CN110203571B - 一种适用于小型航空发动机的运转箱结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于小型航空发动机的运转箱结构，包括底座、壳体和发动机支撑结构，壳体主要用于发动机并为发动机提供一种容纳空间；设置在支撑底板上表面的发动机支撑结构主要用于以隔振的方式支撑发动机并传递发动机质量至底座上；底座主要用于支撑整个运转箱。本发明的运转箱结构简单，加工方便，具有良好的运输特性和吊装特性，同时考虑了运输过程中的防振防雨特性，以及质量轻和占用空间少，具有安全高效的特性。

Description

一种适用于小型航空发动机的运转箱结构
技术领域
本发明涉及航空发动机领域，涉及一种运转箱结构，尤其涉及一种用于小型航空发动机用的运转箱结构，更具体地说，是在航空发动机的转运和吊装过程中，通过对运转箱结构的改进，有效地保证发动机运转过程中的安全性，考虑了强度、隔振和防雨功能，同时减小集装箱质量和占地空间，以及吊装便捷性。
背景技术
现代航空发动机是为飞机提供动力，主要包括进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成，其结构高度复杂，零部件之间配合极其精密。发动机在加工组装完成之后，通常经过公路、海路或航空运输，以与分级匹配安装，在此过程中不可避免的需要多次的搬运和吊装，因此需要设计专门的发动机运转箱。
针对以往的小型航空发动机中存在的结构复杂、加工制造成本高、安装繁琐、质量和体积大、运输成本高的缺点，本发明的适用于小型航空发动机用的运转箱结构简单，零部件少，最大的降低生产和安装成本，同时考虑了强度、隔振、防雨和吊装功能，有效地保证航空发动机运转过程中的安全性和便利性；同时减小集装箱质量和体积，以减低运输成本。
发明内容
针对现有航空发动机运转箱结构中所存在的上述缺点和不足，本发明旨在提供一种适用于小型航空发动机的运转箱结构，具有结构简单、便利、轻质、高效的特性，零部件少，可最大的降低生产和安装成本，同时考虑了强度、隔振、防雨和吊装功能，有效地保证航空发动机运转过程中的安全性和便利性；同时减小集装箱质量和体积，以减低运输成本。
为实现该目标，本发明采用的技术方案为：
一种适用于小型航空发动机的运转箱结构，至少包括一底座、一壳体和一发动机支撑结构，所述底座包括一支撑底板以及设置在所述支撑底板下方的两个支撑横梁，所述支撑底板整体呈长度大于宽度的矩形板结构，两所述支撑横梁沿所述支撑底板的长度方向间隔布置，且每一所述支撑横梁沿所述支撑底板的宽度方向延伸；所述壳体整体呈顶部封闭、底部开口的六面体结构，其底部的形状和尺寸与所述支撑底板相适配，且所述壳体通过连接件与所述支撑底板连接后形成一用于容纳所述小型航空发动机的封闭空间；所述发动机支撑结构固定设置在所述支撑底板的上表面，并位于所述封闭空间中，其特征在于，
所述发动机支撑结构包括一下支撑框架和一上支撑框架，其中，
所述下支撑框架至少包括两沿所述支撑底板的长度方向水平延伸的支撑梁，每一所述支撑梁均通过连接件固定连接在所述支撑底板的上表面上，且两所述支撑梁分别设置在所述支撑底板的宽度方向的两侧，
所述上支撑框架整体为一长方形框架结构，包括两沿所述支撑底板的长度方向水平延伸的纵梁以及固定连接在两所述纵梁之间的横梁，且两所述横梁分别位于两所述纵梁的长度方向的两端；
至少在所述上支撑框架的四个顶角的下方分别设置一隔振器，每一所述隔振器的顶部与所述上支撑框架通过连接件固定连接、底部通过连接件与所述下支撑框架的支撑梁连接，
