CN112984091A - 一种航空发动机轴间轴承的轴心供油结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种航空发动机轴间轴承的轴心供油结构，包括：供油喷嘴；内部轴；外部轴；设置在外部轴和内部轴之间的上轴间轴承、下轴间轴承和杯形分油套，其中，杯形分油套置于上轴间轴承和下轴间轴承之间，且其具有沿径向延伸的分油凸起，分油凸起使杯形分油套形成供滑油流动的上/下轴间轴承引导通道；内部轴具有一盲腔，在盲腔内设有径向贯穿的第一通油孔和第二通油孔，第一通油孔连通于上轴间轴承引导通道，第二通油孔连通于下轴间轴承引导通道；在内部轴盲腔的端部设置有锥形油坝；通过供油喷嘴喷出的滑油能够在离心力的作用下，流向第一通油孔和第二通油孔，从而自上轴间轴承引导通道和下轴间轴承引导通道流向上轴间轴承和下轴间轴承。

Description

一种航空发动机轴间轴承的轴心供油结构

技术领域

本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种航空发动机轴间轴承的轴心供油结构。

背景技术

轴承是航空发动机的关键支承部件，轴间轴承主要用于双转子机械系统的支承，通常采用球轴承或滚棒轴承。轴间轴承能否稳定运转，直接影响转子系统的安全性及可靠性。轻载轴间轴承可按使用需求涂抹润滑脂或依靠系统油气环境供油；重载轴间轴承工作时生热量极大，必须进行强制供油以满足润滑、冷却要求，典型的重载轴间轴承供油方式见图1和图2。

如图1所示为采用直喷式供油的轴间轴承结构10，内部轴13和外部轴14通过两处的球轴承12支撑，通过外部结构将滑油引至喷嘴11，使喷嘴11处于合适的位置及数量，直接通过缝隙将滑油喷至球轴承12，实现润滑冷却功能。

如图2所示为采用环下供油的轴间轴承结构20，内部轴22和外部轴23通过两处的球轴承24支撑，通过外部结构将滑油引至喷嘴21，内部轴上设有油槽221，从而将油引入集油结构内，通过油槽221供至球轴承24的内圈油孔241，利用球轴承旋转的离心力，将滑油供入轴承内部。

然而现有技术的重载工况下轴间轴承供油方式或要求喷嘴直达，或要求内部轴开槽，航空发动机机械系统结构空间限制严重、强度要求高，应用范围有限。

例如现有的轴间轴承直喷式供油方式要求轴承侧向位置敞开无遮挡，空间要求高，而轴间轴承布置于两个转子轴中间，常见轴承不能直达的情况，则直喷式供油无法满足要求。

又例如现有的轴间轴承环下供油方式需在内部轴表面设计有供油槽，轴承内圈设计供油孔，油槽和油孔位于主要配合及承力位置，对内部轴及轴承内圈强度有一定削弱。在重载工况和过盈配合条件下，供油槽及供油孔位置可能产生应力集中，造成内部轴或轴承强度失效，引发严重故障。

发明内容

本申请的目的是提供了一种航空发动机轴间轴承的轴心供油结构，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种航空发动机轴间轴承的轴心供油结构，所述轴心供油结构包括：

供油喷嘴；

内部轴；

外部轴；

设置在外部轴和内部轴之间的上轴间轴承、下轴间轴承和杯形分油套，其中，所述杯形分油套置于所述上轴间轴承和下轴间轴承之间，且所述杯形分油套具有沿径向延伸的分油凸起，所述分油凸起使所述杯形分油套形成供滑油流动的上轴间轴承引导通道和下轴间轴承引导通道；

所述内部轴具有自供油喷嘴一侧沿着轴向向另一侧延伸有盲腔，在所述盲腔内设有径向贯穿的第一通油孔和第二通油孔，所述第一通油孔连通于所述上轴间轴承引导通道，所述第二通油孔连通于所述下轴间轴承引导通道；在所述内部轴盲腔的端部设置有锥形油坝；

