CN109505847B - 一种航空发动机轴承螺母锁紧结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种航空发动机轴承螺母锁紧结构,其特征在于，在轴承螺母内和轴颈上开设有若干槽，包括有一个锁片，呈环状结构,内外环表面设置有若干内齿和外齿，通过锁片内齿和外齿分别与轴颈和轴承螺母上槽的配合，完成锁紧，螺母内还设置有一个挡圈，固定环状锁片防止轴向退出。本发明解决了常规锁片仿松可靠性低的问题：相对与常规变形锁片结构，新结构锁片在装配、试验时无弯曲变形，增加了其受剪切面积，提高了轴承螺母的仿松能力。

Description

一种航空发动机轴承螺母锁紧结构
技术领域：
本发明属于航空发动机轴承技术领域，具体涉及一种航空发动机轴承螺母锁紧结构。
背景技术
航空发动机的轴承螺母在发动机的全寿命周期内不能发生松动，才能保证轴承轴向压紧处于正常工作状态，而轴承螺母在工作状态下受交变载荷和振动作用下容易发生自我松动，所以大部分轴承螺母采用机械锁紧方式，以保证轴承螺母不会松动。
第三代航空发动机的轴承螺母大多采用锁片或销子进行锁紧，两种锁紧结构要求轴承螺母槽\孔和轴颈槽\孔对应，否则需要修磨轴承螺母的挤压端面才能保证锁片或销子的装配；锁片或销子为破坏性分解，不可重复使用。锁片在装配后需要弯曲变形，容易产生初始裂纹，其厚度较薄，仿松可靠性低，销子结构需要轴向尺寸空间大。这些已经不能满足第四代航空发动机的可靠性、维修保障性要求。
发明内容：
发明目的：
为了满足第四代发动机的需求，设计新的机械锁紧结构以解决航空发动机轴承螺母防松结构的可靠性低，装配性差，成本高等问题。
技术方案：
一种航空发动机轴承螺母锁紧结构,其特征在于，在轴承螺母内和轴颈上开设有若干槽，包括有一个锁片，呈环状结构,内外环表面设置有若干内齿和外齿，通过锁片内齿和外齿分别与轴颈和轴承螺母上槽的配合，完成锁紧；
所述锁片的内外齿数量确定方法为：
锁片的外侧齿数为n，则内部齿数为n-1，螺母和轴颈的锁片槽数分别为n和n-1；轴承螺母的拧紧力矩设计值为T1～T2，计算得到初始拧紧力为F1～F2，得到轴承螺母在拧紧力矩设计值内允许的轴向位移ΔL，通过公式确定轴承螺母可调角度Δθ：
Figure GDA0002716223770000021
其中，P为螺纹的螺距；根据公式Δθ≥360/(n*(n-1))，计算得到最小整数n，即可得到锁片最小齿数。
螺母内还设置有一个挡圈，固定环状锁片防止轴向退出。
当所述锁片外齿和内齿正上方对应。
所述锁片外齿和内齿正上方夹角为Δθ/2。
所述挡圈采用两层或多层螺旋结构，挡圈与轴颈槽的配合关系根据国标GB/T893.1确定。
有益效果
解决了常规锁片仿松可靠性低的问题：相对与常规变形锁片结构，新结构锁片在装配、试验时无弯曲变形，其受剪切面积增加了n 倍，轴承螺母的仿松能力提高了n倍。解决了销子的空间要求大、装配性差的问题：新结构可根据尺寸空间进行适应性的调整，在设计的拧紧力矩范围内可装配，可重复利用。新锁紧结构大幅提高了轴承螺母仿松可靠性，优良的装配性，可重复使用。多齿锁片的设计方法可应用于航空发动机各轴承螺母锁紧结构设计中。
附图说明
图1为本发明技术方案应用结构示意图。
图2为发明锁片1结构示意图。
其中，锁片1、挡圈2、轴承螺母3、轴颈4、轴承内环5、外齿 6、内齿7。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明技术方案做详细叙述。
本发明技术方案的设计思想是：轴承螺母3一端顶紧轴承内环5，在轴承螺母3另一端和轴颈4上开设有若干槽，设计内外多齿的锁片1，在槽内装配多齿锁片1，锁片1的外齿6和内齿7防止轴承螺母3 松动，采用挡圈2固定锁片，防止锁片1轴向退出。形成锁片防止螺母松动，挡圈轴向固定锁片的结构。在工作过程中，锁片的多齿结构相互约束，在离心力作用下，不会振动，挡圈在离心力作用下径向张紧，不会脱落。
锁片结构设计方法：
锁片的外侧齿数为n，内部齿数为n-1，螺母和轴颈的锁片槽数分别为n和n-1。轴承螺母的拧紧力矩设计值为T1～T2，计算得到初始拧紧力为F1～F2，得到轴承螺母在拧紧力矩设计值内的轴向位移ΔL，，从而确定轴承螺母可调角度Δθ：
Figure GDA0002716223770000041
注：P为螺纹的螺距
根据公式Δθ≥360/(n*(n-1))，计算得到最小整数n，即可得到锁片最小齿数。
轴承螺母的拧紧力矩为T1时，轴承螺母某个槽(A)和轴颈某个槽(B)存在一个最小夹角
Figure DEST_PATH_BDA0001898879470000041
计算可知
Figure DEST_PATH_BDA0001898879470000042
所以轴承螺母的可调整角度
Figure DEST_PATH_BDA0001898879470000043
沿拧紧方向将轴承螺母转动
Figure DEST_PATH_BDA0001898879470000044
轴承螺母的A槽与轴颈B槽对应，即可将锁片的外齿和内齿对应处放入轴承螺母A槽与轴颈B槽。
另外工程设计时，适当考虑锁片齿与轴承螺母、轴颈槽的位置度和配合公差，保证锁片装配性。如果计算得到的n值过大，即Δθ过小时，可以将锁片设计为两种，内、外齿的齿数减少为n/2：第一种实施方式锁片是外齿和内齿正上方对应，第二种实施方式锁片外齿和内齿正上方夹角为Δθ/2，可保证装配性。

