CN114542275B - 一种航空转子发动机用轻量化三角转子结构 - Google Patents

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Abstract

一种航空转子发动机用轻量化三角转子结构，包括铝合金材料的三角转子，三角转子上设置用于定位相位内齿轮的凹坑，凹坑底部及相位内齿轮上设置相互匹配的定位销孔，凹坑底部的定位销孔插装定位销后，相位内齿轮与定位销匹配并定位在凹坑内，然后使用螺钉依次穿过相位内齿轮、三角转子，所述螺钉与三角转子螺纹连接，螺钉的端部焊接在相位内齿轮上；所述三角转子内腔设置偏心轴承座，偏心轴承座的外圆周面、三角转子的内壁中的一个设置凸起，另一个设置凹槽，三角转子内腔的两端均设置安装凹槽，该安装凹槽内设置用于抵接偏心轴承座的端部以对偏心轴承座轴向限位的弹性挡圈。本发明提高了零部件的装配质量、装配效率、可靠性，满足了轻量化需求。

Description

一种航空转子发动机用轻量化三角转子结构
技术领域
本发明涉及一种转子发动机结构，具体涉及一种航空转子发动机用轻量化三角转子结构。
背景技术
目前，国内转子发动机中三角转子和相位内齿轮的连接是通过6至9个弹性销连接，该结构存在以下几个缺点：1、没有轴向定位，发动机在工作过程中存在相位内齿轮从三角转子中脱出的风险；2、同时将6至9个弹性销连接在三角转子和相位内齿轮之间，由于弹性销是超过盈配合，存在安装困难，安装效率低下；3、因安装困难可能导致划伤零部件，造成零部件损伤，产生质量缺陷，装配质量低下；4、三角转子通常采用铸铁材料，铸铁密度较大，造成发动机的不平衡旋转质量较大，与之相匹配的前后平衡重质量也相应比较大，不符合航空发动机轻量化的要求。
发明内容
为解决上述相位内齿轮安装困难、容易脱出以及三角转子结构装配质量低下、不符合轻量化的技术问题，本发明提供一种航空转子发动机用轻量化三角转子结构，可彻底杜绝相位内齿轮从三角转子中脱出的风险，从而提高三角转子发动机的可靠性；并有效解决因安装困难导致的划伤零部件风险，提高发动机的安装质量和安装效率；同时，由于三角转子材料由铸铁改为铝合金，铝合金的密度只有铸铁的三分之一左右，大大减轻了发动机的不平衡旋转质量，与之相匹配的前后平衡重也相应减轻，轻量化减重约60％，符合航空发动机轻量化的要求。
本发明的目的是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种航空转子发动机用轻量化三角转子结构，包括铝合金材料的三角转子，三角转子上设置用于定位相位内齿轮的凹坑，凹坑底部及相位内齿轮上设置相互匹配的定位销孔，凹坑底部的定位销孔插装定位销后，相位内齿轮与定位销匹配并定位在凹坑内，然后使用螺钉依次穿过相位内齿轮、三角转子，所述螺钉与三角转子螺纹连接，螺钉的端部焊接在相位内齿轮上；所述三角转子内腔设置偏心轴承座，偏心轴承座的外圆周面、三角转子的内壁中的一个设置凸起，另一个设置与凸起匹配的凹槽，三角转子内腔的两端均设置安装凹槽，该安装凹槽内设置用于抵接偏心轴承座的端部以对偏心轴承座轴向限位的弹性挡圈。
进一步的，所述定位销与定位销孔间隙配合。
进一步的，所述三角转子与相位内齿轮的圆周面配合部设置螺纹孔，所述螺纹孔包括第一螺纹孔、第二螺纹孔，第一螺纹孔开设在凹坑内壁及相位内齿轮的外圆周面上，第二螺纹孔开设在凹坑的底部。
进一步的，所述相位内齿轮定位在三角转子上后，三角转子与相位内齿轮的圆周面配合部开设螺纹孔。
进一步的，所述相位内齿轮采用合金钢材料制成。
进一步的，所述凸起为U形凸起，所述凹槽为与U形凸起匹配的U形凹槽。
进一步的，所述凸起、凹槽沿三角转子的轴向延伸。
进一步的，所述偏心轴承座的外圆周面设置凸起，三角转子的内壁设置与凸起匹配的凹槽。
与现有技术相比，该发明的有益之处在于：