所述上支撑框架的每一所述纵梁的前后两端分别固定设置一沿高度方向延伸的支撑柱，每一所述支撑柱的顶部分别转动连接一发动机安装块，每一所述发动机安装块的转动轴线与所述支撑底板的长度方向保持一致，
所述小型航空发动机沿其自身的轴向安装在各所述支撑柱顶部的发动机安装块上，其中，所述小型航空发动机前部两侧的发动机安装节分别通过连接件固定连接在位于所述上支撑框架前端的两所述发动机安装块上，所述小型航空发动机后部的承力法兰边分别通过连接件固定连接在位于所述上支撑框架后端的两所述发动机安装块上。
优选地，每一所述支撑柱的顶部分别设置一沿所述支撑底板的宽度方向延伸的U形槽，每一所述发动机安装块末端的连接孔分别通过一沿所述支撑底板的长度方向布置的长螺栓转动连接在所述U形槽中，且所述发动机安装块末端的连接孔与所述长螺栓之间设置有轴承，且所述发动机安装块的末端与所述U形槽的两侧壁之间设置有弹性体，所述弹性体优选为压缩率不大的弹簧体。
进一步地，所述轴承的外圈以过盈配合的方式设置在所述发动机安装块末端的连接孔中，内圈套设在所述长螺栓上，且所述轴承优选为万向轴承，以保证安装灵活性和传力可调性。
优选地，每一所述支撑柱的底部与所述上支撑框架的纵梁之间设有用以缓冲减震的石棉垫。
优选地，所述壳体宽度方向的两侧壁的前后两端分别通过连接件固定设置一壳体捆扎履带，每一所述捆扎履带的顶端形成为一用于吊装发动机的弯钩结构，所述支撑底板下表面的前后两端分别通过连接件固定设置一底板捆扎履带，每一所述底板捆扎履带的两端分别通过连接件与所述壳体侧壁上的壳体捆扎履带的底端固定连接，从而将所述壳体的底部压紧抵接在所述支撑底板的上表面上形成一用于容纳所述小型航空发动机的封闭空间。
进一步地，每一所述支撑底板捆扎履带的两端部以及每一所述壳体捆扎履带的底端部均设置有用以增加连接刚度的三角形肋板。
优选地，所述壳体的内壁上均固定设置有防雨布。
优选地，所述壳体的顶板上设置有加强肋条。
本发明的适用于小型航空发动机的运转箱结构中，壳体主要用于发动机并为发动机提供一种容纳空间；设置在支撑底板上表面的发动机支撑结构主要用于以隔振的方式支撑发动机并传递发动机质量至底座上；底座主要用于支撑整个运转箱。其中，壳体优选采用轻质的木材制成，硬度经过强度计算，其顶板和四周侧壁距发动机极限尺寸约10mm，在保证发动机振动安全空间的情况下，尽量减小运转箱质量和体积，防雨布优选使用木条和不锈钢钉固定在壳体内壁上，设置在壳体顶板上的加强肋条的数量和尺寸以及防雨布材质可根据实际需要进行调整。
本发明的适用于小型航空发动机的运转箱结构中，为了运转箱整体的固定和吊装方便，在壳体前后安装四条壳体捆扎履带，优选采用不锈钢材料制成。壳体捆扎履带通过螺栓与壳体连接，螺栓在满足刚度和吊装稳定性的前提下，数目尽量减小。壳体捆扎履带上部采用半圆环的弯钩结构以便吊装；壳体捆扎履带下部向外部垂直弯曲，并在弯曲部位打孔，以便与底板捆扎履带用螺栓连接，同时为了加强刚度，在弯曲部分焊接同厚度三角形肋板。
本发明的适用于小型航空发动机的运转箱结构中，各支撑柱通过其顶部转动连接的发动机安装块与发动机相连，发动机安装块的结构根据实际发动机结构设计；前后支撑柱的高度根据发动机前后安装结构的不同而设计；发动机安装块末端的连接孔与长螺栓之间优选采用万向轴承传力，长螺栓与支撑柱顶部的U形槽的两侧壁之间安装弹簧，除了可以稳固安装结构之外，还起到一定的轴向减振作用。
较优地，所述发动机安装块在强度允许的情况下，尽量结构简单，中间开孔去材以减小质量。
