CN111561520B - 一种齿轮轴支承结构 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种齿轮轴支承结构，所述支承结构包括轴承安装座、齿轮轴、圆柱滚子轴承、深沟球轴承以及转接轴，其中，轴承安装座与齿轮轴之间设置圆柱滚子轴承，通过圆柱滚子轴承支承所述齿轮轴，所述齿轮轴至少一侧的内端面设有轴承安装面，所述轴承安装面安装深沟球轴承以支承所述转接轴，所述转接轴的另一端固定到轴承安装座，其中，所述转接轴上介于安装深沟球轴承的一端与固定到轴承安装座的一端之间具有弹性部，所述弹性部使得所述转接轴的轴向刚度大于径向刚度。本申请的支承结构可以实现齿轮轴的轴向载荷全部由深沟球轴承承担、径向载荷主要由两个圆柱滚子轴承承担的载荷分配，从而能够避免圆柱滚子轴承的滚子与挡边发生碰撞和磨损。

Description

一种齿轮轴支承结构
技术领域
本申请属于机械技术领域，特别涉及一种齿轮轴支承结构。
背景技术
直齿圆柱齿轮轴是航空发动机传动系统中传动功率的重要部件，通常采用深沟球轴承或圆柱滚子轴承进行支承。直齿圆柱齿轮轴理论上仅产生径向载荷，但在工作过程中因振动、壳体变形、齿轮轴变形等因素会形成较小的轴向载荷。
图1所示为两个深沟球轴承13支承的典型支承结构10，深沟球轴承13设置在轴承安装座11与齿轮轴12之间，深沟球轴承可承受一定的径向载荷和轴向载荷，可满足直齿圆柱齿轮轴的支承需求，常用于中、轻载工况，而不能满足重载工况，无法适应航空发动机传动功率越来越大的发展趋势，应用范围有限
图2所示为两个圆柱滚子轴承23支承的典型支承结构20，圆柱滚子轴承23同样设置在轴承安装座21与齿轮轴22之间，圆柱滚子轴承23可承受很大的径向载荷，但不能承受轴向载荷，常用于重载工况；为承受直齿圆柱齿轮轴工作中产生的轴向载荷，轴承内圈过盈配合，圆柱滚子轴承设计有轴承挡边24，阻止齿轮轴产生不可接受的轴向位移。
如图3所示，圆柱滚子轴承的支承结构20虽可满足重载工况，可当齿轮轴22在工作过程中发生某一方向的轴向位移时，会引起某一圆柱滚子轴承23的滚子与轴承挡边24贴合，进而限制齿轮轴继续移动。该限位方式存在一定的弊端：1)滚子与轴承挡边贴合时，可能在区域24发生瞬间碰撞；2)圆柱滚子轴承工作时，滚子与轴承挡边存在轴向相对运动，滚子与轴承挡边贴合时，可能会在区域25发生磨损。碰撞和磨损均影响轴承滚子的正常工作，降低轴承的使用寿命，严重时造成轴承失效故障。
发明内容
本申请的目的是提供了一种齿轮轴支承结构，以解决上述任一问题。
本申请的技术方案是：一种齿轮轴支承结构，所述支承结构包括轴承安装座、齿轮轴、圆柱滚子轴承、深沟球轴承以及转接轴，其中，轴承安装座与齿轮轴之间设置圆柱滚子轴承，通过圆柱滚子轴承支承所述齿轮轴，所述齿轮轴至少一侧的内端面设有轴承安装面，所述轴承安装面安装深沟球轴承以支承所述转接轴，所述转接轴的另一端固定到轴承安装座，其中，所述转接轴上介于安装深沟球轴承的一端与固定到轴承安装座的一端之间具有弹性部，所述弹性部使得所述转接轴的轴向刚度大于径向刚度。
在本申请一实施方式中，所述转接轴上介于安装深沟球轴承的一端与固定到轴承安装座的一端之间为中空结构，且位于所述中空结构上设有沿着轴向延伸的多个条形孔以形成所述弹性部。
