CN111108305A - 滑动轴承的枢轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于行星齿轮系的滑动轴承的枢轴(60)，其包括环形壁，所述环形壁限定一轴向通道，并包括第一环形沟槽(52c)和第二环形沟槽，所述第一环形沟槽(52c)和第二环形沟槽沿相对方向轴向打开，并且每个都由在环形壁的轴向端部形成的两个同轴的内环形分支(52a)和外环形分支(52b)界定。根据本发明，所述枢轴包括多个第一孔(60a)，所述第一孔在第一端通向第一环形沟槽(52c)，在第二相对端通向第二环形沟槽，在5°与330°之间的一角扇区上制造这些孔。

Description

滑动轴承的枢轴
技术领域
本发明涉及一种滑动轴承的枢轴，更具体说，是涉及一种用于被结合在例如涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机这样的涡轮发动机的行星齿轮系中的枢轴。
背景技术
通常，行星齿轮系包括与外齿圈和中心小齿轮啮合的诸多行星小齿轮。行星齿轮由行星齿轮架承载，并且自由旋转地安装在枢轴上。这种行星齿轮系特别地可用于从传动轴(例如连接到中心小齿轮的低压压缩机的轴)到被连接到行星齿轮架的鼓风机叶轮的动力传输。与滚珠轴承相比，与卫星小齿轮形成滑动轴承的枢轴的使用降低了空间和重量，并提供了几乎无限的使用寿命，假如对它们不断地供应润滑油和冷却油。
每个枢轴均由环形壁形成，所述环形壁界定轴向通道并包括沿相对方向轴向地打开的第一和第二环形沟槽。每个沟槽由在环形壁的轴向端部形成的两个同轴的内外环形支腿界定。每个沟槽的内外分支在枢轴的轴向端部提供柔性，从而限制枢轴的变形，以及因此确保行星小齿轮齿与中心小齿轮和外齿圈的良好径向校准。然而，在相同枢轴的上游和下游跨度之间观察到非等同的错位。在枢轴上观察到因被施加扭矩而产生的切向位移，和/或因离心力而产生的径向位移，以及沿旋转轴X的上游和下游之间的非对称位移。显然，这是有害的，因为这会影响枢轴的可靠性和轴承的效率，从而影响齿轮系的效率。
发明内容
本发明涉及一种周转轮系的滑动轴承的枢轴，其包括环形壁，所述环形壁界定轴向通道并包括第一和第二环形沟槽，所述第一和第二环形沟槽沿相对方向轴向地打开并且每个都由在环形壁的轴向端部形成的两个同轴的内外环形分支界定，其特征在于，所述枢轴包括多个第一孔，所述第一孔在第一端通向第一环形沟槽并且在第二端通向第二环形沟槽，在5°与330°之间的角扇区上制造这些孔。
根据本发明，通过在给定的角扇区上制成孔，与枢轴的其余部分相比，可以在枢轴的该角扇区中提供更大的柔性，其允许枢轴的更大局部变形。
当枢轴结合到行星齿轮系中时，因此可以实现行星小齿轮齿与内外行星小齿轮齿啮合的更好校准。事实上，在没有如本发明所述的孔的滑动轴承中，滑动轴承的上游和下游侧不同地变形，这导致齿相对于安装有滑动轴承的行星齿轮系的轴的错位。通过对轴承的给定角扇区增加柔性，轴承更小地变形。这允许在轴承的上游和下游侧之间平衡变形，并导致齿相对于齿轮系的轴的更好校准。
可以通过简单的钻孔操作制成枢轴孔，这很容易实施。
另一特征是在每个所述第一孔的第一和第二端的至少一个的嘴部设置埋头孔。
根据第一变型，所述第一孔基本平直。在第二变型中，所述第一孔相对于轴向通道的轴倾斜，优选倾斜一个0°与30°之间的角。与第一变型相比，第二变型可以更好地分布通过添加这些孔而产生的枢轴的周向变形。此外，由于与具有恒定数量的孔以及相同直径的第一变型相比，每个孔具有更大的长度，因此允许更大地减少质量。
根据本发明的另一特征，第二孔可以分布在所述第一孔的任一侧上，并且在第一端通向所述第一沟槽以及在第二端通向所述第二沟槽，所述第二孔具有与所述第一孔的尺寸特征不同的尺寸特征。这些第二孔减轻了枢轴的重量。
本发明还涉及一种飞行器燃气轮机发动机的周转轮系，其包括一个外齿圈以及诸多行星小齿轮，所述行星小齿轮与中心小齿轮啮合以及与外齿圈啮合，并且所述行星小齿轮每个都经由如上所述的枢轴环绕行星轴旋转，所述枢轴与行星小齿轮的轴同轴。
此外，本发明还涉及一种飞行器燃气轮机发动机，其包括齿轮系，所述齿轮系的中心小齿轮环绕涡轮发动机的压缩机轴并与涡轮发动机的压缩机轴旋转地结合。更具体说，外齿圈可附接到低压压缩机的静态外壳或护罩。在该构造中，行星齿轮系形成减速齿轮，由于行星齿轮架的转速低于中心小齿轮的转速。
当然，本发明也适用于行星齿轮系，例如，其中外齿圈也可旋转的行星齿轮系。