较优地，所述发动机安装块末端的连接孔的轴线与发动机的轴向平行，以保证各所述支撑柱受力均衡。
较优地，所述发动机安装块的边缘加工有圆角，以减小应力集中。
较优地，在保证支撑强度的前提下，各所述支撑柱采用中空结构，同时为了减重和发动机安装块的调整，各所述支撑柱的底部与所述上支撑框架的纵梁之间使用螺栓连接，以方便安装。
本发明的适用于小型航空发动机的运转箱结构中，上下支撑框架均采用方钢结构，上支撑框架由方钢焊接成框架，下支撑框架通过螺栓与支撑底板连接，支撑底板的长度充分考虑了运转箱吊装和叉车运输过程的刚度需求。
可选择地，支撑座上下框架之间的隔振器可以垂直放置，亦可以采用侧面吊挂方式。
本发明的适用于小型航空发动机的运转箱结构中，底座包括支撑底板及设置在其下方的两个支撑横梁和位于其前后两端的底座捆扎履带，底座捆扎履带通过螺栓与木质支撑底板，通过与壳体捆扎履带相连接，以保证运转箱的稳固性和吊装性。考虑运转箱的强度和质量，木质支撑底板的厚度优选为20mm。支撑横梁的设计考虑了支撑的稳定性和叉车的使用而选择了合适的轴向布局。经过底板捆扎履带通过螺栓与运转箱下壳体相连，其中螺栓经过支撑底座的下框架。履带上部向外部垂直弯曲，并在弯曲部位打孔，以便与运转箱上壳体的履带用螺栓连接，同时为了加强刚度，在弯曲部分焊接同厚度三角形小肋板。
同现有技术相比，本发明的适用于小型航空发动机的运转箱结构具有显著的技术优点：(1)发动机支撑结构包括下支撑框架和上支撑框架，二者之间设置隔振器，可有效地吸收在转运过程中对发动机产生的振动，此外，上下支撑框架之间以及下支撑框架与支撑底板之间的连接方式，极大地提高了运转箱安装的可调性和便捷性；(3)发动机支撑结构中的各支撑柱，尤其是其顶部U形槽与发动机安装块之间的连接结构，以及长螺栓与U形槽之间的弹性体，既保证了发动机拆装的灵活性，在起到稳固安装结构的同时，起到一定的减振作用；(4)设置在壳体上的壳体捆扎履带结构以及设置在底座上的底板体捆扎履带结构，既保证了运转箱的壳体与底座之间捆扎的牢固性，也便于运转箱的运转吊装。
附图说明
图1为本发明的适用于小型航空发动机的运转箱结构示意图；
图2中，(A)为图1的左视图，(B)为图1的正视图；
图3为图2中运转箱的A-A和B-B剖视图，其中(A)为A-A剖视图，(B)为B-B剖视图；
图4为本发明中支撑结构示意图，其中(A)为支撑结构的正视图，(B)为C-C剖面图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
图1～图4示出了本发明的适用小型航空发动机运转和吊装的运转箱结构，从图中可以看出，本发明的适用小型航空发动机的运转箱结构，主要包括底座、壳体和发动机支撑结构，底座包括支撑底板401以及设置在支撑底板401下方的两个支撑横梁403，支撑底板401整体呈长度大于宽度的矩形板结构，两支撑横梁403沿支撑底板401的长度方向间隔布置，且每一支撑横梁403沿支撑底板401的宽度方向延伸；壳体整体呈顶部封闭、底部开口的六面体结构，其底部的形状和尺寸与支撑底板401相适配，且壳体通过连接件与支撑底板401连接后形成一用于容纳小型航空发动机的封闭空间；发动机支撑结构固定设置在支撑底板401的上表面，并位于封闭空间中。
