CN115247661A - 压气机静叶调节机构和压气机 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种压气机静叶调节机构和压气机，其中，压气机静叶调节机构包括：联动环，被配置为设置在机匣上且能周向转动；和摇臂，被配置为连接静子叶片的轴部和联动环；其中，摇臂在其长度方向上可动地连接静子叶片的轴部。通过将摇臂在其长度方向上可动地连接静子叶片的轴部，摇臂和静子叶片轴颈的连接处增加了长度方向上的自由度，有效减少了运动过程中卡滞的可能性，使得静叶调节的转动调节更加便捷，提高了静叶调节的可靠性和稳定性。

Description

压气机静叶调节机构和压气机

技术领域

本公开涉及一种压气机静叶调节机构和压气机。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。

随着发动机性能的提高，压气机工作状况愈发靠近喘振边界，压气机前几级静子叶片一般设计角度可调，来实现更大的喘振裕度。为了减轻压气机质量和减少控制变量，多级叶片调节机构通常设计成由一个主动件同时驱动多排叶片按不同角度规律调节的联调机构。传统的航空发动机压气机静子叶片调节机构主要包含作动筒，连杆，联动环，摇臂等，主要可以分为曲柄连杆式和扭力杆式两大类。

曲柄连杆式联调机构主要由作动油缸驱动作动臂运动，从而带动由连动杆铰连的多级并联曲柄转动，曲柄的转动则驱动对应的驱动臂，实现对相应联动环的作动，继而联动环带动摇臂绕叶片的转动轴作摇摆转动，最终达到驱动叶片的目的。扭力杆式联调机构主要由作动油缸驱动作动臂运动，从而带动扭力杆转动。各级联动环与扭力杆通过连杆相连，右扭力杆的转动带动各级联动环完成联调过程。扭力杆式调节机构的主要特点是，构成相对简单，但需求的空间相较于曲柄连杆式的要多。

由于摇臂绕静子叶片转轴转动的特性，现有的两种调节执行机构的联动环除了绕机匣的周向转动之外，沿轴向还需要有一个位移量。为此需要设置绕机匣一圈多个的限位螺钉，保证联动环周向的转动精度。理想环境中限位螺钉不与机匣接触，留有一定的间隙，联动环只依靠连杆以及摇臂挂在机匣外围。而实际工况中，因为受力的不均匀性，会导致联动环的不均匀变形，运动过程中与机匣并不同心，限位螺钉常有一侧与机匣接触并限位。这带来了一定的静子叶片联调误差，且由此带来摩擦并产生阻滞力。空间上多个维度的自由度也会给各级联动环的联调带来一定的不准确性。这些因素会影响调节机构的精确性，使得各级的转角调节规律有误差，造成同级叶片的转角调节的不一致性，从而影响发动机的性能。

此外，摇臂与静子叶片轴颈的连接为单自由度连接，增大了运动传递的卡滞可能性。

发明内容

本公开所要解决的一个技术问题是：提供一种压气机静叶调节机构和压气机，能够有效提高静叶调节的可靠性和稳定性。

根据本公开的一些实施例提供的一种压气机静叶调节机构，包括：联动环，被配置为设置在机匣上且能周向转动；和摇臂，被配置为连接静子叶片的轴部和联动环；其中，摇臂在其长度方向上可动地连接静子叶片的轴部。

在一些实施例中，摇臂的第一端与联动环铰接，第二端在其长度方向上可动地铰接静子叶片的轴部。

在一些实施例中，还包括螺钉，摇臂的第二端被配置为叉臂，叉臂的中部形成有凹口，叉臂的两侧形成有滑槽，静子叶片的轴部设置在凹口内，螺钉设置在滑槽内并穿过静子叶片的轴部，以实现摇臂的第二端在其长度方向上可动地铰接静子叶片的轴部。

在一些实施例中，凹口的开口方向与滑槽的开槽方向垂直。

在一些实施例中，凹口的长度方向和滑槽的长度方向均与摇臂的长度方向一致。

在一些实施例中，叉臂远离联动环的一侧被配置为开口结构。

在一些实施例中，还包括静子叶片，静子叶片的轴部的两侧形成有与凹口配合的平面。

在一些实施例中，螺钉的螺钉头和螺母与叉臂之间具有预设间隙。

在一些实施例中，联动环在机匣上的轴向自由度被约束。

在一些实施例中，还包括机匣，联动环的内环上设有多个滚轮，机匣的外壁面上设有环形滑道，多个滚轮滚动设置在环形滑道内。

根据本公开的一些实施例提供的一种压气机，包括前述压气机静叶调节机构。

在本公开的技术方案中，通过将摇臂在其长度方向上可动地连接静子叶片的轴部，摇臂和静子叶片轴颈的连接处增加了长度方向上的自由度，有效减少了运动过程中卡滞的可能性，使得静叶调节的转动调节更加便捷，提高了静叶调节的可靠性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1和图2分别是本公开压气机静叶调节机构的一些实施例中摇臂在不同视角的结构示意图；

