CN115387906B - 低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，所述连接结构包括进气机匣组件、轴承座、导叶安装套可调导叶和导叶内环。该连接结构通过进气机匣组件中各支板内环安装边轴向位置周向交错连接结构设计、轴承座与可调导叶的内环后段一体化设计、多功能导叶安装套小零件设计，将传统进气承力框架径向双排连接结构压缩至适用于低轮毂发动机使用的单排连接结构。

Description

低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构及装配方法

技术领域

本发明属于燃气涡轮类发动机技术领域，具体涉及低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构及装配方法。

背景技术

目前关于发动机的进气承力框架连接结构普遍具有两排连接结构，第一排为轴承座与可调导叶内环连接，第二排为进气机匣组件与轴承座连接，如图15所示。由于轮毂比的降低，图15尺寸B1减小，且由于径向空间被轴承外径限制，图15中尺寸A1固定不变，传统两排连接方式在低轮毂比发动机上并不适用，因此，进气承力框架双排连接结构必须更为紧凑，甚至压缩至单排，但当进口轮毂比低到一定程度后，为了保证连接件的可装配性，需要缩减连接件的结构尺寸，这将削弱进气承力框架的承载能力，随着进口轮毂比进一步降低，这种结构形式将彻底丧失可装配性，图16所示的C处所示螺栓头从左至右装配时与进气机匣干涉，D处所示螺母与导叶干涉，进一步缩小螺栓尺寸也不能解决装配干涉问题，并且此处螺栓传递发动机前支点轴向力，螺栓尺寸不能过小。

因此，采用常规的发动机的进气承力框架连接结构难以满足先进低进口轮毂比发动机研制需求，必须采用其它的连接结构。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种兼具紧凑的空间尺寸和优异的装配性的进气承力框架连接结构。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案，提供一种适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，所述连接结构包括进气机匣组件、轴承座、导叶安装套、可调导叶和导叶内环，其中，

所述进气机匣组件包括用于承力的机匣和支板，所述轴承座固定在所述支板上，所述轴承座与所述导叶内环一体化设计，所述可调导叶通过导叶安装套固定在所述导叶内环，

所述导叶安装套为“D”型结构，与所述轴承座上的“D”型孔相配合，竖直面在轴向上与轴承座平面对齐，同时与所述支板的安装边形成配合平面。

本发明所提供的适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，还具有这样的特征，所述“D”型结构下端面为与轴承座上的“D”型孔相配合的平面，上端面带流道型面；所述“D”型孔内部设有台阶孔，台阶孔的上端斜孔用于安装可调导叶；所述“D”型结构的直段外侧设有与所述支板配合用于径向限位的凸台。

本发明所提供的适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，还具有这样的特征，所述连接结构还包括衬套，所述衬套设置在导叶安装套台阶孔的下端直孔内，用于与可调导叶末端配合。

本发明所提供的适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，还具有这样的特征，所述支板通过螺栓和自锁螺母与所述轴承座连接，所述支板包括用于限制螺栓轴向位移的限位凸台、用于安装导叶安装套的限位槽和用于与轴承座配合的安装边及设置在安装边上的安装孔。

本发明所提供的适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，还具有这样的特征，所述支板与所述可调导叶一一对应，相邻两支板的安装边结构不同，结构不同的两安装边之间可以沿周向交错配合。

本发明所提供的适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，还具有这样的特征，所述安装孔设置在所述安装边上，相邻两支板的安装孔以及轴承座对应安装孔周向对齐。

本发明所提供的适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，还具有这样的特征，所述连接结构还包括用于连接支板和轴承座的空心销，所述空心销为有内孔的台阶结构，内孔用于安装螺栓。

本发明所提供的适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，还具有这样的特征，所述可调导叶末端为球形结构。

本发明的另一目的在于，提供一种如前述任一项所述的连接结构的装配方法，所述方法包括如下步骤：

S1：竖直放置进气机匣组件；

S2：螺栓倾斜安装至进气机匣组件上的安装孔内，并固定；

S3：将衬套安装进导叶安装套；

S4：将可调导叶安装至衬套后安装至轴承座对应安装孔内；

S5：将轴承座和进气机匣组件安装边轴向配合；

S6：在安装孔中安装空心销后通过自锁螺母固定。

本发明所提供的装配方法，还具有这样的特征，所述螺栓的安装方向为从进气机匣组件至轴承座，所述空心销的安装方向为从轴承座至进气机匣组件。

有益效果

本发明所提供的适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，对于同型发动机，相较于传统的进气承力框架连接结构，其径向空间尺寸缩减20%~30%,连接件的承剪面积提高20%~30%，并且具备优异的可装配性。为低进口轮毂比发动机进气承力框架结构提供了一种有效解决方案。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构的剖视图；

