CN114321142A - 一种rat传动轴 - Google Patents

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CN114321142A CN202111662385.4A CN202111662385A CN114321142A CN 114321142 A CN114321142 A CN 114321142A CN 202111662385 A CN202111662385 A CN 202111662385A CN 114321142 A CN114321142 A CN 114321142A
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rat
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周明智
柯兵
张敬
谢再茂
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Abstract

本发明公开了一种RAT传动轴。由3D打印制造而成，整体呈空心薄壁圆筒结构；轴的轴身(3)两端均经锥形薄壁结构(1)与花键结构(2)连接。本发明解决了焊接连接可靠性低、轴体开槽产生应力集中以及轴体转动惯量大的技术问题。

Description

一种RAT传动轴
技术领域
本发明属于航空应急能源技术领域，具体涉及一种RAT传动轴。
背景技术
冲压空气涡轮(RAT)为飞机应急能源装置，被誉为“飞机的最后一根救命稻草”。其功能为在飞机失去主动力与辅助动力的紧急情况下，利用飞机滑行速度，吸收相对气流的冲压能量，为飞机提供应急液压能或电能。RAT传动轴起到将RAT产品齿轮箱的动力传递到应急发电机或应急液压泵端的作用。CN201210115708.2公布的一种RAT传动轴通常由3个零件组合而成：两端的花键轴及中间薄壁圆筒轴，花键轴与薄壁圆筒轴通过焊接的形式连接。由于RAT工作过程经常会承受冲击载荷，焊接连接可靠性较低。US10295042B2公布了一种一体式RAT传动轴，该轴中间部位设计有4个圆周均布的槽，槽的形状包括矩形、半圆形、三角形。这种开槽轴自身转动惯量较大，且有应力集中，不利用使用。
发明内容
本发明的目的是：提供了一种RAT传动轴。本发明解决了焊接连接可靠性低、轴体开槽产生应力集中以及轴体转动惯量大的技术问题。
本发明的技术方案是：一种RAT传动轴，由3D打印制造而成，整体呈空心薄壁圆筒结构；轴的轴身两端均经锥形薄壁结构与花键结构连接。
前述的RAT传动轴中，锥形薄壁结构的锥角θ为55°～65°。
前述的RAT传动轴中，锥形薄壁结构的壁厚δ1与轴身的壁厚δ2的比值为1.15～1.25。
前述的RAT传动轴中，轴身外径D1与传动轴总长L的比值为0.1～0.15。
前述的RAT传动轴中，花键结构外径D2与轴身外径D1的比值为0.4～0.5。
前述的RAT传动轴中，零件毛坯由低碳钢或渗碳钢材质3D打印加工而成。
前述的RAT传动轴中，RAT传动轴进行动平衡校验时，校验转速为7000r/min～9000r/min，对需进行动平衡调整的RAT传动轴，采用磨削外径D1的方法调整。
前述的RAT传动轴中，花键结构进行渗碳淬火或渗氮处理。
本发明的优点是：
1、采用一体化结构，避免了多零件组合的连接可靠性低问题；
2、采用一体化结构、毛坯3D打印制造，避免了多零件组合加工工序；
3、采用一体化结构、毛坯3D打印制造，精加工阶段无需辅助工装，机械加工工艺性好；
4、轴体无开槽，不存在应力集中缺陷；
5、轴体为薄壁圆筒，转动惯量较小，较传统RAT传动轴转动惯量减小约20％；
6、轴体为薄壁圆筒，总重量较轻，较传统RAT传动轴转重量轻10％-20％；
7、采用两端细、中间粗的结构设计，整体抗弯、抗扭振能力强。
综上所述，本发明解决了焊接连接可靠性低、轴体开槽产生应力集中以及轴体转动惯量大的技术问题。
附图说明
图1是本发明的在RAT上的位置示意图；
图2是本发明的结构图；
图3是图2的剖视图。
附图标记：1-锥形薄壁结构、2-花键结构、3-轴身。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1。如图1-3所示，一种RAT传动轴，整体呈空心薄壁圆筒结构，轴的轴身3两端均经锥形薄壁结构1与花键结构2连接。RAT传动轴的一端与RAT齿轮箱通过花键连接，另外一端通过花键与应急发电机或应急液压泵端的动力输入端连接，起到将RAT产品齿轮箱的动力传递到应急发电机或应急液压泵端的作用。本发明采用薄壁结构，不仅能够实现减重，而且转动惯量小；同时圆柱形便于动平衡调整，同长度条件下抗弯矩能力更强。锥形薄壁结构1能够使应力平缓过渡。
锥形薄壁结构1的锥角θ为55°～65°。在该值范围内，更有利于应力过渡平滑度，不易产生应力集中问题。
锥形薄壁结构1的壁厚δ1与轴身3的壁厚δ2的比值为1.15～1.25。与θ协同配合，达到最佳应力平滑过渡，使轴身和锥形薄壁结构应力基本相等。
轴身3外径D1与传动轴总长L的比值为0.1～0.15。总长L约为500-600mm，该比值能够有效保证轴具有足够的抗弯、抗扭振能力。
花键结构2外径D2与轴身3外径D1的比值为0.4～0.5。与上两个参数协同配合保证应力均匀。
零件毛坯由低碳钢或渗碳钢材质3D打印加工而成。该材质可以保证RAT传动轴具有足够的耐疲劳强度、抗冲击韧性。
RAT传动轴进行动平衡校验时，校验转速为7000r/min～9000r/min，对需进行动平衡调整的RAT传动轴，采用磨削外径D1的方法调整。足够高的动平衡校验转速可以保证零件在使用过程中不会引起系统的疲劳损伤，D1外径磨削可以方便动平衡工艺的实施。
零件机械加工完毕后，两端的花键结构2进行渗碳淬火或渗氮处理。经过表面处理后的花键，具备更良好的耐磨性。

Claims (8)

1.一种RAT传动轴，其特征在于，由3D打印制造而成，整体呈空心薄壁圆筒结构；轴的轴身(3)两端均经锥形薄壁结构(1)与花键结构(2)连接。
2.根据权利要求1所述的RAT传动轴，其特征在于，锥形薄壁结构(1)的锥角θ为55°～65°。
3.根据权利要求1所述的RAT传动轴，其特征在于，锥形薄壁结构(1)的壁厚δ1与轴身(3)的壁厚δ2的比值为1.15～1.25。
4.根据权利要求1所述的RAT传动轴，其特征在于，轴身(3)外径D1与传动轴总长L的比值为0.1～0.15。
5.根据权利要求1所述的RAT传动轴，其特征在于，花键结构(2)外径D2与轴身(3)外径D1的比值为0.4～0.5。
6.根据权利要求1所述的RAT传动轴，其特征在于，零件毛坯由低碳钢或渗碳钢材质3D打印加工而成。
7.根据权利要求1所述的RAT传动轴，其特征在于，RAT传动轴进行动平衡校验时，校验转速为7000r/min～9000r/min，对需进行动平衡调整的RAT传动轴，采用磨削外径D1的方法调整。
8.根据权利要求1所述的RAT传动轴，其特征在于，花键结构(2)进行渗碳淬火或渗氮处理。
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