Claims (5)

1.一种航空发动机轴承螺母锁紧结构,其特征在于，在轴承螺母内和轴颈上开设有若干槽，包括有一个锁片，呈环状结构, 内外环表面设置有若干内齿和外齿，通过锁片内齿和外齿分别与轴颈和轴承螺母上槽的配合，完成锁紧；
所述锁片的内外齿数量确定方法为：
锁片的外侧齿数为n，则内部齿数为n-1，轴承螺母和轴颈的锁片槽数分别为n和n-1；轴承螺母的拧紧力矩设计值为T1～T2，计算得到初始拧紧力为F1～Ｆ2，得到轴承螺母在拧紧力矩设计值内允许的轴向位移
Figure 173986DEST_PATH_IMAGE001
，通过公式确定轴承螺母可调角度
Figure 100353DEST_PATH_IMAGE002
：
Figure 71983DEST_PATH_IMAGE003
其中，P为螺纹的螺距；根据公式
Figure 160025DEST_PATH_IMAGE004
≥360/（n*（n-1）），计算得到最小整数n，即可得到锁片最小齿数。
2.根据权利要求1的一种航空发动机轴承螺母锁紧结构，其特征在于，轴承螺母内还设置有一个挡圈，固定环状锁片防止轴向退出。
3.根据权利要求1的一种航空发动机轴承螺母锁紧结构，其特征在于，所述锁片外齿和内齿正上方对应。
4.根据权利要求1的一种航空发动机轴承螺母锁紧结构，其特征在于，所述锁片外齿和内齿正上方夹角为
Figure 833582DEST_PATH_IMAGE005
。
5.根据权利要求2的一种航空发动机轴承螺母锁紧结构，其特征在于，所述挡圈采用两层或多层螺旋结构，挡圈与轴颈上槽的配合关系根据国标GB/T 893.1确定。
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