CN108223548A

CN108223548A - 一种轴端螺母锁紧结构

Info

Publication number: CN108223548A
Application number: CN201711429376.4A
Authority: CN
Inventors: 林凡迪; 杨雨超; 査海勇
Original assignee: AECC Sichuan Gas Turbine Research Institute
Current assignee: AECC Sichuan Gas Turbine Research Institute
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2018-06-29

Abstract

一种轴端螺母锁紧结构，由螺母、传动轴和卡圈组成，所述螺母尾端设置有凹槽；传动轴尾端设置有锁尾槽、卡圈槽；其中，卡圈为一定厚度的金属圆环结构，金属环的一侧开有一定宽度的缺口，卡圈上还有一对关于缺口中心线对称的矩形锁尾；锁尾槽是位于传动轴尾端的一组偶数个周向均布的矩形槽，其宽度与卡圈上锁尾的宽度一致；卡圈槽是传动轴尾端内侧的一个环形槽，位于锁尾槽的中部，其宽度与卡圈的厚度一致，槽底直径略小于卡圈圆环外径；凹槽是螺母尾端的一组偶数个周向均布的矩形槽，其宽度与卡圈上锁尾的宽度一致。为了便于装配时压紧卡圈。本发明装卸方便；结构强度高，锁紧可靠性高；零件更换次数少，维护成本低。

Description

一种轴端螺母锁紧结构

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机部件设计技术领域，具体的说，是其中的传动轴轴端压紧螺母的锁紧结构。

技术背景

燃气涡轮发动机，其工作原理是利用压气机的压缩空气和燃料混合燃烧后产生的热能驱动涡轮高速旋转，而涡轮又通过涡轮轴带动压气机，从而形成持续运转。压气机与涡轮通过传动轴相连，支撑于轴承之上。而轴承的内环或外环通常通过轴端螺母压紧于轴肩端面。由于航空发动机转子工作环境复杂，需要经受高温、强振动的复杂载荷。一旦轴端螺母在工作过程中松动退出，进而导致高速转动的转子失去可靠定位，将对发动机的安全造成巨大威胁。故轴端压紧螺母必须通过可靠的结构方式锁紧防松。

图1、图2所示的是已有的一种“筒式”轴端螺母锁紧结构，锁紧结构由螺母1尾端的锁尾1-1、传动轴2尾端周向均布的锁槽2-1组成。安装螺母并锁紧的过程是：使用工具拧紧螺母，使其压紧轴承内环3，达到拧紧力矩的要求；使用专用工具，在转动轴锁槽相对应的周向位置敲击锁尾，使其发生塑性变形陷入锁槽中，从而限制传动轴与螺母的相对转动，达到锁紧防松的目的。解除锁紧并拆卸螺母的过程与上述过程相反。

图3、图4和图5所示的是已有的另一种“锁片式”轴端螺母锁紧结构，锁紧结构由螺母1尾端的凹槽1-1、传动轴2尾端的锁片槽2-1、“T”型锁片4组成。其中，“T”型锁片由头部和锁尾组成，锁片槽与“T”型锁片形状一致。安装螺母并锁紧的过程是：将“T”型锁片放入传动轴的锁片槽中；使用工具拧紧螺母，使其压紧轴承内环3，达到拧紧力矩的要求；将锁尾弯折到螺母尾端的凹槽中，从而限制传动轴与螺母的相对转动，达到锁紧防松的目的。解除锁紧并拆卸螺母的过程与上述过程相反。

可以看出，无论是图1的锁紧结构还是图2的锁紧结构，都利用了金属的塑性变形来达到限制相对转动、锁紧螺母的目的。由于塑性变形的需要，决定了锁尾结构厚度较薄(一般小于1mm)，使得锁尾处结构强度较低；材料锁紧弯曲处塑性变形大，极易发生裂纹萌生等低周疲劳问题，且结构锁紧后无法进行有效的检测。试验数据表明，由于锁尾塑性变形区引起的锁紧失效事故多发频发，严重危害发动机的安全。为了避免以上强度问题，相关塑性变形零件必须频繁更换，增加了使用和维护成本。

发明内容

发明目的：针对目前现有轴端螺母锁紧结构的缺点，本发明名提出了一种卡圈式轴端螺母锁紧结构。

技术方案：一种轴端螺母锁紧结构，该锁紧结构由螺母1、传动轴2和卡圈4组成，所述螺母1尾端设置有凹槽1-1；传动轴2尾端设置有锁尾槽2-1、卡圈槽2-2；

其中，卡圈4是本发明的主要部件，其为一定厚度的金属圆环结构，金属环的一侧开有一定宽度的缺口4-2，卡圈上还有一对关于缺口中心线对称的矩形锁尾4-1；锁尾槽2-1是位于传动轴尾端的一组偶数个周向均布的矩形槽，其宽度与卡圈4上锁尾的宽度一致；卡圈槽2-2是传动轴尾端内侧的一个环形槽，位于锁尾槽2-1的中部，其宽度与卡圈4的厚度一致，槽底直径略小于卡圈4圆环外径；凹槽1-1是螺母尾端的一组偶数个周向均布的矩形槽，其宽度与卡圈4上锁尾的宽度一致。为了便于装配时压紧卡圈4，在卡圈4缺口两侧各有一个圆形工艺孔4-3。

