10b中设置的中心部分53a，53b。因此，当保持架以刚性连接的方式被安装在涡轮轴发动机的壳部5中时，由动力轴8和保持架30形成的组件能被嵌入在减速齿轮箱中，并且保持架支承抵靠中心部分53a，53b。随后动力轴8被保持在减速齿轮箱中。
保持架30进一步包括其中设置有开口57的径向平整表面56，该径向平整表面使得小齿轮12能够通过并使小齿轮能够与第一减速阶段的轮11啮合。在小齿轮12和轮11之间穿过保持架30中的开口57的这种联接在图7中被示意性地示出。在图7中，仅小齿轮12的下部部分可见。小齿轮12的适配于大齿轮11的槽形部分在用于支撑轴承的保持架30内部延伸。
在图4和图5中，由动力轴8、装配在动力轴8上的小齿轮12以及被刚性连接到轴或壳部的轴承元件以及被移动到减速齿轮箱10中以确保嵌入的元件所形成的组件(保持架30用于图5的实施例；后部轴承15、前部轴承的滚动元件和内套环用于图4的实施例)由虚线60示意性地界定出。

Claims (7)

1.一种用于直升机的涡轮轴发动机，包括壳部(5)，所述壳部中布置有气体发生器(6)以及涡轮(7)，所述涡轮被安装在沿纵向方向(X′X)延伸的动力轴(8)上，其特征在于，所述涡轮轴发动机包括用于将所述动力轴(8)可拆卸地嵌入在减速齿轮箱(10)中的构件，所述减速齿轮箱中布置有第一减速阶段的至少一个大齿轮(11)，并且，所述用于可拆卸嵌入的构件包括具有中心孔的小齿轮(12)，所述中心孔以使所述小齿轮(12)能够被装配到所述动力轴(8)上的方式适配于所述动力轴(8)，所述小齿轮(12)进一步具有的外周以如下的方式适配于第一阶段的所述大齿轮(11)，所述方式即：一旦所述动力轴(8)被嵌入在所述减速齿轮箱(10)中时，所述小齿轮能够形成所述齿轮箱的与所述大齿轮啮合的驱动输入小齿轮。
2.根据权利要求1所述的用于直升机的涡轮轴发动机，其特征在于，所述用于可拆卸嵌入的构件进一步包括后部小齿轮轴承(15)和前部小齿轮轴承(16)，所述后部小齿轮轴承和前部小齿轮轴承各自意在支撑由所述小齿轮(12)形成的组件，一旦所述动力轴分别在齿轮箱输入端的附近以及在与所述齿轮箱输入端纵向相反的齿轮箱端(20)的附近被嵌入到所述减速齿轮箱(10)中时，所述小齿轮被装配在所述动力轴(8)上，每个前部轴承(16)和后部轴承(15)进一步包括滚动元件(25，22)、内套环(26，23)以及外套环(27，24)，所述内套环被居中以邻接抵靠所述小齿轮(12)，所述外套环被居中以邻接抵靠所述减速齿轮箱(10)。
3.根据权利要求2所述的用于直升机的涡轮轴发动机，其特征在于，所述小齿轮(12)的后部轴承(15)被刚性连接到所述壳部(5)，所述前部轴承(16)的所述滚动元件(25)和内套环(26)被安装在所述动力轴(8)上，并且所述前部轴承(16)的所述外套环(27)被设计成使得能够在所述动力轴(8)被嵌入到所述减速齿轮箱(10)中之前被容置在所述减速齿轮箱(10)中并且被刚性连接到所述减速齿轮箱。
4.根据权利要求2所述的用于直升机的涡轮轴发动机，其特征在于，所述用于可拆卸嵌入的构件包括用于支撑轴承的保持架(30)，所述保持架适于被刚性连接到所述涡轮轴发动机的所述壳部(5)，所述保持架(30)以刚性连接的方式支撑所述前部小齿轮(12)的所述前部轴承(16)和所述后部轴承(15)，并且所述保持架(30)适配于支承抵靠所述减速齿轮箱(10)中设置的至少两个中心部分(53a，53b)。
5.根据权利要求4所述的用于直升机的涡轮轴发动机，其特征在于，所述保持架(30)包括至少一个径向平整表面(56)，所述径向平整表面中设置有开口(57)，所述小齿轮(12)的外周部分能够穿过所述开口延伸以确保所述小齿轮(12)与所述第一阶段的所述大齿轮(11)啮合。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于直升机的涡轮轴发动机，其特征在于，所述减速齿轮箱是一种动力传输齿轮箱。
7.直升机，所述直升机包括至少一个根据权利1至6中任一项所述的涡轮轴发动机。
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