更加具体地，用以容纳发动机的壳体主要是木质的具有顶板但无底板的六面体结构，主要由木质外壳101、木条102、防雨层103以及壳体捆扎履带104组成，其中木质外壳101厚度为20mm，强度达到发动机运输过程运转箱堆积的要求；木条102可以选择其他装钉方式；壳体捆扎履带104设计满足运转箱吊装强度和稳定性的要求，运转箱吊装时使用履带上部弯曲部分。底座主要由支撑底板401、支撑横梁403和底板捆扎履带402组成，支撑底板401的平板部分厚度为20mm，支撑横梁403的设计综合考虑了履带安装、叉车高度和宽度以及放置稳定性。壳体与底座之间主要通过壳体捆扎履带104、底板捆扎履带402以及穿过捆扎履带的螺栓连接，履带选用不锈钢板材，且具有为增加刚度而焊接的三角形小肋板。
内部的发动机支撑结构，固定设置在支撑底板401的上表面，并位于封闭空间中，主要由上支撑框架301和下支撑框架302组成，下支撑框架302至少包括两沿支撑底板401的长度方向水平延伸的支撑梁，每一支撑梁均通过连接件固定连接在支撑底板401的上表面上，且两支撑梁分别设置在支撑底板401的宽度方向的两侧；上支撑框架301采用方钢焊接为框架结构，包括两沿支撑底板401的长度方向水平延伸的纵梁以及固定连接在两纵梁之间的横梁，且两横梁分别位于两纵梁的长度方向的两端；通过垂直安装的四个隔振器303与下支撑框架302相结合。其中隔振器303与上支撑框架301通过M6的螺钉加垫片连接；每个隔振器303与下支撑框架302均通过两个M8的螺栓连接。为了节省空间，防止干涉，隔振器303与支撑体间隔20mm的轴向距离。
上支撑框架301的每一纵梁的前后两端分别固定设置一沿高度方向延伸的支撑柱203，每一支撑柱203的顶部分别转动连接一发动机安装块201，每一支撑柱203的顶部分别设置一沿支撑底板401的宽度方向延伸的U形槽，每一发动机安装块201的末端的连接孔分别通过一沿支撑底板401的长度方向布置的长螺栓203转动连接在U形槽中，且发动机安装块201的末端的连接孔与长螺栓203之间设置有轴承，且发动机安装块201的末端与U形槽的两侧壁之间设置有弹性体，弹性体优选为压缩率不大的弹簧体。发动机安装块201的转动轴线与支撑底板401的长度方向保持一致。
其中本示例中的发动机安装块201根据此型涡扇发动机的结构，前侧两个安装结构与发动机安装节通过四个螺钉连接，后侧两个安装结构与承力法兰边通过三个螺栓连接，前侧支撑柱低于后侧支撑柱。发动机安装块201和长螺栓202之间通过万向轴承206结合，本示例的万向轴承206的外径为26mm，内径为16mm，万向轴承与安装结构装配加工，保证过盈公差3～5道，轴承安装轴向与发动机轴线相平行。同时，为了增加发动机运输和吊装过程中的稳定性，在长螺栓202与支撑柱203之间的两侧均采用压缩率不大的弹簧体205。每个支撑柱203和支撑底座之间通过两个螺栓连接，在接触部分安装与接触部分同样大小的矩形、厚3mm的石棉垫204。
此小型的航空发动机运转箱结构简单，零部件很少，且便于安装和拆卸。在运转箱安装时，先安装好支撑底架下框架302与下壳体401和履带402的组装。之后进行隔振器302和支撑底座上框架301的结合，以及支撑底架与支撑柱203的连接。最后进行与发动机完成安装后的安装结构201的连接，以及上壳体与下壳体的履带连接。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、命名等可以不同。