CN109630205A - 一种自锁紧的平衡配重结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自锁紧的平衡配重结构，其特征在于，平衡配重1包括主体13和凸肩12，主体13为U形结构，一端设置有凸肩12，凸肩12在主体13U槽的开设方向上，横向朝两侧凸出；挂耳2为转子上径向向内凸起的环状结构，在挂耳2的侧面设置有台阶21，台阶21上开有多处周向循环对称的槽23。通过主体13带有凸肩12的一端，与挂耳2侧面的槽23的配合，将平衡配重1卡于槽23内，防止周向窜动；凸肩12的凸出结构12b卡于挂耳2的台阶21上方，完成锁紧。与传统的平衡配重结构相比，本发明利用T型结构凸肩的弹性实现了自锁紧。其结构简单，零件数少，降低了成本，提高结构可靠性。本发明避免了在转子上开孔，可大幅减小应力集中，提高了转子寿命。

Description

一种自锁紧的平衡配重结构

技术领域：

本发明属于燃气涡轮发动机技术领域，具体涉及一种自锁紧的平衡配重结构。

背景技术

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。随着航空发动机推重比的增大，转子的转速越来越高，转子系统由于自身重量(零件加工、装配误差，或自身结构不均匀)带来转子的不平衡量，对发动机的振动影响越来越大。在高转速的发动机上，过大的不平衡量，会导致工作时的转子失稳、甚至出现转静子产生严重碰磨现象，进而导致严重故障。因此，在设计转子时，为了消除不平衡量因素的影响，除了需考虑结构对称性，如孔、凸台、槽应尽量周向均匀分布、回转零件的壁厚差尽量小，还需要设计用于调节转子不平衡量的配重结构。

如图1所示为目前已有的一种平衡配重结构，由平衡配重11、销子12和挂耳13组成。

平衡配重为U型结构，其上开有小孔；销子为一柱销；挂耳为转子上径向凸起的环状结构，其上带有多处周向分布的小孔。平衡配重的U槽内表面与挂耳配合，工作时平衡配重通过其U槽底面与挂耳内端接触传递离心力。销子穿过平衡配重与挂耳上的小孔，将平衡配重固定在挂耳上，可防止平衡配重在转子上周向窜动及脱落。为了防止工作时销子脱落，需在平衡配重上的小孔开口处冲点锁紧。

装配时，将平衡配重U形槽对准挂耳内端面，按压平衡配重使其沿径向滑动并卡入挂耳上；然后使平衡配重上的孔与挂耳上的孔重合，并插入销子；最后冲点锁紧销子。分解时，需要加工破坏冲点结构，将2销子取出，然后分解平衡配重。

该平衡配重结构的缺点是：

1.在转子上开孔，会出现局部应力集中，降低了转子寿命；

2.在平衡配重上冲点锁紧，冲点的深度、位置、冲击力一的致性难以保证，装配质量一致性差。此外，冲击力还会带来装配应力降低结构的可靠性；

3.平衡配重分解困难，需要机械加工破坏冲点结构，用工具取出销子，工艺性较差。

如图2所示为目前已有的另一种平衡配重结构，由挂耳14、螺栓15、平衡配重16和垫片17组成。

挂耳为转子上的环状凸起结构，其上开有多处孔；螺栓为普通螺栓；平衡配重为一方块，其内孔有螺纹；垫片为圆环结构，其内开有孔。

平衡配重通过与2螺栓的螺纹连接，固定在挂耳上，螺纹连接可防止工作时平衡配重周向窜动和径向滑动；平衡配重的外端面与1挂耳的内孔表面接触，将工作时的离心力传递给转子。垫片装于螺栓和挂耳之间，可防止螺栓与平衡配重螺纹连接松动。

平衡配重装配时，将垫片套在螺栓上，使得平衡配重内孔与挂耳上的孔重合后，拧入螺栓直到要求的拧紧力矩，最后用垫片锁紧螺栓。当需要分解平衡配重时，解锁垫片，用工具将螺栓拧下，最后将垫片从螺栓取出。

该平衡配重结构的缺点是：

1.在转子上开孔，会出现局部应力集中，降低转子的寿命；

2.由平衡配重所附带的零件较多，结构复杂，降低了可靠性；

3.该平衡配重的装配、分解过程繁琐，工作效率较低。

总之，以上两种平衡配重结构均会在转子上开孔，开孔部位会出现较大的应力集中，零件的使用寿命较低。平衡配重和转子的连接，均需要通过其它零件来实现，且涉及的零件数量较多，结构复杂，零件的可靠性差。装配、分解平衡配重时，均需要机械加工或者工具，零件的装配工艺性差。以上平衡配重结构，均不能满足现代发动机对长寿命、高可靠性以及良好的装配工艺性的需求。