图3是本公开压气机静叶调节机构的一些实施例中螺钉的结构示意图；

图4～图6是本公开压气机静叶调节机构的一些实施例中摇臂与静子叶片的轴部在不同视角下连接的结构示意图；

图7是本公开压气机静叶调节机构的一些实施例的结构示意图；

图8是本公开压气机静叶调节机构的一些实施例中联动环的结构示意图。

附图标记说明

1、摇臂；2、螺钉；3、静子叶片；4、销钉；5、联动环；6、滚轮；7、机匣；8、球轴承；11、凹口；12、销轴孔；13、滑槽；71、环形滑道。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1～图8所示，根据本公开的一些实施例提供的一种压气机静叶调节机构，包括：联动环5和摇臂1，其中联动环5被配置为设置在机匣7上且能周向转动；摇臂1被配置为连接静子叶片3的轴部和联动环5；摇臂1在其长度方向上可动地连接静子叶片3的轴部。

在该示意性的实施例中，通过将摇臂1在其长度方向上可动地连接静子叶片3的轴部，摇臂1和静子叶片3轴颈的连接处增加了长度方向上的自由度，有效减少了运动过程中卡滞的可能性，使得静叶调节的转动调节更加便捷，提高了静叶调节的可靠性和稳定性。在其他一些实施例中，压气机静叶调节机构还包括拉杆(未示出)，拉杆一端用于接收转动运动，另一端连接联动环5，以带动联动环5转动。

结合图4～图7所示，在一些实施例中，摇臂1的第一端与联动环5铰接，第二端在其长度方向上可动地铰接静子叶片3的轴部，这样使得摇臂和静子叶片轴颈的连接处相较于传统连接方式增加了两个自由度，即形成了一个方向位移自由度和一个方向转动自由度的运动副，减少了运动过程中卡滞的可能性，具有较高的可实施性。

对于如何实现摇臂的第二端在其长度方向上可动地铰接静子叶片3的轴部，结合图3～图7所示，在一些实施例中，压气机静叶调节机构还包括螺钉2，摇臂1的第二端被配置为叉臂，叉臂的中部形成有凹口11，叉臂的两侧形成有滑槽13，静子叶片3的轴部设置在凹口11内，螺钉2设置在滑槽13内并穿过静子叶片3的轴部，以实现摇臂1的第二端在其长度方向上可动地铰接静子叶片3的轴部。

在该实施例中，通过设置凹口11和滑槽13，静子叶片3的轴部能够设置在凹口11内，螺钉2穿过静子叶片3的轴部并可相对滑动地设置在滑槽13内，一方面实现了摇臂1的第二端通过螺钉2与静子叶片3的轴部的铰接，叉臂也可绕螺钉2轻微转动，释放一个旋转自由度，摇臂1可相对于静子叶片3上下摆动，减少卡滞现象的产生；另一方面使得摇臂1的滑槽13可在螺钉2上自由滑动，实现了摇臂1的第二端在其长度方向上可动地连接静子叶片3的轴部，结构简单，易于实现，减少了运动过程中卡滞的可能性。如图6所示，在一些实施例中，凹口11的开口方向与滑槽13的开槽方向垂直，避免两个自由度的干涉，提高运动传递稳定性。

为保证摇臂1的第二端在其长度方向上相对于静子叶片3轴部的运动稳定性，如图4和图6所示，在一些具体的实施例中，凹口11的长度方向和滑槽13的长度方向均与摇臂1的长度方向一致。

为方便安装，在一些实施例中，如图4和图6所示，叉臂远离联动环5的一侧被配置为开口结构，在正常工作中不会达到极限或滑出；另一侧有弧形的限位造型，在正常工况下同样不会触及。

为提高静子叶片3在轴向位置上进行周向转动，在一些实施例中，还包括静子叶片3，静子叶片3的轴部的两侧形成有与凹口11配合的平面。

在一些实施例中，螺钉2的螺钉头和螺母与叉臂之间具有预设间隙。螺钉2两端的螺钉头和螺母不锁死，和叉臂留有一定的间隙。该螺钉能起到防止叉臂脱离静子叶片3的作用。同时螺钉2的螺母头与螺母在叉臂老化，叉臂内径变大的情况下可以保证一定的调节精度，防止其内径进一步扩大，在遇到特殊情况，比如受力过大，叉臂严重变形时起到一定的保护限位作用。