本发明还适用于一种行星齿轮系，其中行星齿轮架被固定并且外齿圈可移动。这种组件也称为行星减速齿轮。
当参考附图阅读作为非限制性示例给出的以下描述时，将更好地理解本发明，并且本发明的其他细节、特征和优点将显而易见。
附图说明
-图1是根据已知技术的涡轮发动机的透视示意图；
-图2是旨在在图1的涡轮发动机中使用的行星齿轮系的横剖面示意图；
-图3是行星小齿轮以及图2的行星齿轮架的横剖面示意图；
-图4是枢轴的横截面示意图，行星小齿轮绕所述枢轴旋转；
-图5是第一实施例的示意图；
-图6A、6B和6C是第二实施例的几变型的示意图；
-图7是在周转减速齿轮构造中的枢轴安装的示意图；以及
-图8是在差速构造中的枢轴安装的示意图。
具体实施方式
首先参考图1，其示出了涡轮发动机10的示意图，众所周知，所述涡轮发动机10沿上游-下游方向包括风机轮12，所述风机轮12的旋转导致空气在连续地环绕一环形初级空气通道16(气流A)的一环形次级空气通道14(气流B)中加速，所述空气流入低压压缩机18、高压压缩机20、环形燃烧室22、高压涡轮24和低压涡轮26。通常，低压涡轮26使连接到风机轮12的低压压缩机的转子30旋转。然而，为了相对于低压压缩机18的转子30的转速限制风机轮12的转速，已知在低压压缩机18内侧径向地安装一行星齿轮系32，由于其转速-降低功能，该行星齿轮系32被称为减速齿轮。
该齿轮系32包括与一内太阳齿轮36或中心小齿轮啮合，以及与外太阳齿轮38或外齿圈啮合的行星小齿轮34，内太阳齿轮36和外齿圈38与涡轮发动机的X轴线同轴。每个卫星小齿轮34均围绕枢轴40可自由旋转地安装，枢轴40与行星齿轮架42相结合。在一行星减速齿轮中，中心小齿轮36可旋转地刚性连接到低压压缩机18的轴30上，所述低压压缩机18的轴30形成该齿轮系的输入，刚性地连接到风机轮12的行星齿轮架42形成用于降低行星齿轮系速度的输出，外齿圈38刚性地连接到涡轮发动机的外壳44，所述外壳44在内部界定了一其中安装有所述齿轮系的环形区域。
因此，将进一步描述的本发明不仅适用于减速齿轮类型的齿轮系32，而且还适用于一种其中外齿圈38可旋转地连接到第二风机轮的齿轮系，外齿圈38和行星齿轮架被构造/确定尺寸以沿相反方向旋转。
图3显示枢轴40的剖视图，行星小齿轮34环绕所述枢轴40接合以形成一滑动轴承，行星小齿轮34的外周齿46显示与中心小齿轮36的外周齿48啮合，但不与该图未示出的外齿圈啮合。
如在本图中，并且更具体地在图4中清楚可见的那样，枢轴40包括一环形壁50，所述环形壁50沿径向向内地限定一沿该枢轴的轴线X1延伸的轴向通道51。该环形壁50包括第一环形部件52端以及与该第一部件52端相对的第二环形部件54端。第一环形部件52和第二环形部件54由一中间的或间隔的环形部件56分离。第一环形部件52包括两个同轴的径向内环形分支52a和外环形分支52b，所述径向内环形分支52a和外环形分支52b界定了一沿轴向方向X1的第一方向L1打开的第一沟槽52c或环形沟槽。另外，第二环形部件54包括两个同轴的径向内环形分支54a和外环形分支54b，所述径向内环形分支54a和外环形分支54b界定一沿轴向方向X1的第二方向L2打开的第二沟槽54c或环形沟槽。在图4中，第一环形部件52的径向内分支52a和第二环形部件54的径向内分支54a分别比第一环形部件52的径向外分支52b和第二环形部件54的径向外分支54b在更大的距离上轴向延伸。第一环形部件52和第二环形部件54中每个的径向内分支52a、54a和外分支52b、54b均在操作过程中为枢轴提供柔性。然而，如先前已经提到的那样，这种枢轴40可能受到径向和切向力，所述径向和切向力可导致行星小齿轮齿与内和外行星齿轮齿的错位。
为此，如图5和6所示，在枢轴58、60的两个实施例中，提出了在枢轴58、60的大部分中实现多个第一孔58a、60a。第一孔58a、60a在第一端通过第一沟槽52的底壁52d通向该第一沟槽52，并在第二相对端在第二沟槽54的底壁54d中通向该第二沟槽54。这些第一孔60a，60b在一给定的角扇区上形成，所述角扇区对应于其中期望增加枢轴的周向变形以补偿如先前技术中所述的周向非均匀变形的那个角扇区。
在本发明中，包括第一孔58a、60a的角扇区位于05°与330°之间。优选地，包括第一孔58a、60a的该角扇区位于180°与330°之间，以使枢轴58、60的质量最小化。在图5所示的示例中，该角扇区大致在90°到100°上延伸。