发明内容：

发明目的：

针对目前发动机转子所用平衡配重结构的缺点，本文发明提出了一种自锁紧平衡配重结构。

技术方案：

一种自锁紧的平衡配重结构，其特征在于，平衡配重1包括主体13和凸肩12，主体13为U形结构，一端设置有凸肩12，凸肩12在主体13U槽的开设方向上，横向朝两侧凸出；

挂耳2为转子上径向向内凸起的环状结构，在挂耳2的侧面设置有台阶21，台阶21上开有多处周向循环对称的槽23。

通过主体13带有凸肩12的一端，与挂耳2侧面的槽23的配合，将平衡配重1卡于槽23内，防止周向窜动；凸肩12的凸出结构12b卡于挂耳2的台阶21上方，完成锁紧。

所述凸肩12的内壁上对称开设有两个凹槽12a，增加凸肩12的弹性。

所述挂耳2内端设计有引导角。

所述主体13未设置凸肩12的一端，在U槽内侧设有引导角。

所述凸肩12中心位置向下U型凹进，改善根部应力集中。

有益效果

1.与传统的平衡配重结构相比，本发明利用T型结构凸肩的弹性实现了自锁紧。

2.本发明仅由1平衡配重，2挂耳组成。其结构简单，零件数少，降低了成本，提高结构可靠性。

3.本发明避免了在转子上开孔，可大幅减小应力集中，提高了转子寿命。

4.本发明的平衡配重的安装、分解非常简洁，使用工具少，提高了装配工艺性。

5.本发明的平衡配重可重复利用，提高了使用维护的保障性。

附图说明

图1为现有一种配重结构示意图。

图2为现有另一种配重结构示意图。

图3本发明的装配示意图。

图4a为本发明平衡配重1的结构示意图。

图4b为本发明平衡配重1的轴测结构示意图。

图5为本发明挂耳示意图。

图6为本发明一优选实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明技术方案的具体实施例做详细叙述。

如图4a和图4b所示，平衡配重1包括主体13和凸肩12，主体13为U形结构，一端设置有凸肩12，凸肩12在主体13U槽的开设方向上，横向朝两侧凸出；凸肩12的内壁上对称开设有两个凹槽12a，增加凸肩12的弹性。便于变形卡进安装；

如图5所示，挂耳2为转子上径向向内凸起的环状结构，在挂耳2的侧面设置有台阶21，台阶21上开有多处周向循环对称的槽23。

如图3所示，通过主体13带有凸肩12的一端，与挂耳2侧面的槽23的配合，将平衡配重1卡于槽23内，防止周向窜动；凸肩12的凸出结构12b卡于挂耳2的台阶21上方，完成锁紧。

平衡配重通过其上的U形槽安装在挂耳上，U型槽的底面与挂耳的内端接触，转子工作时可用于传递平衡配重的离心力。平衡配重的凸肩的末端凸出结构12b卡住挂耳侧面的台阶，在平衡配重的凸肩的弹性力作用下，平衡配重不能从挂耳上脱出，实现自锁。平衡配重的主体卡于挂耳侧面的槽内，可防止转子工作时平衡配重在转子上周向窜动。

当需要装配平衡配重时，将平衡配重的U形槽对准挂耳，平衡配重的主体对准挂耳侧面的槽，沿径向将平衡配重推压装入挂耳上，当听到“咔”声响时，表示平衡配重装配到位。

当需要分解平衡配重时，用工具撬动平衡配重的凸肩，使凸肩发生变形并从挂耳上的台阶上退出，然后径向向内拉动并取出平衡配重即可。

图6为本发明另一优选实施例，在凸肩中心位置向下U型凹进，改善根部应力集中。

Claims (5)

1.一种自锁紧的平衡配重结构，其特征在于，平衡配重(1)包括主体(13)和凸肩(12)，主体(13)为U形结构，一端设置有凸肩(12)，凸肩(12)在主体(13)U槽的开设方向上，横向朝两侧凸出；

挂耳(2)为转子上径向向内凸起的环状结构，在挂耳(2)的侧面设置有台阶(21)，台阶(21)上开有多处周向循环对称的槽(23)。

通过主体(13)带有凸肩(12)的一端，与挂耳(2)侧面的槽(23)的配合，将平衡配重(1)卡于槽(23)内，防止周向窜动；凸肩(12)的凸出结构(12b)卡于挂耳(2)的台阶(21)上方，完成锁紧。

2.根据权利要求1的一种自锁紧的平衡配重结构，其特征在于，所述凸肩(12)的内壁上对称开设有两个凹槽(12a)，增加凸肩(12)的弹性。

3.根据权利要求1的一种自锁紧的平衡配重结构，其特征在于，所述挂耳(2)内端设计有引导角。

4.根据权利要求1的一种自锁紧的平衡配重结构，其特征在于，所述主体(13)未设置凸肩(12)的一端，在U槽内侧设有引导角。

5.根据权利要求1的一种自锁紧的平衡配重结构，其特征在于，所述凸肩(12)中心位置向下U型凹进，改善根部应力集中。