通过所述供油喷嘴喷出的滑油能够在离心力的作用下，自锥形油坝流向第一通油孔和第二通油孔，从而自所述上轴间轴承引导通道和下轴间轴承引导通道流向上轴间轴承和下轴间轴承。

进一步的，所述锥形油坝自内部轴一端向另一端逐渐收缩形成内锥角。

进一步的，所述内锥角的角度为10°～30°。

进一步的，所述锥形油坝靠近内部轴一端与所述内部轴之间形成有台阶，所述台阶使流入内部轴盲腔的滑油无法流出。

进一步的，所述杯形分油套上设有环形定位槽，通过使定位销径向的穿过外部轴而进入所述环形定位槽内，对实现所述杯形分油套的轴向限位。

进一步的，所述杯形分油套上还设有环形密封槽，所述环形密封槽内设置有密封圈。

进一步的，所述第一通油孔与第二通油孔为多个，且在周向上均布。

进一步的，所述第一通油孔与第二通油孔在周向上错开预定角度。

本申请所提供的航空发动机轴间轴承的轴心供油结构中，滑油经轴心利用离心力供至轴间轴承，对轴间轴承无侧向空间要求，可用于较为封闭结构下的轴间轴承，轴间轴承与转轴配合或承力处无油槽、油孔等结构，无应力集中，保证轴与轴间轴承强度，提高轴间轴承支承的可靠性，适用于各类轻载、重载工况。

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为现有技术中的轴间轴承直喷式供油结构示意图。

图2为现有技术中的轴间轴承环下供油结构示意图。

图3为本申请的航空发动机轴间轴承轴心供油结构示意图。

图4为基于图3的A-A向剖视图。

附图标记：

30-轴心供油结构；

31-供油喷嘴；

32-内部轴；

321-第一通油孔；

322-第二通油孔；

33-外部轴；

34-轴间轴承；

341-上轴间轴承；

342-下轴间轴承；

35-杯形分油套；

351-分油凸起；

352-环形定位槽；

36-锥形油坝；

361-台阶；

37-定位销；

38-密封圈；

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。

航空发动机附件齿轮箱内包含双转子轴结构，由于内部轴32上部(左侧)设有齿轮结构，外部轴33下部(右侧)通过花键连接其它齿轮轴零件，上轴间轴承341和下轴间轴承342均无法采用直喷供油结构进行润滑冷却，且航空发动机附件齿轮箱载荷较大，为避免应力集中，也不适用环下供油结构。

为了解决上述轴间轴承供油或是存在轴承遮挡，或是易产生应力集中的问题，本申请提供一种可在重载工况对轴承无侧向空间要求且无承力位置应力集中的供油结构。

如图3所述，本申请提供的航空发动机轴间轴承的轴心供油结构30主要包括：供油喷嘴31、内部轴32、外部轴33、轴间轴承34以及杯形分油套35、锥形油坝36。

其中，供油喷嘴31安装在静止结构件上，用于提供滑油。例如供油喷嘴31可以连接在附件齿轮箱壳体，通过齿轮箱壳体的油路实现供油。

轴间轴承34设置在内部轴32和外部轴33之间，具体的，轴间轴承34包括上轴间轴承341和下轴间轴承342，内部轴32的外径与上轴间轴承341、下轴间轴承342的内圈配合，外部轴33的内径与上轴间轴承341、下轴间轴承342的外圈配合，从而实现对内部轴32的支承。

需要说明的是，本申请中的内部轴32和外部轴33均为可以转动的部件，为了实现轴间轴承34对内部轴32的支撑与相对固定，内部轴32与上轴间轴承341、下轴间轴承342的内圈采用过盈配合，外部轴33与上轴间轴承341、下轴间轴承342的外圈也采用过渡配合，下轴间轴承342通过其外径处的垫片与内部轴32的台阶实现轴向定位，上轴间轴承341通过其内圈处的调整垫调整内部轴32与外部轴33的轴向相对位置，其外侧通过卡圈防止内部轴32轴向窜动，最后可通过锁紧螺母与锁片将上轴间轴承341与内部轴32轴向锁紧。

