CN114542625A - 一种防反带应急脱开时不产生轴向位移的轴功输出机构 - Google Patents

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    • F16D43/206—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure of the ratchet type with intermediate balls or rollers moving axially between engagement and disengagement

Abstract

本发明属于航空发动机起动机领域，公开了一种防反带应急脱开时不产生轴向位移的轴功输出机构，输出轴和转接轴中间轴向上具有通孔，小轴一端与输出轴固定连接，小轴的另一端与转接轴螺母固定连接；输出轴与转接轴端面接触；输出轴的端面上设有至少一个脱开装置，输出轴和转接轴的端面在转接轴的转动方向通过输出轴的脱开装置咬合接触，转接轴端面上设有至少一个卡槽，脱开装置与卡槽配合实现咬合接触，当输出轴反转带动转接轴反转时，输出轴的脱开装置脱开卡槽，使得输出轴和转接轴断开转动关系。该机构采用了轴向平端面对接、周向小球限位传扭的结构，并通过小轴进行连接，达到防反带的作用，保护相连机构不受损伤。

Description

一种防反带应急脱开时不产生轴向位移的轴功输出机构
技术领域
本发明属于航空发动机起动机领域，涉及一种转轴连接机构，具体涉及一种防反带应急脱开时不产生轴向位移的轴功输出机构。
背景技术
起动机输出轴是将起动机轴功率传递给飞机发动机附件齿轮箱，并通过较大扭矩带转发动机高压转子运转以起动发动机的关键部件。带转发动机高压转子时，起动机输出轴承传递较大的扭矩，完成发动机起动时，起动机停止工作，发动机高压转子转速继续升高，带转输出轴继续增速。因此，起动机在停止工作后，高压转子带着输出轴一直转动，正常状态下，起动机的超越离合器将转动隔断。若离合器失效，将造成发动机反带起动机发生危害，此时，输出轴应断掉，起到保护作用。前期防反带输出轴多采用牙嵌式传扭，脱开过程将转接轴推开一个牙嵌的距离，不得不在设计起动机时给转接轴预留轴向补偿尺寸，对起动机轴向尺寸的紧凑程度造成影响。
发明内容
本发明目的：提出了一种防反带应急脱开时不产生轴向位移的轴功输出机构，结构简单、安装方便，可以防止高压转子倒带起动机转动，且在反带需要脱开时转接轴不会发生轴向位移，从而不需要起动机预留轴向空间。
本发明技术方案：
一种防反带应急脱开时不产生轴向位移的轴功输出机构，包括输出轴和转接轴，输出轴和转接轴中间轴向上具有通孔，小轴一端与输出轴固定连接，小轴的另一端与转接轴螺母固定连接；输出轴与转接轴端面接触；输出轴的端面上设有至少一个脱开装置，输出轴和转接轴的端面在转接轴的转动方向通过输出轴的脱开装置咬合接触，转接轴端面上设有至少一个卡槽，脱开装置与卡槽配合实现咬合接触，当输出轴反转带动转接轴反转时，输出轴的脱开装置脱开卡槽，使得输出轴和转接轴断开转动关系。
进一步的，所述的脱开装置具体是：输出轴端面开设至少一个小孔，孔内设有弹簧和小球，弹簧的预紧力将小球顶入转接轴卡槽内，卡槽一侧具有斜坡，使得转接轴朝一个方向转动时小球配合卡槽能够带动输出轴朝相同的方向转动；转接轴朝另一个方向转动时小球通过卡槽的斜坡滑出卡槽，不能带动输出轴转动
进一步的，输出轴端面有5个放置弹簧和小球的孔，与之对应的，转接轴端面开有5个卡槽。
进一步的，小球通过弹簧预紧力压在转接轴端面槽内。
进一步的，转接轴端面槽为非对称槽结构，槽的一端与小球等半径，可保证小球与槽贴合在一起传递起动机输出扭矩。
进一步的，小球轴向中心剖面与输出轴和转接轴对接端面平行，小球恰好一半在输出轴孔内，一半在转接轴槽内。
进一步的，转接轴端面卡槽的斜坡为20°～40°倾斜面，斜坡与转接轴端面平滑过渡；小球沿斜坡滚动，克服弹簧的支撑力后，当小球被转接轴的端面压入输出轴孔内时，输出轴与转接轴是脱开状态。上述过程中，脱开过程转接轴不会产生轴向位移。
进一步的，当反转时，小轴承剪段被纯剪力扭断。
进一步的，小轴柱状承剪段的最小截面半径dmin按如下计算：
Figure BDA0003429514320000031
其中，T为保护扭矩，远小于起动机输出扭矩；τmax为材料剪切强度。
本发明的有益效果：
1、该机构采用了轴向平端面对接、周向小球限位传扭的结构，并通过小轴进行连接，达到防反带的作用，当机构反带扭矩过大时，自动脱开，保护相连机构不受损伤。
2、本机构结构简单、安装方便，可以防止高压转子倒带起动机转动，且在反带需要脱开时转接轴不会发生轴向位移，不需要起动机预留轴向空间。
附图说明
图1是本发明的安装结构示意图；
图2是图1是剖视图；
其中，1—输出轴，2—转接轴，3—小轴，4—密封圈，5—锥形垫片，6—弹簧，7—小球，8—螺母。
具体实施方式
本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。
一种防反带应急脱开时不产生轴向位移的轴功输出机构，包括输出轴1和转接轴2，输出轴1和转接轴2中间轴向上具有通孔，小轴3一端与输出轴1固定连接，小轴3的另一端与转接轴2固定连接，小轴3中间具有柱状的承剪段；输出轴1和转接轴2轴向端面接触，周向小球7限位传扭，使得转接轴2朝一个方向转动时能够带动输出轴1朝相同的方向转动，转接轴2朝另一个方向转动异常时不能带动输出轴1转动。
输出轴1端面有5个放置弹簧6和小球7的孔，与之对应的，转接轴2端面开槽。
小球7通过弹簧6预紧力压在转接轴2端面槽内。
转接轴2端面槽为非对称槽结构，槽的一端与小球7等半径，可保证小球7与槽贴合在一起传递起动机输出扭矩。
小球7轴向中心剖面与输出轴1和转接轴2对接端面平行，小球7恰好一半在输出轴1孔内，一半在转接轴2槽内。
转接轴2端面槽另一端为30°倾斜面，反带时，小球7沿倾斜面滚动，需克服弹簧6支撑力，当小球7被压入输出轴1孔内时，输出轴1与转接轴2是脱开状态。
脱开过程转接轴2不会产生轴向位移。
小轴3承剪段被纯剪力扭断。
小轴3柱状承剪段的最小截面半径dmin按如下计算：
Figure BDA0003429514320000041
其中，dmin为最小截面半径；T为保护扭矩，远小于起动机输出扭矩；τmax为材料剪切强度；
所述弹簧6提供轴向预紧力，将小球紧紧压在转接轴2的槽内。
所述输出轴1与转接轴2配合面为直面设计，正常工作时，输出轴1与转接轴2紧密连接，当输出轴1反带转接轴2时，小球沿斜面滚动，克服弹簧力后被压入输出轴1孔内，输出轴1与转接轴2因失去周向限位机构而脱开，此过程各结构不产生轴向位移。
弹簧6的具体预紧力与卡槽的斜坡倾斜度需要根据实际的传动扭矩再进行设计。
根据设计研究发现，采用5个小球配合5个卡槽，能够在加工较为简易的前提下，实现良好的技术效果，确保本发明的发明目的得以实现。