在本申请一实施方式中，所述齿轮轴的轴承安装面设有第一卡圈槽，所述转接轴上的相应部分设有第二卡圈槽，通过在所述第一卡圈槽和/或第二卡圈槽内设置卡圈以固定所述深沟球轴承。
在本申请一实施方式中，所述转接轴的端部设有挡边，所述挡边与卡圈配合用于将深沟球轴承固定在所述齿轮轴内。
在本申请一实施方式中，所述转接轴固定到轴承安装座的一端设有螺纹，所述转接轴穿过轴承安装座通过螺母固定。
在本申请一实施方式中，所述转接轴上与所述轴承安装座配合的部位设有密封圈槽，用于安装密封圈。
在本申请一实施方式中，所述转接轴上设有第二挡边，在所述第二挡边与所述轴承安装座之间设有调整垫。
在本申请一实施方式中，通过调节所述调整垫的厚度，以调节所述齿轮轴的轴向位置。
本申请的支承结构通过采用两端圆柱滚子轴承对齿轮轴进行径向支承，且在齿轮轴轴心内一端安装深沟球轴承用于承受齿轮轴的轴向载荷，深沟球轴承通过转接轴固定在轴承安装座或壳体上，通过转接轴的弹性部进行载荷分配，实现齿轮轴的轴向载荷全部由深沟球轴承承担、径向载荷主要由两个圆柱滚子轴承承担，本申请的支承结构可用于重载工况，且能够避免圆柱滚子轴承的滚子与挡边发生碰撞和磨损，改善轴承工况。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为现有技术中采用深沟球轴承支承的典型结构。
图2为现有技术中采用圆柱滚子轴承支承的典型结构。
图3为采用圆柱滚子轴承支承的典型结构弊端示意图。
图4为本申请的齿轮轴支承结构示意图。
图5为本申请的齿轮轴结构示意图。
图6为本申请的转接轴结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
为了克服现有技术中，齿轮轴采用圆柱滚子轴承进行支承的结构中滚子与轴承挡边碰磨的问题，本申请提供一种可用于重载工况、且不发生滚子与轴承挡边碰磨的齿轮轴支承结构。
如图4至6所示，本申请提供的一种齿轮轴支承结构，所述齿轮轴支承结构30主要由轴承安装座31、齿轮轴32、圆柱滚子轴承33、深沟球轴承34及转接轴35等构成。
齿轮轴32承受很高的径向载荷，其设置在航空发动机附件齿轮箱内，由两处的圆柱滚子轴承33以简支的形式进行支承，圆柱滚子轴承33的内圈可以不带轴承挡边，以避免滚子与轴承挡边发生碰撞及磨损，圆柱滚子轴承33安装在轴承安装座31(轴承安装座31即齿轮箱壳体)上。
齿轮轴32整体为空心轴，其轴心内端面的至少一端设有第一挡边321、轴承安装面322及第一卡圈槽323。
转接轴35上设有第二挡边351、轴承安装面352、第二卡圈槽357、弹性部353、第三挡边358、轴承座配合面354、密封圈槽355及螺纹356。其中，弹性部353大致成“笼条结构”，即弹性部353为薄壁结构，在薄壁圆筒上设有沿轴线均匀延伸的条形槽以构成弹性部353，弹性部353可以使转接轴35的轴向刚度较高而径向刚度较低。弹性轴35的轴向刚度高可保证深沟球轴承34承受齿轮轴32的轴向载荷，并阻止齿轮轴32产生轴向移动；弹性轴35的径向刚度低可保证齿轮轴32的径向载荷主要由径向承载能力强的圆柱滚子轴承33和圆柱滚子轴承33承担，深沟球轴承34仅承受较小的径向载荷。