杯形分油套35安装在外部轴33的内径上，且位于上轴间轴承341和下轴间轴承342之间。其中，杯形分油套35大致在中部的位置具有向径向内侧(轴线)延伸的分油凸起351，分油凸起351使杯形分油套35与内部轴32之间的空间形成了供滑油流动的上轴间轴承引导通道和下轴间轴承引导通道。

内部轴32自供油喷嘴31的一侧沿着轴向向另一侧延伸有盲腔，在盲腔内设有径向贯穿侧壁的第一通油孔321和第二通油孔322，第一通油孔321连通于上轴间轴承引导通道，第二通油孔322连通于下轴间轴承引导通道。

锥形油坝36安装在内部轴盲孔端面的内径上。

通过外部的供油喷嘴31向锥形油坝36方向喷射滑油，滑油在离心力的作用下可以流入盲腔，进而通过第一通油孔321和第二通油孔322流向上轴间轴承引导通道和下轴间轴承引导通道，最终实现对上轴间轴承341和下轴间轴承342的润滑。

在本申请中，锥形油坝36用于将供油喷嘴31喷出的滑油引向内部轴32的盲腔内，因此锥形油坝36自内部轴32一端向另一端被设计成逐渐收缩的形状，从而形成内锥角。内锥角的角度不宜过大或过小，过大会导致供油喷嘴31喷射不进去，过小或导致滑油流向盲腔的速度过慢，因而在本申请优选实施例中，内锥角的角度为10°～30°。例如，内锥角可以为16°。

在上述锥形油坝36的优选方案中，锥形油坝36较小一端的内径仍小于内部轴32盲孔的直径，从而使锥形油坝36与内部轴32配合的部位形成台阶361，台阶361可以使流入内部轴盲腔的滑油无法流出，从而起到蓄油的目的。

在本申请中，杯形分油套35的外环面设有沿着周向环绕一圈的环形定位槽351，通过穿过外部轴33侧壁的定位销37，并伸入到杯形分油套35的环形定位槽351中，可以防止工作中的杯形分油套35轴向窜动与轴间轴承碰磨。

在杯形分油套35进一步的实施例中，为方便装配，杯形分油套35与外部轴33采用间隙配合，因而在杯形分油套35的外环面设有沿着周向环绕一圈的环形密封槽，通过将密封圈38安装于杯形分油套35的环形密封槽中，实现两轴间轴承间的密封隔离。

在本申请中，内部轴32上设置的第一通油孔321与第二通油孔322为多个，且在周向上均布。再进一步的优选实施例中，第一通油孔321与第二通油孔322在周向上错开预定角度。例如，可以第一通油孔321和第二通油孔322可以错开90°，如图4所示。

需要说明的是，由于第一通油孔321与第二通油孔322需要连通不同的轴间轴承引导通道，因此需要使杯形分油套35的分油凸起351处于第一通孔3214和第二通油孔322之间。

下面结合发动机工作状态以进一步阐述本申请的工作过程。

首先需要说明的是，除供油喷嘴31外，其余零件皆为旋转件。即内部轴32、锥形油坝36、上轴间轴承341的内圈、下轴间轴承342的内圈一同旋转，而外部轴33、上轴间轴承341的外圈、下轴间轴承342的外圈、杯形分油套35、密封胶圈38以及定位销5一同旋转。

