CN111779753A - 一种航空发动机螺母的新型锁紧结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航空发动机轴间连接锁紧结构设计技术领域,涉及一种航空发动机螺母的新型锁紧结构,包括螺母、轴、带钩卡环,螺母前端面上开有奇数个锁紧槽一,每两个相邻的锁紧槽一之间形成键状凸起结构,键状凸起结构包括台阶面、键状凸起结构前端面、键状凸起结构后端面,台阶面和键状凸起结构前端面之间设置有弧形槽,所有的弧形槽形成一个用于安装带钩卡环的环形槽,轴的端部设置有偶数个锁紧槽二,轴的端部靠近键状凸起结构后端面,卡环为开口式的圆环,圆环包括环形本体以及钩状凸起,钩状凸起位于环形本体上,且与环形本体垂直,环形本体安装在环形槽内,钩状凸起包括尖部、弯曲部,尖部安装在所述的锁紧槽二内,弯曲部卡住任一键状凸起结构。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机轴间连接锁紧结构设计技术,涉及一种新型的航空发动机低压涡轮轴端面螺母的锁紧方式。
背景技术
现代航空发动机上,通常采用花键对接的方式对低压涡轮轴端面螺母进行锁紧,保证螺母在发动机工作过程中不会松脱,低压涡轮轴和风扇轴保持连接,以确保发动机压缩系统正常工作。但在发动机装配时,低压涡轮轴的花键与螺母上的花键的对准十分困难,使螺母不能完全锁紧,导致螺母在工作过程中存在松脱的风险,严重的情况下将影响发动机的安全使用。因此,针对航空发动机低压涡轮轴端面螺母锁紧需求,需要设计发明一种新型的螺母锁紧结构。
发明内容
发明目的:提出一种航空发动机螺母的新型锁紧结构,保证飞机在各种飞行姿态(如起飞、爬升及俯冲等)下,发动机压缩系统的正常工作。
技术方案:
一种航空发动机螺母的新型锁紧结构,包括螺母、轴、带钩卡环,所述的螺母前端面上开有奇数个锁紧槽一,每两个相邻的锁紧槽一之间形成键状凸起结构,所述的键状凸起结构包括台阶面、键状凸起结构前端面、键状凸起结构后端面,所述的台阶面和键状凸起结构前端面之间设置有弧形槽,所有的弧形槽形成一个用于安装带钩卡环的环形槽,所述的轴的端部设置有偶数个锁紧槽二,所述轴的端部靠近键状凸起结构后端面,所述的卡环为开口式的圆环,所述的圆环包括环形本体以及钩状凸起,所述的钩状凸起位于环形本体上,且与环形本体垂直,所述的环形本体安装在环形槽内,钩状凸起包括尖部、弯曲部,尖部安装在所述的锁紧槽二内,弯曲部卡住任一个键状凸起结构。
进一步,锁紧槽一为17个。
进一步,锁紧槽二为6个。
进一步,键状凸起结构形成一个环形结构,所述环形结构的最小内径φ1小于带钩卡环的内径φ。
进一步,带钩卡环自由状态下的外径φ2大于环形槽的内径φ3,确保带钩卡环在限位状态下带有弹性,装配到位时,依靠带钩卡环本身的弹力在径向与环形槽卡紧。
进一步,尖部、弯曲部的宽度相同,均为d,所述的锁紧槽一的宽度为D,d<D。
进一步,环形本体开口两端为夹持端,所述的夹持端上分别设置有夹持孔。
进一步,带钩卡环由弹簧钢制成。
有益技术效果:提出一种航空发动机螺母的新型锁紧结构,带钩卡环分别连接锁紧槽一和锁紧槽二,锁紧效果好,结构简单,可有效降低装配和拆卸难度,带钩卡环的设计可保证各飞行姿态下低压涡轮轴和风扇轴的完全连接,本发明保证飞机在各种飞行姿态(如起飞、爬升及俯冲等)下,发动机压缩系统的正常工作。
附图说明
图1为卡环锁紧结构装配图;
图2为卡环结构侧视图;
图3为卡环结构俯视图;
图4为螺母端面侧视图;
图5为螺母端面正视图;
图6为轴端面正视图;
图7为螺母拧紧时锁紧槽一、二位置变化示意图;
其中:1、螺母,2、轴,3、带钩卡环,4、锁紧槽一,5、锁紧槽二,6、键状凸起结构,7、台阶面,8、键状凸起结构前端面,9、键状凸起结构后端面,10、弧形槽,11、环形本体,12、钩状凸起,13、尖部,14、弯曲部,15、夹持端,16、夹持孔,17、过渡段。
具体实施方式
下面对照附图,通过对实施例的描述,对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等,作进一步详细的说明,以帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