图中所示实施例中，深沟球轴承34安装在齿轮轴32左侧轴心内的轴承安装面322及转接轴35的轴承安装面352之间，深沟球轴承34的外圆柱面与轴承配合面322配合，卡圈36安装在齿轮轴32的第一卡圈槽323及转接轴35的第二卡圈槽357内，通过齿轮轴32上的第一挡边321、转接轴35上的第二卡挡边351及齿轮轴32上的第一卡圈槽323、转接轴35上的第二卡圈槽357共同将深沟球轴承34固定在齿轮轴32的左端轴心内。转接轴35的另一端穿过调整垫37和轴承安装座31，密封圈38安装在密封圈槽355上。通过调节调整垫37的厚度可调节齿轮轴32的轴向位置。密封圈38保证内腔的密封性；最后，通过螺母39安装在转接轴32的螺纹356上，使转接轴35固定在轴承安装座31。
在转接轴35固定于轴承安装座31的情况下，弹性部353可以使弹性轴35的轴向刚度高、径向刚度低，从而在齿轮轴32正常工作时，弹性轴35不旋转的情况下对载荷进行分载。
本申请的齿轮轴支承结构通过采用两端圆柱滚子轴承对齿轮轴进行径向支承，且在齿轮轴轴心内一端安装深沟球轴承用于承受齿轮轴的轴向载荷，深沟球轴承通过转接轴固定在轴承安装座或壳体上，通过转接轴的弹性部进行载荷分配，实现齿轮轴的轴向载荷全部由深沟球轴承承担、径向载荷主要由两个圆柱滚子轴承承担，本申请的支承结构可用于重载工况，且能够避免圆柱滚子轴承的滚子与挡边发生碰撞和磨损，改善轴承工况。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种齿轮轴支承结构，其特征在于，所述支承结构包括轴承安装座、齿轮轴、圆柱滚子轴承、深沟球轴承以及转接轴，其中，轴承安装座与齿轮轴之间设置有两个圆柱滚子轴承，两圆柱滚子轴承分布在齿轮轴的两端，从而通过圆柱滚子轴承支承所述齿轮轴，所述齿轮轴至少一侧的内端面设有轴承安装面，所述轴承安装面安装深沟球轴承以支承所述转接轴，所述转接轴的另一端固定到轴承安装座，其中，所述转接轴上介于安装深沟球轴承的一端与固定到轴承安装座的一端之间具有弹性部，所述弹性部使得所述转接轴的轴向刚度大于径向刚度。
2.如权利要求1所述的齿轮轴支承结构，其特征在于，所述转接轴上介于安装深沟球轴承的一端与固定到轴承安装座的一端之间为中空结构，且位于所述中空结构上设有沿着轴向延伸的多个条形孔以形成所述弹性部。
3.如权利要求1所述的齿轮轴支承结构，其特征在于，所述齿轮轴的轴承安装面设有第一卡圈槽，所述转接轴上的相应部分设有第二卡圈槽，通过在所述第一卡圈槽和/或第二卡圈槽内设置卡圈以固定所述深沟球轴承。
4.如权利要求3所述的齿轮轴支承结构，其特征在于，所述转接轴的端部设有挡边，所述挡边与卡圈配合用于将深沟球轴承固定在所述齿轮轴内。
5.如权利要求1所述的齿轮轴支承结构，其特征在于，所述转接轴固定到轴承安装座的一端设有螺纹，所述转接轴穿过轴承安装座通过螺母固定。
6.如权利要求1所述的齿轮轴支承结构，其特征在于，所述转接轴上与所述轴承安装座配合的部位设有密封圈槽，用于安装密封圈。
7.如权利要求1所述的齿轮轴支承结构，其特征在于，所述转接轴上设有挡边，在所述挡边与所述轴承安装座之间设有调整垫。
8.如权利要求7所述的齿轮轴支承结构，其特征在于，通过调节所述调整垫的厚度，以调节所述齿轮轴的轴向位置。
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