工作时，滑油经供油喷嘴31喷出而进入锥形油坝36的内径，经锥面作用进入旋转的内部轴32盲腔内，锥面可保证滑油反弹远离喷入位置。锥形油坝36和内部轴32旋转，在离心力和滑油初始运动的作用下，滑油在内部轴32的内径积累并向右流动，锥形油坝36的台阶及锥面起集油作用。累积的滑油通过内部轴32的周向错开90°的第一通油孔321和第二通油孔322，在离心力的作用下，滑油被甩入杯形分油套35与内部轴32之间的引导通道。滑油甩入后在离心力作用下紧贴杯形分油套35的内径壁面，杯形分油套35中部的分油凸起351及两侧的锥面引导下，滑油分成两路，分别供给上轴间轴承341和下轴间轴承342，滑油不断累积沿杯形分油套35的壁面到达轴间轴承，实现轴间轴承供油。滑油向左部累积后，有可能通过杯形分油套35的外径与外部轴33的内径之间的间隙向下泄露，降低上轴间轴承341的供油效率，设置密封圈38可以防止此情况发生。经过上轴间轴承341的滑油从左部间隙甩出，经过下轴间轴承342的滑油在重力和离心力作用下沿外部轴33的内壁排出，实现回油。

本发明提供了一种轴间轴承的轴心供油结构，可用于重载工况下，空间布局紧凑的航空发动机机械系统轴间轴承，既保证其冷却、润滑需求，又不降低轴与轴承的强度，提高轴间轴承的安全性与可靠性，其所实现的功能并不受转子轴线方向限制，可倾斜、水平，轴间轴承数量也可变化。

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)

1.一种航空发动机轴间轴承的轴心供油结构，其特征在于，所述轴心供油结构(30)包括：

供油喷嘴(31)；

内部轴(32)；

外部轴(33)；

设置在外部轴(33)和内部轴(32)之间的上轴间轴承(341)、下轴间轴承(342)和杯形分油套(35)，其中，所述杯形分油套(35)置于所述上轴间轴承(341)和下轴间轴承(342)之间，且所述杯形分油套(35)具有沿径向延伸的分油凸起(351)，所述分油凸起(351)使所述杯形分油套(35)形成供滑油流动的上轴间轴承引导通道和下轴间轴承引导通道；

所述内部轴(32)具有自供油喷嘴(31)一侧沿着轴向向另一侧延伸有盲腔，在所述盲腔内设有径向贯穿的第一通油孔(321)和第二通油孔(322)，所述第一通油孔(321)连通于所述上轴间轴承引导通道，所述第二通油孔(322)连通于所述下轴间轴承引导通道；在所述内部轴盲腔的端部设置有锥形油坝(36)；

通过所述供油喷嘴(31)喷出的滑油能够在离心力的作用下，自锥形油坝(36)流向第一通油孔(321)和第二通油孔(322)，从而自所述上轴间轴承引导通道和下轴间轴承引导通道流向上轴间轴承和下轴间轴承。

2.如权利要求1所述的航空发动机轴间轴承的轴心供油结构，其特征在于，所述锥形油坝(36)自内部轴(32)一端向另一端逐渐收缩形成内锥角。

3.如权利要求2所述的航空发动机轴间轴承的轴心供油结构，其特征在于，所述内锥角的角度为10°～30°。

4.如权利要求1所述的航空发动机轴间轴承的轴心供油结构，其特征在于，所述锥形油坝(36)靠近内部轴(32)一端与所述内部轴(32)之间形成有台阶(361)，所述台阶(361)使流入内部轴盲腔的滑油无法流出。

5.如权利要求1所述的航空发动机轴间轴承的轴心供油结构，其特征在于，所述杯形分油套(35)上设有环形定位槽(352)，通过使定位销(37)径向的穿过外部轴(33)而进入所述环形定位槽(352)内，对实现所述杯形分油套(35)的轴向限位。

6.如权利要求1所述的航空发动机轴间轴承的轴心供油结构，其特征在于，所述杯形分油套(35)上还设有环形密封槽，所述环形密封槽内设置有密封圈(38)。

7.如权利要求1所述的航空发动机轴间轴承的轴心供油结构，其特征在于，所述第一通油孔(321)与第二通油孔(322)为多个，且在周向上均布。

8.如权利要求7所述的航空发动机轴间轴承的轴心供油结构，其特征在于，所述第一通油孔(321)与第二通油孔(322)在周向上错开预定角度。

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