图2为图1所示结构旋转90°后的剖视图；

图3为本发明实施例所提供的一种内环前段组件支板连接位置的结构示意图；

图4为本发明实施例所提供的另一种内环前段组件支板连接位置的结构示意图；

图5为本发明实施例所提供的内环前段组件支板连接位置装配示意图；

图6为本发明实施例所提供的导叶安装套结构示意图；

图7为图6中D-D方向的截面图；

图8为本发明实施例所提供的低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构装配第一步示意图；

图9为本发明实施例所提供的低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构装配第二步示意图；

图10为本发明实施例所提供的低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构装配第三步示意图；

图11为本发明实施例所提供的低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构装配第四步示意图；

图12为本发明实施例所提供的低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构装配第五步示意图；

图13为本发明实施例所提供的低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构装配第六步示意图；

图14为本发明实施例所提供的低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构装配第七步示意图；

图15为现有技术中的常用发动机进气承力框架连接示意图；

图16为现有技术中的低轮毂发动机进气承力框架连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

如图1-图7所示，本实施例提供了一种适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，所述连接结构包括进气机匣组件1、轴承座2、导叶安装套3、可调导叶5和导叶内环，其中，所述进气机匣组件包括用于承力的机匣和支板，所述轴承座2固定在所述支板上，所述轴承座2与所述导叶内环一体化设计，所述可调导叶5通过导叶安装套3固定在所述导叶内环，所述导叶安装套3为“D”型结构，与所述轴承座2上的“D”型孔相配合，竖直面在轴向上与轴承座2平面对齐，同时与所述支板的安装边形成配合平面。

在上述实施例中，通过进气机匣组件中各支板内环安装边轴向位置周向交错连接结构设计、轴承座与可调导叶的内环后段一体化设计、多功能导叶安装套小零件设计，将传统进气承力框架径向双排连接结构压缩至适用于低轮毂发动机使用的单排连接结构。此连接方式将传统的进气机匣组件、可调导叶内环和轴承座三个零件通过双排螺栓连接改进至进气机匣组件与轴承座两个零件通过单排螺栓连接方式，此方式结构紧凑且具有优异的装配性。此外，传统可调导叶斜轴一端轴颈相配零件为可调导叶内环与轴承座两个较大的零件，相配处结构特征复杂，存在导叶斜轴对应斜孔加工风险高，装配工艺差等问题，可调导叶斜轴直接安装在多功能小零件导叶安装套对应斜轴内，从而提高了发动机前支撑组件加工和装配的效率。此外，此发明中发动机前支点径向力传力连接件的承剪面积提高，更适用于高机动性的发动机研制需求。

在部分实施例中，所述“D”型结构下端面为与轴承座2上的“D”型孔相配合的平面，上端面带流道型面；所述“D”型孔内部设有台阶孔，两孔中间设计过渡槽，台阶孔的上端斜孔用于安装可调导叶5；所述“D”型结构的直段外侧设有与所述支板配合用于径向限位的凸台。可调导叶5斜轴一端轴颈仅安装在导叶安装套3斜孔内，其它零件均为直段设计，此结构相比传统结构改善了可调导叶5一端斜轴相配零件的加工和装配工艺差的问题。因为可调导叶要安装进D型结构的中间空腔，为了避免与D型结构的周向长度方向产生干涉，下端面设有一段直线段，上端面带流道型面。

在部分实施例中，所述连接结构还包括衬套4，所述衬套4设置在导叶安装套3台阶孔的下端直孔内，用于与可调导叶5末端配合。

在部分实施例中，所述支板通过螺栓7和自锁螺母8与所述轴承座2连接，所述支板包括用于限制螺栓7轴向位移的限位凸台、用于安装导叶安装套3的限位槽和用于与轴承座2配合的安装边及设置在安装边上的安装孔。导叶安装套3通过限位槽限制径向位移。

在部分实施例中，所述支板与所述可调导叶一一对应，如图3-4所示，相邻两支板的安装边结构不同，结构不同的两安装边之间可以沿周向交错配合。

在部分实施例中，所述安装孔设置在所述安装边上，相邻两支板的安装孔以及轴承座2对应安装孔周向对齐。安装到位后与轴承座2安装边的轴向配合面拼接成一个完整的平面.