凡依本发明专利所述的原理和构思所做的构造、特征的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改、补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种适用于小型航空发动机的运转箱结构，至少包括一底座、一壳体和一发动机支撑结构，所述底座包括一支撑底板以及设置在所述支撑底板下方的两个支撑横梁，所述支撑底板整体呈长度大于宽度的矩形板结构，两所述支撑横梁沿所述支撑底板的长度方向间隔布置，且每一所述支撑横梁沿所述支撑底板的宽度方向延伸；所述壳体整体呈顶部封闭、底部开口的六面体结构，其底部的形状和尺寸与所述支撑底板相适配，且所述壳体通过连接件与所述支撑底板连接后形成一用于容纳所述小型航空发动机的封闭空间；所述发动机支撑结构固定设置在所述支撑底板的上表面，并位于所述封闭空间中，其特征在于，
所述发动机支撑结构包括一下支撑框架和一上支撑框架，其中，
所述下支撑框架至少包括两沿所述支撑底板的长度方向水平延伸的支撑梁，每一所述支撑梁均通过连接件固定连接在所述支撑底板的上表面上，且两所述支撑梁分别设置在所述支撑底板的宽度方向的两侧，
所述上支撑框架整体为一长方形框架结构，包括两沿所述支撑底板的长度方向水平延伸的纵梁以及固定连接在两所述纵梁之间的横梁，且两所述横梁分别位于两所述纵梁的长度方向的两端；
至少在所述上支撑框架的四个顶角的下方分别设置一隔振器，每一所述隔振器的顶部与所述上支撑框架通过连接件固定连接、底部通过连接件与所述下支撑框架的支撑梁连接，
所述上支撑框架的每一所述纵梁的前后两端分别固定设置一沿高度方向延伸的支撑柱，每一所述支撑柱的顶部分别转动连接一发动机安装块，每一所述发动机安装块的转动轴线与所述支撑底板的长度方向保持一致，
所述小型航空发动机沿其自身的轴向安装在各所述支撑柱顶部的发动机安装块上，其中，所述小型航空发动机前部两侧的发动机安装节分别通过连接件固定连接在位于所述上支撑框架前端的两所述发动机安装块上，所述小型航空发动机后部的承力法兰边分别通过连接件固定连接在位于所述上支撑框架后端的两所述发动机安装块上。
2.根据权利要求1所述的运转箱结构，其特征在于，每一所述支撑柱的顶部分别设置一沿所述支撑底板的宽度方向延伸的U形槽，每一所述发动机安装块末端的连接孔分别通过一沿所述支撑底板的长度方向布置的长螺栓转动连接在所述U形槽中，且所述发动机安装块末端的连接孔与所述长螺栓之间设置有轴承，且所述发动机安装块的末端与所述U形槽的两侧壁之间设置有弹性体。
3.根据权利要求2所述的运转箱结构，其特征在于，所述轴承的外圈以过盈配合的方式设置在所述发动机安装块末端的连接孔中，内圈套设在所述长螺栓上，且所述轴承为万向轴承，以保证安装灵活性和传力可调性。
4.根据权利要求1所述的运转箱结构，其特征在于，每一所述支撑柱的底部与所述上支撑框架的纵梁之间设有用以缓冲减震的石棉垫。
5.根据权利要求1所述的运转箱结构，其特征在于，所述壳体宽度方向的两侧壁的前后两端分别通过连接件固定设置一壳体捆扎履带，每一所述捆扎履带的顶端形成为一用于吊装发动机的弯钩结构，所述支撑底板下表面的前后两端分别通过连接件固定设置一底板捆扎履带，每一所述底板捆扎履带的两端分别通过连接件与所述壳体侧壁上的壳体捆扎履带的底端固定连接，从而将所述壳体的底部压紧抵接在所述支撑底板的上表面上形成一用于容纳所述小型航空发动机的封闭空间。
6.根据权利要求5所述的运转箱结构，其特征在于，每一所述支撑底板捆扎履带的两端部以及每一所述壳体捆扎履带的底端部均设置有用以增加连接刚度的三角形肋板。
7.根据权利要求1所述的运转箱结构，其特征在于，所述壳体的内壁上均固定设置有防雨布。
8.根据权利要求1所述的运转箱结构，其特征在于，所述壳体的顶板上设置有加强肋条。
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