Claims (8)

1.一种防反带应急脱开时不产生轴向位移的轴功输出机构，其特征在于，包括输出轴(1)和转接轴(2)，输出轴(1)和转接轴(2)中间轴向上具有通孔，小轴(3)一端与输出轴(1)固定连接，小轴(3)的另一端与转接轴(2)螺母固定连接；输出轴(1)与转接轴端面接触；输出轴(1)的端面上设有至少一个脱开装置，输出轴(1)和转接轴(2)的端面在转接轴(2)的转动方向通过输出轴(1)的脱开装置咬合接触，转接轴端面上设有至少一个卡槽，脱开装置与卡槽配合实现咬合接触，当输出轴(1)反转带动转接轴(2)反转时，输出轴(1)的脱开装置脱开卡槽，使得输出轴(1)和转接轴(2)断开转动关系。
2.根据权利要求1所述的一种防反带应急脱开时不产生轴向位移的轴功输出机构，其特征在于，所述的脱开装置具体是：输出轴(1)端面开设至少一个小孔，孔内设有弹簧(6)和小球(7)，弹簧(6)的预紧力将小球(7)顶入转接轴(2)卡槽内，卡槽一侧具有斜坡，使得转接轴(2)朝一个方向转动时小球(7)配合卡槽能够带动输出轴(1)朝相同的方向转动；转接轴(2)朝另一个方向转动时小球(7)通过卡槽的斜坡滑出卡槽，不能带动输出轴(1)转动。
3.根据权利要求2所述的一种防反带应急脱开时不产生轴向位移的轴功输出机构，其特征在于，输出轴(1)端面有5个放置弹簧(6)和小球(7)的孔，与之对应的，转接轴(2)端面开有5个卡槽。
4.根据权利要求2所述的一种防反带应急脱开时不产生轴向位移的轴功输出机构，其特征在于，转接轴(2)端面槽为非对称结构，槽的一侧与小球(7)等半径，可保证小球(7)与槽贴合的紧密性，一起传递起动机输出扭矩。
5.根据权利要求4所述的一种防反带应急脱开时不产生轴向位移的轴功输出机构，其特征在于，小球(7)轴向中心剖面与输出轴(1)和转接轴(2)对接端面共面，小球(7)恰好一半在输出轴(1)孔内，一半在转接轴(2)槽内。
6.根据权利要求2所述的一种防反带应急脱开时不产生轴向位移的轴功输出机构，其特征在于，转接轴(2)端面卡槽的斜坡为20°～40°倾斜面，斜坡与转接轴(2)端面平滑过渡；小球(7)沿斜坡滚动，克服弹簧(6)的支撑力后，当小球(7)被转接轴(2)的端面压入输出轴(1)孔内时，输出轴(1)与转接轴(2)是脱开状态。
7.根据权利要求1所述的一种防反带应急脱开时不产生轴向位移的轴功输出机构，其特征在于，当输出轴(1)反转带动转接轴(2)反转时，小轴(3)的承剪段承载纯剪力，直至承剪段被纯剪力扭断。
8.根据权利要求7所述的一种防反带应急脱开时不产生轴向位移的轴功输出机构，其特征在于，小轴(3)的承剪段最小截面半径dmin按如下计算：
Figure FDA0003429514310000021
其中，T为反带时的保护扭矩，远小于起动机输出扭矩；τmax为材料剪切强度。
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