根据图1-6,本发明所述的一种航空发动机螺母的新型锁紧结构,包括螺母1、轴2(低压涡轮轴)、带钩卡环3,所述的螺母1前端面上开有奇数个锁紧槽一4,每两个相邻的锁紧槽一4之间形成键状凸起结构6,所述的键状凸起结构6包括台阶面7、键状凸起结构前端面8、键状凸起结构后端面9,所述的台阶面7和键状凸起结构前端面8之间设置有弧形槽10,所有的弧形槽10形成一个用于安装带钩卡环3的环形槽,所述的轴2的端部设置有偶数个锁紧槽二5,所述轴2的端部为靠近键状凸起结构6后端面,所述的带钩卡环3为开口式的圆环,所述的圆环包括环形本体11以及钩状凸起12,所述的钩状凸起12位于环形本体11上,且与环形本体11垂直,所述的环形本体11安装在环形槽内,钩状凸起12包括尖部13、弯曲部14和过渡段17,尖部13安装在所述的锁紧槽二5内,弯曲部14卡住任一个键状凸起结构6,过渡段17与环形本体11融为一体。
所述的锁紧槽一4为17个,锁紧槽二5为6个,该结构设计可确保螺母1拧紧时,螺母1以及轴2上的锁紧槽始终存在一处对正,保证带钩卡环3可以安装到位,螺母1锁紧功能可以正常实现。
所述的尖部13、弯曲部14的宽度相同,均为d,所述的锁紧槽一4的宽度为D,d<D,所述的键状凸起结构6形成的一个环形结构的最小内径φ1小于带钩卡环3的内径φ,当螺母1转动时,被带钩卡环3挡住,从而限制螺母1的转动,实现锁紧功能。带钩卡环3的钩状凸起12限制螺母1的周向转动,实现锁紧功能。
所述的带钩卡环3自由状态下的外径φ2大于环形槽的内径φ3,确保带钩卡环3在限位状态下带有弹性,装配到位时,依靠带钩卡环3本身的弹力在径向与环形槽卡紧。
所述的环形本体11开口两端为夹持端15,所述的夹持端15上分别设置有夹持孔16,在安装带钩卡环3时,使用尖嘴钳夹持带钩卡环3,将尖嘴钳的两个钳尖分别插入到两个夹持孔16内,捏紧尖嘴钳的把手,使带钩卡环3直径缩小,使将带钩卡环3放入环形槽内,而后将尖嘴钳的两个钳尖从夹持孔16中取出,带钩卡环3在其自身的弹力作用下恢复到自然状态,而后固定在了环形槽内。
所述的带钩卡环3由弹簧钢制成,弹簧钢属于机械结构用钢,弹簧钢有高的抗拉强度、弹性极限、高的疲劳强度,在工艺上要求弹簧钢有一定的淬透性、不易脱碳、表面质量好等,本发明可选用碳素弹簧钢制作带钩卡环,碳素弹簧钢含碳量WC在0.6%-0.9%范围内的优质碳素结构钢。
如图1所示,在发动机装配时,轴2上的6个锁紧槽二5与螺母1上的17个锁紧槽一4对准,形成带钩卡环3安装的环形槽,带钩卡环3在收缩状态下装入螺母1的锁紧槽一4内,带钩卡环3上的钩状凸起12设置在轴2上的锁紧槽二5内,并通过带钩卡环3自身弹力卡紧,保证螺母1的锁紧效果;发动机工作时,轴2的锁紧槽二5和螺母1的锁紧槽一4通过带钩卡环3限位,螺母1无法旋转,确保了低压涡轮轴和风扇轴的连接,保证了发动机的工作安全。同时降低了结构复杂性和装配难度,减少风险。
如图7所示,是螺母上的17个锁紧槽一与轴上6个锁紧槽二的开设的角度以及开设位置对应关系,螺母拧紧时,轴上锁紧槽一的6条中心线和螺母端面锁紧槽二的17条中心线的夹角共有12个,分别为角度1~角度12,角度1为X,可以推算出其余11个夹角的角度表达式,如下:
角度2为a-X,
角度3为60°-2a-X,
角度4为3a+X-60°,
角度5为120°-3a-X,
角度6为4a+X-120°,
角度7为180°-8a-X,
角度8为9a+X-180°,
角度9为240°-11a+X,
角度10为12a+X-240°,
角度11为300°-14a+X,
角度12为15a+X-300°。
其中a为螺母端面任意两个相邻锁紧槽一中心线的夹角,a=21.18°,X的角度变化范围为0~10.59°,变化5次,所有12个夹角随X的变化情况见表1。
表1角度变化统计表
角编号 | 状态0 | 状态1 | 状态2 | 状态3 | 状态4 | 状态5 |
1 | 0.00 | 2.12 | 4.24 | 6.35 | 8.47 | 10.59 |
2 | 21.18 | 19.06 | 16.94 | 14.82 | 12.71 | 10.59 |
3 | 17.65 | 15.53 | 13.41 | 11.29 | 9.18 | 7.06 |
4 | 3.53 | 5.65 | 7.76 | 9.88 | 12.00 | 14.12 |
5 | 14.12 | 12.00 | 9.88 | 7.76 | 5.65 | 3.53 |
6 | 7.06 | 9.18 | 11.29 | 13.41 | 15.53 | 17.65 |
7 | 10.59 | 8.47 | 6.35 | 4.24 | 2.12 | 0.00 |
8 | 10.59 | 12.71 | 14.82 | 16.94 | 19.06 | 21.18 |