需要注意的是，在图5的第一实施例中，第一孔包括一在枢轴58的第一孔58a的第一端的嘴部处形成的埋头孔62。埋头孔62也可以在枢轴58的第一孔58a的第二端的出口处形成。该结构的枢轴58还包括直径比第一孔58a的直径大的第二孔58b，这些第二孔58b分布在第一孔58a的角扇区的任一侧上。这些第二孔58b降低了枢轴58的总重量。需要注意的是，枢轴58的角扇区没有第二孔，以避免干扰径向或轴向油流通道。
图6A、5B和6C中显示一第二实施例。需要注意的是，在这些图中，枢轴60、61、63没有第二孔。然而，也可以在第一孔60a、61a、63a的任一侧上形成第二孔。
在图6A中，枢轴60在大致90°的角扇区上具有第一孔60a。在图6B中，枢轴61在大致5°的角扇区上具有第一孔61a。在图6C中，枢轴63在大致330°的角扇区上具有第一孔63a。
第一孔58a、60a、61a、63a在这里大致是直的，并且平行于枢轴58、60、61、63的X1轴线。然而，这些第一孔58a、60a、61a、63a也可以是直的，但与轴线X1形成一非零的角，该非零的角可以在[0°，30°]之间。
图7显示一减速器结构中的枢轴58、60的组件的例子，即在该例中，中心小齿轮36可移动，但外齿圈38是固定的，与如图1中的压缩机，特别是低压压缩机18的外壳或静态环形护罩26相结合。如图所示，在每个枢轴58、60上施加了由于所施加扭矩而产生的切向力ET以及由于离心力而产生的径向力ER。
枢轴58、60、61、63的环形壁52可有利地形成为一体，使得第一部件52、中间部件56和第二部件54形成为一件。
在图8中显示在一行星结构中安装枢轴58、60、61、63的另一种应用情况，即其中中心小齿轮36和外齿圈38都可围绕压缩机，特别是低压压缩机18的X轴线旋转的情况。如图所示，在每个枢轴58、60、61、63上施加了由于所施加的扭矩而产生的切向力ET。这种情况可以是开式转子或双风机的情况。

Claims (8)

1.一种用于行星齿轮系的滑动轴承的枢轴(58、60、61、63)，包括环形壁(50)，所述环形壁(50)界定一轴向通道(51)，并包括第一环形沟槽(52c)和第二环形沟槽(54c)，所述第一环形沟槽和第二环形沟槽沿相对方向(L1、L2)沿轴向打开，并且每个都由在所述环形壁(50)的轴向端部形成的两个同轴的内环形分支(52a、54a)和外环形分支(52b、54b)界定，其特征在于，它包括多个第一孔(58a、60a、61a、63a)，所述第一孔在第一端通向所述第一环形沟槽(52c)，在第二相对端通向第二环形沟槽(54c)，在05°与330°之间，优选在180°与330°之间的一角扇区上制造这些孔。
2.根据权利要求1所述的枢轴(58、60、61、63)，其中，在每个第一孔(58a、60a、61a、63a)的第一端和第二端的至少一个的开口设置埋头孔(62)。
3.根据权利要求1所述的枢轴，其中，所述第一孔(58a、60a、61a、63a)基本上是直的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的枢轴，其中，所述第一开口(58a、60a、61a、63a)相对于所述轴向通道(51)的轴线(X1)倾斜，优选倾斜一0°与30°之间的角。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的枢轴，其中，它包括第二孔(58b)，所述第二孔(58b)分布在所述第一孔(58a)的任一侧上，并且在第一端通向所述第一沟槽，在第二端通向所述第二沟槽(54c)，所述第二孔的尺寸特征与所述第一孔(58a、60a)的尺寸特征不同。
6.一种飞机燃气涡轮发动机的行星齿轮系，包括外齿圈(38)以及行星小齿轮(34)，所述行星小齿轮(34)与一中心小齿轮(36)啮合并与所述外齿圈(38)啮合，每个都被安装为在一行星齿轮架(42)上自由旋转，每个所述行星小齿轮(34)均可通过根据权利要求1至5中任一项所述的枢轴(58、60)围绕一行星轴线旋转，其中所述枢轴(58、60)与一行星小齿轮的轴线同轴。
7.用于包括根据权利要求6所述的行星齿轮系的飞机的燃气涡轮发动机，所述行星齿轮系的中心小齿轮(36)围绕涡轮发动机的压缩机的轴(30)并与该轴(30)可旋转地结合。
8.根据权利要求7所述的涡轮发动机，其中，所述外齿圈(38)与低压压缩机(18)的外壳(44)或静态环形罩结合。
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