CN110513152A - 一种航空发动机榫头及其连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空发动机榫头及其连接结构，包括榫头和与之连接的榫槽，所述榫头的榫齿与所述榫槽之间不进行线性接触形式的直接接触，在上述技术方案中，所述榫头与所述榫槽之间设置有滚子结构；本发明将传统单一的线接触形式，转换为滚动的线接触形式，从而将榫头、榫槽接触的集中力有效的转化为圆柱滚子的滚转力矩，极大的降低了榫头、榫槽之间接触的集中应力；与此同时，通过圆柱滚子的滚动，使得其余榫头和榫槽之间的摩擦形式变为滚动摩擦形式，降低了单点磨损的机率，极大的提高了榫头的磨损寿命。

Description

一种航空发动机榫头及其连接结构

技术领域

本发明涉及机械连接结构领域，具体是涉及到航空发动机机械结构中的一种航空发动机榫头及其连接结构。

背景技术

航空发动机中，涡轮叶片榫头和榫槽结构是航空发动机运行的关键部件，该结构的外形和接触形式合理与否直接关系到整个航空发动机的使用寿命和性能。

目前叶片榫头形式主要分为销钉榫头、燕尾榫头和纵树榫头三类结构形式。一般在航空发动机的高速旋转中，叶片根部的榫头承受高达 100—150KN 的离心力；榫头又处在高温高压环境下工作，这就使得榫头的机械性能大大降低，且榫头榫齿的圆半径小，使得该处极容易出现复杂的应力状态（其中包括热应力、离心应力、振动应力和弯曲应力等）和严重的集中应力现象。

如图 1 所示，这种榫头和榫槽的连接是目前普遍使用的结构，这种结构极容易在发动机高速运行过程中出现故障甚至断裂。由于航空发动机的转速相当高，一旦叶片榫头发生破坏或者断裂，就会使得航空发动机叶片在巨大的离心离作用下脱出，造成航空发动机的破坏或者报废，甚至导致人员伤亡。

发明内容

本发明的目的是在现有榫头和榫槽的连接结构基础上做出改进，设计一种全新的榫头和榫槽连接结构，从而解决榫齿处在高速运动过程中出现的应力集中和磨损严重的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种航空发动机榫头及其连接结构，包括榫头和与之连接的榫槽，所述榫头的榫齿与所述榫槽之间不进行线性接触形式的直接接触。

在上述技术方案中，所述榫齿与所述榫槽之间设置有滚子结构。

在上述技术方案中，与所述滚子结构接触的榫齿处设置圆弧槽，所述圆弧槽的两个侧边为弧形过渡面。

在上述技术方案中，所述滚子结构的直径不大于圆弧槽的直径，滚子结构的滚转面与圆弧槽相切，滚转结构与圆弧槽进行滚动接触。

在上述技术方案中，所述榫槽与滚子结构的滚转面相切，榫槽与滚子结构滚动接触。

在上述技术方案中，榫槽与榫齿之间构成一个柱形腔体，滚子结构设置在柱形腔体内，滚子结构通过滚动形式分别与榫齿和榫槽接触。

在上述技术方案中，榫头的每一个榫齿与榫槽之间均设置有一个滚子结构。

在上述技术方案中，两个榫齿和滚子结构呈轴对称分布在榫头的两侧。

在上述技术方案中，所述滚子结构为圆柱形，所述滚子结构的长度与榫头和榫槽的厚度相同。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

将传统单一的线接触形式，转换为滚动的线接触形式，从而将榫头、榫槽接触的集中力有效的转化为圆柱滚子的滚转力矩，极大的降低了榫头、榫槽之间接触的集中应力；

与此同时，通过圆柱滚子的滚动，使得其余榫头和榫槽之间的摩擦形式变为滚动摩擦形式，降低了单点磨损的机率，极大的提高了榫头的磨损寿命；

因此，本发明提出的榫头结构，以及榫头、圆柱滚子和榫槽之间的连接形式，能够有效的降低榫头/榫槽的集中应力，同时提高其磨损寿命，大大的提高了航空发动机叶片与机匣之间的连接性能。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是现有榫头与榫槽的连接结构示意图；