在部分实施例中，所述连接结构还包括用于连接支板和轴承座的空心销6，所述空心销6为有内孔的台阶结构，内孔用于安装螺栓7。此结构中由于进气机匣组件1与轴承座2对应空心销6安装孔内径大于螺栓7的外径，可以先将螺钉7从左至右装配至直径较大的连接孔内，再从右到左装配空心销6，解决了螺栓7因进气机匣组件1限位凸台轴向空间限制无法装配的问题。

在部分实施例中，所述可调导叶末端为球形结构，安装在衬套4的内孔处，可调导叶5在工作过程中调节角度时球形结构与衬套4的接触形成沿发动机半径方向的点线副，相比传统圆柱体导叶内轴颈结构，减少摩擦，利于转动。

在部分实施例中，轴承座2结构特征采用可调导叶5内环与轴承座一体化设计，轴承座2安装边周向有螺栓连接孔与导叶安装孔特征，螺栓连接孔与进气机匣组件1安装边连接孔周向对齐，通过空心销6连接，传递发动机前支点的径向载荷。此结构通过进气机匣组件1支板安装边设计成两种不同的结构，解决了相配零件轴承座2安装边螺栓连接孔与导叶安装孔周向空间位置不足的问题，传统结构螺栓连接孔与导叶安装孔为径向高度错开的双排结构，周向空间不存在干涉。

在部分实施例中，如图8-图14所示，提供了一种如前述任一项所述的连接结构的装配方法，所述方法包括如下步骤：

S1：如图8所示，竖直放置进气机匣组件1；

S2：如图9-10所示，螺栓7倾斜安装至进气机匣组件1上的安装孔内，并固定；

S3：如图11所示，将衬套4安装进导叶安装套3；

S4：将可调导叶5安装至衬套4后安装至轴承座2对应安装孔内；

S5：如图12所示，将轴承座2和进气机匣组件1安装边轴向配合；

S6：如图12-图13所示，在安装孔中安装空心销6后通过自锁螺母8固定。

在部分实施例中，所述螺栓7的安装方向为从进气机匣组件1至轴承座2，所述空心销6的安装方向为从轴承座2至进气机匣组件1。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，其特征在于，所述连接结构包括进气机匣组件、轴承座、导叶安装套、可调导叶和导叶内环，其中，

所述进气机匣组件包括用于承力的机匣和支板，所述轴承座固定在所述支板上，所述轴承座与所述导叶内环一体化设计，所述可调导叶通过导叶安装套固定在所述导叶内环，

所述导叶安装套为“D”型结构，与所述轴承座上的“D”型孔相配合，

所述导叶安装套的竖直面在轴向上与轴承座平面对齐，同时与所述支板的安装边形成配合平面。

2.根据权利要求1所述的适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，其特征在于，所述“D”型结构下端面为与轴承座上的“D”型孔相配合的平面，上端面带流道型面；所述“D”型孔内部设有台阶孔，台阶孔的上端斜孔用于安装可调导叶；所述“D”型结构的直段外侧设有与所述支板配合用于径向限位的凸台。

3.根据权利要求2所述的适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，其特征在于，所述连接结构还包括衬套，所述衬套设置在导叶安装套台阶孔的下端直孔内，用于与可调导叶末端配合。

4.根据权利要求1所述的适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，其特征在于，所述支板通过螺栓和自锁螺母与所述轴承座连接，所述支板包括用于限制螺栓轴向位移的限位凸台、用于安装导叶安装套的限位槽和用于与轴承座配合的安装边及设置在安装边上的安装孔。

5.根据权利要求4所述的适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，其特征在于，所述支板与所述可调导叶一一对应，相邻两支板的安装边结构不同，结构不同的两安装边之间沿周向交错配合。

6.根据权利要求5所述的适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，其特征在于，所述安装孔设置在所述安装边上，相邻两支板的安装孔以及轴承座对应安装孔周向对齐。

7.根据权利要求4所述的适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，其特征在于，所述连接结构还包括用于连接支板和轴承座的空心销，所述空心销为有内孔的台阶结构，内孔用于安装螺栓。

8.根据权利要求3所述的适用于低进口轮毂比发动机的进气承力框架连接结构，其特征在于，所述可调导叶末端为球形结构。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的连接结构的装配方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：竖直放置进气机匣组件；

S2：螺栓倾斜安装至进气机匣组件上的安装孔内，并固定；

S3：将衬套安装进导叶安装套；

S4：将可调导叶安装至衬套后安装至轴承座对应安装孔内；

S5：将轴承座和进气机匣组件安装边轴向配合；

S6：在安装孔中安装空心销后通过自锁螺母固定。

10.根据权利要求9所述的装配方法，其特征在于，所述螺栓的安装方向为从进气机匣组件至轴承座，所述空心销的安装方向为从轴承座至进气机匣组件。