1、由于三角转子和相位内齿轮的连接不采用常用的弹性销链接，而是采用定位销与三角转子以及相位内齿轮间隙配合、螺钉与三角转子以及相位内齿轮固定的连接方式，避免了多个弹性销同时装配导致的多个弹性销与相位内齿轮以及三角转子超过盈配合，避免原来连接方式造成的装配困难，减小了装配难度，大大降低了装配过程中对零部件的损伤程度，提高了零部件的装配质量和装配效率；
2、因为增加了螺钉对相位内齿轮的轴向定位，杜绝了相位内齿轮从三角转子中脱出的风险，提高了发动机工作过程中的可靠性；
3、由于偏心轴承座外圆上的U形凸起卡在三角转子内腔的U形凹槽内，防止高温时由于材料的膨胀系数不一致引起的偏心轴承座在三角转子内空转，避免了打滑现象的发生；
4、三角转子材料由铸铁改为铝合金，发动机不平衡旋转质量及前后配重质量均大幅度减轻，轻量化减重约60％，符合航空发动机轻量化要求；
5、三角转子内腔在偏心轴承座两端对应位置设计有弹性挡圈的安装凹槽，弹性挡圈可防止偏心轴承座在三角转子内轴向窜动。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一种航空转子发动机用轻量化三角转子部件结构实施例的整体剖视图；
图2为图1中三角转子的立体示意图；
图3为图1中偏心轴承座的立体示意图；
图4为图1中相位内齿轮的立体示意图。
【附图标记】
1-三角转子，101-安装凹槽，102-凹坑，103-定位销孔I，104-螺纹孔，10401-第一螺纹孔，10402-第二螺纹孔，105-U形凹槽，2-偏心轴承座，201-U形凸起，3-相位内齿轮，301-定位销孔II，4-定位销，5-螺钉。
具体实施方式
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明一种航空转子发动机用轻量化三角转子结构的一个实施例，如图1至图4所示，包括三角转子1、偏心轴承座2、相位内齿轮3，三角转子1、偏心轴承座2和相位内齿轮3利用定位销4、螺钉5装配连接构成三角转子部件。三角转子1采用铝合金材料制成，相位内齿轮3采用合金钢材料制成。
三角转子1的上部设置用于嵌套相位内齿轮3的凹坑102，凹坑102的底部开有若干个均匀分布的定位销孔I 103，相位内齿轮3上开有若干个均匀分布的定位销孔II 301，定位销孔I 103与定位销孔II 301位置对应、尺寸匹配，确保相位内齿轮3装配在凹坑102内时，定位销孔I 103与定位销孔II 301对齐，从而利用定位销4穿过定位销孔I 103与定位销孔II 301实现准确定位，不会出现位置偏差。
在本实施例中，定位销孔I 103与定位销孔II 301均设置三个，在装配时，先将3件定位销4安装在三角转子1上的定位销孔I 103内，定位销4伸出定位销孔I 103，再将相位内位齿轮3安装在三角转子1上，安装相位内齿轮3时，相位内齿轮3上的定位销孔II 301与定位销4对正，并使定位销4插装在定位销孔II 301内，相位内齿轮3嵌套在凹坑3内。
三角转子1与相位内齿轮3安装到位后，在相位内齿轮3与三角转子1圆周面配合部加工若干个均匀分布的螺纹孔104，在本实施例中，共设置三组螺纹孔104，每组两个螺纹孔104，三组螺纹孔104均匀分布。所述螺纹孔104包括第一螺纹孔10401、第二螺纹孔10402，第一螺纹孔10401开设在凹坑102的内壁上及相位内齿轮3的外圆周面上，第二螺纹孔10402开设在凹坑的底部。螺钉5安装在螺纹孔104内后，将螺钉5与相位内齿轮3焊接在一起，使螺钉5与相位内齿轮3相对固定，由于螺钉5同时与三角转子1螺纹连接，因此螺钉5、相位内齿轮3和三角转子1均相对固定。