本发明的轴端螺母锁紧结构的安装并锁紧的过程是：使用工具拧紧螺母1，使其压紧轴承内环3，并使得螺母尾端一对相隔180°的凹槽1-1与传动轴上一对相隔180°的锁尾槽2-1对齐；使用工具将卡圈的两个工艺孔钳住，使卡圈上缺口合拢，此时金属圆环外径变小；将卡圈装入卡圈槽中，同时卡圈的锁尾进入已经对齐的凹槽和锁尾槽内；松开工具，卡圈由于弹性变形外径变大，卡入卡圈槽内，使之不会从传动轴中退出；锁尾同时卡住传动轴和螺母，限制相对转动，达到防松目的。解除锁紧并拆卸螺母的过程与上述过程相反。

有益技术效果

1利用了卡圈的弹性变形达到防松目的，装卸过程中零件不发生塑性变形，结构强度高，锁紧可靠性高；

2大为减少零件更换次数，维护成本低；

3装卸过程只需一尖嘴钳，不用敲击弯曲零件，装卸方便；

4对发动机而言，利于提高其可靠性、维修性及保障性。

附图说明

图1“筒式”轴端螺母锁紧结构(未锁紧状态)

图2“筒式”轴端螺母锁紧结构(锁紧状态)

图3“锁片式”轴端螺母锁紧结构锁片、锁片槽结构

图4“锁片式”轴端螺母锁紧结构(未锁紧状态)

图5“锁片式”轴端螺母锁紧结构(锁紧状态)

图6本发明的卡圈结构示意图

图7本发明的凹槽、锁尾槽和卡圈槽结构示意图(正视图)

图8本发明的凹槽、锁尾槽和卡圈槽结构示意图(右视图)

图9本发明的锁紧状态示意图。

具体实施方式

参见附图6、图7、图8和图9，设计本发明所述的卡圈：

1)卡圈为一定厚度的金属圆环结构，卡圈厚度的确定应兼顾卡圈发生弹性变形的便携性与强度要求；

2)金属环的一侧设计一个一定宽度的缺口4-2，缺口的宽度以缺口合拢时，卡圈的外径能够较方便的放入传动轴的内径为宜；

3)缺口两侧各设计一个圆形工艺孔4-3，作为使用工具合拢卡圈缺口时的着力点；

4)卡圈上设计一对关于缺口中心线对称的矩形锁尾4-1，锁尾的长度以装配状态下锁尾尾端刚好能伸出螺母外径为宜。

在传动轴尾端留出一定长度，设计一组偶数个周向均布的矩形槽2-1。兼顾结构锁紧的稳定性和装配的便携性问题，锁尾槽宽度应略大于卡圈锁尾的宽度。

在传动轴尾端内侧设计一个卡圈槽2-2。卡圈槽是一个环形槽，位于锁尾槽2-1的中部，其宽度与卡圈4的厚度一致，槽底直径略小于卡圈4圆环外径。

在螺母尾端留出一定长度，设计凹槽1-1。其为一组偶数个周向均布的矩形槽，宽度与矩形槽2-1的宽度一致。

矩形槽和凹槽数量的选择应综合考虑装配的适应性和锁紧结构强度问题。

在结构安装并锁紧过程中，使用工具拧紧螺母1，使其压紧轴承内环3，并使得螺母尾端一对相隔180°的凹槽1-1与传动轴上一对相隔180°的锁尾槽2-1对齐(见图8)；使用工具将卡圈的两个工艺孔钳住，使卡圈上缺口合拢(见图6虚线)，此时金属圆环外径变小；将卡圈装入卡圈槽中，同时卡圈的锁尾进入已经对齐的凹槽和锁尾槽内；松开工具，卡圈由于弹性变形外径变大，卡入卡圈槽内，使之不会从传动轴中退出；锁尾同时卡住传动轴和螺母，限制相对转动，达到防松目的。解除锁紧并拆卸螺母的过程与上述过程相反。

Claims

1.一种轴端螺母锁紧结构，该锁紧结构由螺母(1)、传动轴(2)和卡圈(4)组成，其特征在于：所述螺母(1)尾端设置有凹槽(1-1)；传动轴(2)尾端设置有锁尾槽(2-1)、卡圈槽(2-2)；所述卡圈(4)为一侧开有一定宽度的缺口(4-2)金属环，金属环上还设有一对关于缺口中心线对称的锁尾(4-1)，装配时，对齐传动轴的锁尾槽与螺母的凹槽，将卡圈(4)压紧后卡入卡圈槽(2-2)中，锁尾卡入锁尾槽(2-1)和凹槽(1-1)同时卡住传动轴和螺母，限制相对转动，达到防松目的。

2.根据权利要求1所述的一种轴端螺母锁紧结构，其特征在于：卡圈(4)缺口两侧各有一个圆形工艺孔(4-3)。

3.根据权利要求1所述的一种轴端螺母锁紧结构，其特征在于：凹槽(1-1)、卡圈槽(2-2)均为周向分布的矩形槽，个数为偶数个。