CN113606000B - 一种具有减振减重功能的盘式转子系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有减振减重功能的盘式转子系统，整体传力路线呈“Z”字型反复折返，形成类似弹簧效果，有利于吸收振动能量，具有良好的减振功能。所述主轴带有两个法兰端面，在直径较大的法兰端面上通过螺栓安装第一级轮盘，在直径较小的法兰端面上通过螺栓安装短轴，在短轴的另一端上通过螺栓安装第二、三级轮盘。轮盘与轮盘之间安装隔环，形成必要的气腔，同时增加整体的轴向刚性。所述轮盘在靠近中心区域形成楔形环槽和垂直于轮盘端面的薄壁环，并在薄壁环的末端带有连接法兰，其结构呈“Z”字型。所述楔形环槽减轻了轮盘重量，所述薄壁环和“Z”字型结构特征形成类似弹簧效果，增加转子系统的阻尼，从而形成减振效果。

Description

一种具有减振减重功能的盘式转子系统
技术领域
本发明涉及航空发动机和燃气轮机的技术领域，涉及一种转子系统，具体涉及一种具有减振减重功能的盘式转子系统，可同时解决盘式转子系统容易产生振动及轮盘重量大的问题。
背景技术
在航空发动机中，为了获得高推重比，减重成为零部件设计的目标之一。在航空发动机和燃气轮机中，转子动力学安全成为整机可靠运行的关键因素，减振成为转子系统设计的关键目标。因此，作为转子系统主要部分的轮盘和转轴成为设计关键，需要同时考虑减振和减重效果。
在现有转子系统设计中，有三种形式：鼓式、盘式、鼓盘混合式，根据不同发动机和不同工作条件各有应用。所述转子系统属于盘式转子，由一组轮盘和中心轴组成。在一般的盘式转子系统中，存在抗弯刚性较差并容易产生振动的问题，给整机转子动力学安全带来隐患；同时，轮盘本身的重量较重，成为制约推重比提高的因素。
发明内容
本发明目的在于提供一种具有减振减重功能的盘式转子系统，以解决需要盘式转子系统容易产生振动的问题，同时解决轮盘重量大的问题。通过将转子系统的整体传力路线设计呈“Z”字型反复折返，形成类似弹簧效果，有利于吸收振动能量，具有良好的减振功能。通过在主轴直径较大的法兰端面上安装第一级轮盘，在直径较小的法兰端面上安装短轴，在短轴的另一端上通过螺栓安装第二、三级轮盘，轮盘与轮盘之间安装隔环，形成必要的气腔，同时增加整体的轴向刚性。通过轮盘在靠近中心区域形成楔形环槽和垂直于轮盘端面的薄壁环，并在薄壁环的末端带有连接法兰，其结构呈“Z”字型，所述楔形环槽减轻了轮盘重量，所述薄壁环和“Z”字型结构特征形成类似弹簧效果，增加转子系统的阻尼，从而形成减振效果。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种具有减振减重功能的盘式转子系统，所述盘式转子系统至少包括一主轴、一短轴、多个轮盘，所述短轴、多个轮盘同轴设置在所述主轴上，所述多个轮盘包括第一级轮盘、第二级轮盘、第三级轮盘，其特征在于，
所述主轴的一端设有两个法兰端面，分别为直径较大的第一法兰端面和直径较小的第二法兰端面，所述第一法兰端面在轴向上位于所述第二法兰端面的外侧；
所述第一级轮盘通过连接件固定安装在所述第一法兰端面上；
所述短轴空心套设在所述主轴上，所述短轴的一端通过连接件固定安装在所述第二法兰端面上；
所述第二级轮盘、第三级轮盘通过连接件固定安装在所述短轴的另一端；
相邻各级轮盘之间设有在径向上远离所述短轴的隔环，使得相邻各级轮盘之间的空间形成为必要的气腔，同时增加所述盘式转子系统整体的轴向刚性；
每一所述轮盘的端面上在靠近中心区域形成楔形环槽，所述楔形环槽的径向内侧壁形成为在轴向上突出于轮盘端面的薄壁环，所述薄壁环的末端形成在径向上向内延伸的连接法兰，所述楔形环槽、薄壁环、连接法兰的整体结构呈“Z”字型，所述楔形环槽减轻了轮盘的重量，所述薄壁环和“Z”字型结构特征形成类似弹簧效果，增加了盘式转子系统的阻尼，从而形成减振效果，各所述轮盘通过其连接法兰固定安装在所述主轴或短轴上。
优选地，所述连接件为螺栓和螺母。
本发明的具有减振减重功能的盘式转子系统，整体传力路线呈“Z”字型反复折返，形成类似弹簧效果，有利于吸收振动能量，具有良好的减振功能。轮盘与轮盘之间安装隔环，形成必要的气腔，同时增加整体的轴向刚性。
本发明的具有减振减重功能的盘式转子系统中，所述轮盘在靠近中心区域形成楔形环槽和垂直于轮盘端面的薄壁环，并在薄壁环的末端带有连接法兰，其结构呈“Z”字型。所述楔形环槽减轻了轮盘重量，所述薄壁环和“Z”字型结构特征形成类似弹簧效果，增加转子系统的阻尼，从而形成减振效果。
同现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的具有减振减重功能的盘式转子系统，整体传力路线呈“Z”字型反复折返，形成类似弹簧效果，有利于吸收振动能量，具有良好的减振功能。本发明提供的轮盘在靠近区域通过楔形环槽和带有法兰的薄壁环达到减振和减重效果。本发明提供的主轴在相邻位置设计有两个不同直径大小的法兰端面，可用于在支点位置安装轮盘，使得轮盘重心位置处于支点附近。本发明提供的短轴具有连接主轴和第二、三级轮盘的作用。本发明提供的隔环具有形成必要的气腔，同时增加整体轴向刚性的作用。
除了上面所述的目的、特征和优点之外，本发明还有其他的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明的具有减振减重功能的盘式转子系统示意图；
图2是本发明优选实施例所含的主轴的结构特征说明示意图；
图3是本发明优选实施例所含的轮盘的结构特征说明示意图；
附图标记说明：
1、第一级轮盘；2、第二级轮盘；3、第三级轮盘；4、第一二级轮盘间隔环；5、第二三级轮盘间隔环；6、短轴；7、主轴；8、螺栓；9、螺母；11、楔形环槽；12、薄壁环；13、连接法兰；71、第一法兰端面；72、第二法兰端面。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明实施例公开了一种具有减振减重功能的盘式转子系统。盘式转子系统由主轴7、短轴6、第一级轮盘1、第二级轮盘2、第三级轮盘3、第一二级轮盘间隔环4、第二三级轮盘间隔环5、螺栓8、螺母9等部件组成，短轴6、第一级轮盘1、第二级轮盘2、第三级轮盘3同轴设置在主轴7上，整体传力路线呈“Z”字型反复折返，形成类似弹簧效果，有利于吸收振动能量，具有良好的减振功能。
主轴7的一端带有两个法兰端面，参见图1和图2，分别为直径较大的第一法兰端面71和直径较小的第二法兰端面72，在直径较大的第一法兰端面71上通过螺栓8和螺母9安装第一级轮盘1，在直径较小的第二法兰端面72上通过螺栓8和螺母9安装短轴6，在短轴6的另一端上通过螺栓安装第二、三级轮盘2、3。轮盘与轮盘之间安装在径向上远离短轴6的隔环，即第一二级轮盘间隔环4、第二三级轮盘间隔环5，形成必要的气腔，同时增加盘式转子系统整体的轴向刚性。主轴7在相邻位置设计有两个不同直径大小的法兰端面，可用于在支点位置安装轮盘，使得轮盘重心位置处于支点附近。
各级轮盘1、2、3，参见图1和图3，在靠近中心区域的端面上形成楔形环槽11，楔形环槽11的径向内侧壁形成为垂直于轮盘端面的薄壁环12，并在薄壁环12的末端形成在径向上向内延伸的连接法兰13，楔形环槽11、薄壁环12、连接法兰13的整体结构呈“Z”字型。楔形环槽减轻了轮盘重量，薄壁环和“Z”字型结构特征形成类似弹簧效果，增加转子系统的阻尼，从而形成减振效果，各轮盘1、2、3通过其连接法兰13固定安装在所述主轴7或短轴6上。
通过上述实施例，完全有效地实现了本发明的目的。该领域的技术人员可以理解本发明包括但不限于附图和以上具体实施方式中描述的内容。虽然本发明已就目前认为最为实用且优选的实施例进行说明，但应知道，本发明并不限于所公开的实施例，任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (2)