传统压气机静叶调节机构通过连杆和摇臂来驱动和支撑联动环的周向转动和轴向移动，并保证其在空间上的位置。而这两者都不足以提供足够的支撑；一般在结构设计中会在联动环上添加限位螺钉并在机匣上设计加工对应凸台，来控制其极限变形和偏移。这样的方式一是不能够很好的保证联动环在运动过程中的同心度，影响同级叶片的联调精度，进而影响了发动机性能；其二增加的限位螺钉及机匣凸台会增加结构的复杂性和重量；同时如果联动环在工作过程中发生较大变形，螺钉与凸台将发生接触碰磨，从而带来额外的摩擦阻滞力。

在一些实施例中，联动环5在机匣7上的轴向自由度被约束，使得联动环只需要沿机匣周向的转动，联动环5只需周向转动的特性使得力的传递更简单，同等条件下，所需作动筒提供的力更少。

如图7所示，在一些实施例中，压气机静叶调节机构还包括机匣7，联动环5的内环上设有多个滚轮6，机匣7的外壁面上设有环形滑道71，多个滚轮6滚动设置在环形滑道71内。联动环5由自身所带的滚轮6与机匣7上的环形滑道71所接触，在机构运转时沿着机匣上的滑道绕机匣7周向转动，没有了限位螺钉，机匣7上也不需要凸台与之配合易于实施，具有较高的可实施性。

在上述实施例中，联动环只需周向旋转运动，不局限于本发明所提出的滚轮-滑道构型，可用其它周向旋转机构如滑槽等替代。

在一些实施例中，联动环5上的滚轮6可设多组，在联动环5周向上均匀分布，一般取8组左右。联动环5可分为两段或四段组装，方便加工以及安装。

在一些实施例中，可以在机匣的环形滑道71上涂覆耐磨涂层或做相应的处理以提高其耐磨性。

在上述实施例中，联动环5只需周向旋转运动，不局限于本发明所提出的滚轮-滑道构型，可用其它周向旋转机构如滑槽等替代。

结合图6和图8所示，在一些实施例中，摇臂1与联动环5的连接可通过球轴承8和销钉4来实现，摇臂1上设有销轴孔12。销钉4固定在联动环5上，球轴承8与销钉4构成一个圆柱副，摇臂与球轴承之间形成一个球铰副。球轴承8可在运动过程中沿着销钉4上下自由运动，摇臂1和球轴承8之间自由转动。

根据本公开的一些实施例提供的一种压气机，包括前述压气机静叶调节机构。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种压气机静叶调节机构，其特征在于，包括：

联动环(5)，被配置为设置在机匣(7)上且能周向转动；和

摇臂(1)，被配置为连接静子叶片(3)的轴部和所述联动环(5)；

其中，所述摇臂(1)在其长度方向上可动地连接所述静子叶片(3)的轴部。

2.根据权利要求1所述的压气机静叶调节机构，其特征在于，所述摇臂(1)的第一端与所述联动环(5)铰接，第二端在其长度方向上可动地铰接所述静子叶片(3)的轴部。

3.根据权利要求2所述的压气机静叶调节机构，其特征在于，还包括螺钉(2)，所述摇臂(1)的第二端被配置为叉臂，所述叉臂的中部形成有凹口(11)，所述叉臂的两侧形成有滑槽(13)，所述静子叶片(3)的轴部设置在所述凹口(11)内，所述螺钉(2)设置在所述滑槽(13)内并穿过所述静子叶片(3)的轴部，以实现所述摇臂(1)的第二端在其长度方向上可动地铰接所述静子叶片(3)的轴部。

4.根据权利要求3所述的压气机静叶调节机构，其特征在于，所述凹口(11)的开口方向与所述滑槽(13)的开槽方向垂直。

5.根据权利要求3所述的压气机静叶调节机构，其特征在于，所述凹口(11)的长度方向和所述滑槽(13)的长度方向均与所述摇臂(1)的长度方向一致。

6.根据权利要求3所述的压气机静叶调节机构，其特征在于，所述叉臂远离所述联动环(5)的一侧被配置为开口结构。

7.根据权利要求3所述的压气机静叶调节机构，其特征在于，还包括所述静子叶片(3)，所述静子叶片(3)的轴部的两侧形成有与所述凹口(11)配合的平面。

8.根据权利要求3所述的压气机静叶调节机构，其特征在于，所述螺钉(2)的螺钉头和螺母与所述叉臂之间具有预设间隙。

9.根据权利要求1所述的压气机静叶调节机构，其特征在于，所述联动环(5)在所述机匣(7)上的轴向自由度被约束。

10.根据权利要求9所述的压气机静叶调节机构，其特征在于，还包括所述机匣(7)，所述联动环(5)的内环上设有多个滚轮(6)，所述机匣(7)的外壁面上设有环形滑道(71)，多个所述滚轮(6)滚动设置在所述环形滑道(71)内。

11.一种压气机，其特征在于，包括权利要求1～10任一所述的压气机静叶调节机构。

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