9 | 7.06 | 4.94 | 2.82 | 0.71 | -1.41 | -3.53 |
10 | 14.12 | 16.24 | 18.35 | 20.47 | 22.59 | 24.71 |
11 | 3.53 | 1.41 | -0.71 | -2.82 | -4.94 | -7.06 |
12 | 17.65 | 19.76 | 21.88 | 24.00 | 26.12 | 28.24 |
根据表1的数据,锁紧槽一和锁紧槽二的设定角度可以根据5种状态来设定。
在装配时,根据表1的数据,取每个状态的最小角度值,进行比较后选取其中的最大状态,再经过计算,得螺母拧紧状态下的最大可能夹角为1.77°。即在螺母拧紧时,本发明的结构设计可确保螺母拧紧时,轴上的锁紧槽二与螺母上的锁紧槽一始终存在一处中心线夹角最小,这个最小值的最大可能为1.77°,产生的错位长度L1=1.77*φπ/360。而螺母的锁紧槽一宽D=φπ/34,带钩卡环的弯曲部宽度设计为为d,d<D,如此可以保证螺母拧紧时,带钩卡环可以安装到位。
带钩卡环选用高强度弹簧钢,确保带钩卡环在限位状态下带有弹性。装配到位时,依靠带钩卡环本身的弹力在径向与螺母的锁紧槽一卡紧,保证带钩卡环在工作过程中不会松脱,保证锁紧。带钩卡环材料的抗剪能力强,保证锁紧时带钩卡环不会因剪应力过大产生断裂。
综上,螺母在任意状态下锁紧,带钩卡环均可以安装到位。带钩卡环在限位状态下装入螺母的锁紧槽一内,通过带钩卡环自身弹力卡紧,不会产生松脱。低压涡轮轴的锁紧槽二和螺母的锁紧槽一通过钩状凸起限位,使螺母无法转动,锁紧结构正常工作。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种航空发动机螺母的新型锁紧结构,其特征在于:包括螺母(1)、轴(2)、带钩卡环(3),所述的螺母(1)前端面上开有奇数个锁紧槽一(4),每两个相邻的锁紧槽一(4)之间形成键状凸起结构(6),所述的键状凸起结构(6)包括台阶面(7)、键状凸起结构前端面(8)、键状凸起结构后端面(8),所述的台阶面(7)和键状凸起结构前端面(8)之间设置有弧形槽(10),所有的弧形槽(10)形成一个用于安装带钩卡环(3)的环形槽,所述轴(2)的端部设置有偶数个锁紧槽二(5),所述轴(2)的端部为靠近键状凸起结构(6)后端面,所述的带钩卡环(3)为开口式的圆环,所述的圆环包括环形本体(11)以及钩状凸起(12),所述的钩状凸起(12)位于环形本体(11)上,且与环形本体(11)垂直,所述的环形本体(11)安装在环形槽内,钩状凸起(12)包括尖部(13)、弯曲部(14),尖部(13)安装在所述的锁紧槽二(5)内,弯曲部(14)卡住任一个键状凸起结构(6)。
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机螺母的新型锁紧结构,其特征在于:所述的锁紧槽一(4)为17个。
3.根据权利要求1所述的一种航空发动机螺母的新型锁紧结构,其特征在于:所述的锁紧槽二(5)为6个。
4.根据权利要求1所述的一种航空发动机螺母的新型锁紧结构,其特征在于:所述若干个键状凸起结构(6)形成的一个环形结构,所述环形结构最小内径φ1小于带钩卡环(3)的内径φ。
5.根据权利要求1所述的一种航空发动机螺母的新型锁紧结构,其特征在于:所述的带钩卡环(3)自由状态下的外径φ2大于环形槽的内径φ3,确保带钩卡环(3)在限位状态下带有弹性,装配到位时,依靠带钩卡环(3)本身的弹力在径向与环形槽卡紧。
6.根据权利要求1所述的一种航空发动机螺母的新型锁紧结构,其特征在于:所述的尖部(13)、弯曲部(14)的宽度相同,均为d,所述的锁紧槽一(4)的宽度为D,d<D。
7.根据权利要求1所述的一种航空发动机螺母的新型锁紧结构,其特征在于:所述的环形本体(11)开口两端为夹持端(15),所述的夹持端(15)上分别设置有夹持孔(16)。
8.根据权利要求1所述的一种航空发动机螺母的新型锁紧结构,其特征在于:所述的带钩卡环(3)由弹簧钢制成。
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CN111779753B (zh) | 2022-09-09 |
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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