图2是本发明的榫头与榫槽的连接结构示意图；

图3是图2的立体结构示意图；

其中：1是榫槽结构，2是榫头结构，3是滚子结构。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图2和图3所示，是本实施例的连接结构示意图。本实施例主要包括设置在航空发动机机匣上的榫槽结构1、滚子结构3和榫头结构2。

本实施例在榫头上容易出现应力集中的榫齿处开一个圆弧形的槽，同时将圆弧形槽的两个侧边进行倒圆，使得其具有圆弧过渡面，避免榫头圆弧槽上下两侧边与榫槽直接接触，形成新的应力集中点。榫头上左右对称分布的榫齿处均进行同样的开槽设置，使得其圆弧槽成左右轴对称分布，使得榫头能均匀受力。

滚子结构为圆柱形，其半径与榫头圆弧槽半径相同或者略小于榫头圆弧槽半径，从而保证圆柱滚子与榫槽和榫头圆弧槽间的接触，为了保证性能，圆柱形的滚子结构的长度须与榫头和榫槽的厚度一致。

在进行实际安装时，首先将本实施例结构的榫头插入到航空发动机榫槽中，然后依次在榫头圆弧槽与榫槽形成的孔隙中插入圆柱滚子，且使得圆柱滚子与榫槽或榫头圆弧槽之间存在一个相切的接触，使得圆柱滚子能够正常运转。这种结构的连接形式利用圆柱滚子将传统榫头与榫槽接触产生的集中力转化为圆柱滚子的滚转力矩，从而降低了榫头、榫槽的应力集中。同时，由于圆柱滚子的滚动使得榫头圆弧槽和榫槽与圆柱滚子之间形成均匀的滚动摩擦现象，而不是单一的线接触式摩擦，从而大大提高了，榫头和榫槽的磨损寿命。因此，该新型连接形式，在极大的降低榫头和榫槽间应力集中的同时，也大大提高了榫头和榫槽间的磨损性能，进一步提升了整个航空发动机的性能。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种航空发动机榫头及其连接结构，包括榫头和与之连接的榫槽，其特征在于所述榫头的榫齿与所述榫槽之间不进行线性接触形式的直接接触。

2.根据权利要求1所述的一种航空发动机榫头及其连接结构，其特征在于所述榫齿与所述榫槽之间设置有滚子结构。

3.根据权利要求2所述的一种航空发动机榫头及其连接结构，其特征在于与所述滚子结构接触的榫齿处设置圆弧槽，所述圆弧槽的两个侧边为弧形过渡面。

4.根据权利要求3所述的一种航空发动机榫头及其连接结构，其特征在于所述滚子结构的直径不大于圆弧槽的直径，滚子结构的滚转面与圆弧槽相切，滚转结构与圆弧槽进行滚动接触。

5.根据权利要求2所述的一种航空发动机榫头及其连接结构，其特征在于所述榫槽与滚子结构的滚转面相切，榫槽与滚子结构滚动接触。

6.根据权利要求2-5任一所述的一种航空发动机榫头及其连接结构，其特征在于榫槽与榫齿之间构成一个柱形腔体，滚子结构设置在柱形腔体内，滚子结构通过滚动形式分别与榫齿和榫槽接触。

7.根据权利要求6所述的一种航空发动机榫头及其连接结构，其特征在于榫头的每一个榫齿与榫槽之间均设置有一个滚子结构。

8.根据权利要求7所述的一种航空发动机榫头及其连接结构，其特征在于两个榫齿和滚子结构呈轴对称分布在榫头的两侧。

9.根据权利要求1所述的一种航空发动机榫头及其连接结构，其特征在于所述滚子结构为圆柱形，所述滚子结构的长度与榫头和榫槽的厚度相同。