1.一种具有减振减重功能的盘式转子系统，所述盘式转子系统至少包括一主轴、一短轴、多个轮盘，所述短轴、多个轮盘同轴设置在所述主轴上，所述多个轮盘包括第一级轮盘、第二级轮盘、第三级轮盘，其特征在于，
所述主轴的一端设有一体连接的两个法兰端面，分别为直径较大的第一法兰端面和直径较小的第二法兰端面，所述第一法兰端面在径向上位于所述第二法兰端面的外侧延伸部上；
所述第一级轮盘通过连接件固定安装在所述第一法兰端面上；
所述短轴空心套设在所述主轴上，所述短轴的一端通过连接件固定安装在所述第二法兰端面上；
所述第二级轮盘、第三级轮盘通过连接件固定安装在所述短轴的另一端；
相邻各级轮盘之间设有在径向上远离所述短轴的隔环，使得相邻各级轮盘之间的空间形成为气腔；
每一所述轮盘的端面上在靠近中心区域形成楔形环槽，所述楔形环槽的径向内侧壁形成为在轴向上突出于轮盘端面的薄壁环，所述薄壁环的末端形成在径向上向内延伸的连接法兰，所述楔形环槽、薄壁环、连接法兰的整体结构呈“Z”字型，各所述轮盘通过其连接法兰固定安装在所述主轴的第一法兰端面或短轴上。
2.根据权利要求1所述的具有减振减重功能的盘式转子系统，其特征在于，所述连接件为螺栓和螺母。
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