定位销4与三角转子1以及相位内齿轮3间隙配合、螺钉5与三角转子1以及相位内齿轮3固定的连接方式，避免了多个弹性销同时装配导致的多个弹性销与相位内齿轮3以及三角转子1超过盈配合，从而避免原连接方式造成的装配困难，减小装配难度，避免了装配过程中对零部件的损伤，提高零部件的装配质量和装配效率，从而提高发动机整机的可靠性。该连接方式解决了铝合金材质的三角转子1和合金钢材质的相位内齿轮3两种不同材质无法直接焊接在一起的技术难题，有效避免了发动机工作时因震动致使相位内齿轮3从三角转子1上脱出的风险，并有效防止相位内齿轮3的轴向窜动。
三角转子1的内腔开有若干个均匀分布的U形凹槽105，U形凹槽105轴向延伸，偏心轴承座2外圆周面上分布若干个对称的U形凸起201，U形凹槽105与U形凸起201位置相对应，并可以相互配合。在本实施例中，三角转子1内腔均匀分布三个U形凹槽105，对应的，偏心轴承座2的外圆周面上设置三个U形凸起201。装配时偏心轴承座2上的U形凸起201卡在U形凹槽105内。由于三角转子1采用铝合金材料，热膨胀系数较大，而偏心轴承座2采用合金钢材料，热膨胀系数较小，二者配合的过盈量会因发动机工作时温度升高而降低，从而使二者间隙变大，导致三角转子1与偏心轴承座2产生相对滑动，最终使三角转子1和偏心轴承座2发生磨损而失效损坏。采用该U形凸起201以及U形凹槽105的限位结构可避免高温时由于材料的膨胀系数不一致引起的打滑现象的发生，有效避免三角转子1和偏心轴承座2因产生相对滑动而损坏。
三角转子1的材料由铸铁改为铝合金，铝合金的密度只有铸铁的三分之一左右，大大减轻了发动机的不平衡旋转质量，与之相匹配的前后平衡重也相应减轻，轻量化三角转子部件可减重约60％，符合航空发动机轻量化的要求。
所述的三角转子1内腔在偏心轴承座2的两端对应位置处各开有一个安装凹槽101，在安装凹槽101内安装有弹性挡圈，可有效防止偏心轴承座2在三角转子1内轴向窜动。
尽管已经展示和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种航空转子发动机用轻量化三角转子结构，其特征在于：包括铝合金材料的三角转子，三角转子上设置用于定位相位内齿轮的凹坑，凹坑底部及相位内齿轮上设置相互匹配的定位销孔，凹坑底部的定位销孔插装定位销后，相位内齿轮与定位销匹配并定位在凹坑内，然后使用螺钉依次穿过相位内齿轮、三角转子，所述螺钉与三角转子螺纹连接，螺钉的端部焊接在相位内齿轮上；所述三角转子内腔设置偏心轴承座，偏心轴承座的外圆周面、三角转子内腔的内壁中的一个设置凸起，另一个设置与凸起固定限位匹配的凹槽，以避免偏心轴承座与三角转子打滑，三角转子内腔的两端均设置安装凹槽，该安装凹槽内设置用于抵接偏心轴承座的端部以对偏心轴承座轴向限位的弹性挡圈。
2.根据权利要求1所述的一种航空转子发动机用轻量化三角转子结构，其特征在于：所述定位销与定位销孔间隙配合。
3.根据权利要求1所述的一种航空转子发动机用轻量化三角转子结构，其特征在于：所述三角转子与相位内齿轮的圆周面配合部设置螺纹孔，所述螺纹孔包括第一螺纹孔、第二螺纹孔，第一螺纹孔开设在凹坑内壁及相位内齿轮的外圆周面上，第二螺纹孔开设在凹坑的底部。
4.根据权利要求3所述的一种航空转子发动机用轻量化三角转子结构，其特征在于：所述相位内齿轮定位在三角转子上后，三角转子与相位内齿轮的圆周面配合部开设螺纹孔。
5.根据权利要求1所述的一种航空转子发动机用轻量化三角转子结构，其特征在于：所述相位内齿轮采用合金钢材料制成。
6.根据权利要求1所述的一种航空转子发动机用轻量化三角转子结构，其特征在于：所述凸起为U形凸起，所述凹槽为与U形凸起匹配的U形凹槽。
7.根据权利要求1所述的一种航空转子发动机用轻量化三角转子结构，其特征在于：所述凸起、凹槽沿三角转子的轴向延伸。
8.根据权利要求1所述的一种航空转子发动机用轻量化三角转子结构，其特征在于：所述偏心轴承座的外圆周面设置凸起，三角转子的内壁设置与凸起匹配的凹槽。
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