CN117145594A - 一种涡轮内外机匣的传力结构 - Google Patents
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- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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Abstract
本申请属于航空发动机和燃气轮机的设计领域，为一种涡轮内外机匣的传力结构，包括外机匣安装件、内机匣安装件和中间连接件；中间连接件包括第一关节轴承、第二关节轴承和拉杆套，第一关节轴承和第二关节轴承均包括关节球座和球头，装配时先将第一关节轴承和第二关节轴承与拉杆套螺纹连接，而后将第一关节轴承与外机匣安装件相连、第二关节轴承与内机匣安装件相连，转动拉杆套，调节第一关节轴承和第二关节轴承的相对距离，从而调节内机匣与外机匣之间的相对位置、同心度和拉杆预紧力，有利于提高工作状态周向传力一致性。内外机匣同心度较高同时有利于减少磨损、提高寿命。
Description
技术领域
本申请属于航空发动机和燃气轮机的设计领域，特别涉及一种涡轮内外机匣的传力结构。
背景技术
如图1所示，在现代航空发动机和燃气轮机的承力机匣的设计中，内承力机匣1和外涵机匣2为独立的两个圆筒，一般采用径向固定的传力销5传递内机匣1承受的转子径向载荷至外机匣2，连接结构上通常采用球型关节4与传力销5紧密配合，关节球面与定位块3上的半球面配合，工作时定位块3和传力销5周向可相对转动，径向压紧，定位块3与内机匣1径向定位，周向和轴向可浮动，保证了径向传力的同时，浮动设计可以改善内外机匣热变形不协调问题。
但是无法调整内外机匣的同心度，冷热态内外机匣的偏心差可能导致周向传力一致性差；轴向接触面容易出现磨损。
因此，如何保证内外机匣的同心度是一个需要解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供了一种涡轮内外机匣的传力结构，以解决现有技术中内外机匣的同心度难以保证而导致周向传力一致性差、容易产生磨损的问题。
本申请的技术方案是：一种涡轮内外机匣的传力结构，包括外机匣安装件、内机匣安装件和中间连接件；所述外机匣安装件与外机匣相连，所述内机匣安装件与内机匣相连，所述中间连接件设于外机匣安装件和内机匣安装件之间；所述中间连接件包括第一关节轴承、第二关节轴承和拉杆套；所述拉杆套设于第一关节轴承和第二关节轴承之间，所述第一关节轴承与第二关节轴承结构相同并且第一关节轴承和第二关节轴承通过拉杆套相互对称设置；所述第一关节轴承和第二关节轴承均包括关节球座和球头，所述球头共有两组并且两组球头分别与外机匣安装件和内机匣安装件转动连接；所述关节球座一端设有螺纹，所述关节球座一端与球头球铰接、另一端通过螺纹与拉杆套螺纹连接；拉杆套的内部两端分别开设有不同方向的螺纹，两个关节球座分别与拉杆套的两端螺纹连接，并且两个关节球座上的螺纹方向相反。
优选地，所述外机匣安装件包括外机匣安装双耳和外机匣定位螺栓，所述外机匣定位螺栓沿航空发动机的轴向安装于外机匣安装双耳内；所述内机匣安装件与外机匣安装件沿航空发动机的径向对应设置，所述内机匣安装件包括内机匣安装双耳和内机匣定位螺栓，所述内机匣定位螺栓沿航空发动机的轴向安装于内机匣安装双耳内；两组所述球头分别转动连接于外机匣定位螺栓和内机匣定位螺栓上。
优选地，所述球头的直径与内机匣定位螺栓或外机匣定位螺栓的直径相同，所述球头设于内机匣安装双耳或外机匣安装双耳之间并且球头与内机匣安装双耳或外机匣安装双耳的侧壁之间均有间隙。
优选地，所述关节球座内开设有与球头配合的内孔，所述球头内设有球面贴合面、减磨损凹槽和装配凹槽，所述球面贴合面与球头间隙配合，所述减磨损凹槽开设于球面贴合面内部并且减磨损凹槽为整圈或非整圈结构，所述装配凹槽设于内孔的一侧，所述装配凹槽为圆弧结构，所述装配凹槽的圆柱面尺寸与球头外径一致。
优选地，所述第一关节轴承上螺纹连接有左螺纹螺母，所述第二关节轴承上螺纹连接有右螺纹螺母，所述左螺纹螺母和右螺纹螺母能够分别拧紧于拉杆套的两端。
优选地，所述拉杆套的中部沿周向开设有多个平面。
本申请的一种涡轮内外机匣的传力结构，包括外机匣安装件、内机匣安装件和中间连接件；中间连接件包括第一关节轴承、第二关节轴承和拉杆套，第一关节轴承和第二关节轴承均包括关节球座和球头，装配时先将第一关节轴承和第二关节轴承与拉杆套螺纹连接，而后将第一关节轴承与外机匣安装件相连、第二关节轴承与内机匣安装件相连，转动拉杆套，调节第一关节轴承和第二关节轴承的相对距离，从而调节内机匣与外机匣之间的相对位置、同心度和拉杆预紧力，有利于提高工作状态周向传力一致性。内外机匣同心度较高同时有利于减少磨损、提高寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为背景技术结构示意图；
图2为本申请整体结构示意图；
图3为本申请中间连接件截面结构示意图；
图4为本申请第一关节轴承结构示意图；
图5为本申请中间连接件外部结构示意图；
图6为本申请关节球座内孔结构示意图。
1、内承力机匣；2、外涵机匣；3、定位块；4、球型关节；5、传力销；6、外机匣安装双耳；7、内机匣安装双耳；8、外机匣定位螺栓；9、内机匣定位螺栓；10、第一关节轴承；11、第二关节轴承；12、拉杆套；14、左螺纹螺母；15、右螺纹螺母；16、关节球座；17、球头；18、球面贴合面；19、减磨损凹槽；20、装配凹槽。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
一种涡轮内外机匣的传力结构，用于连接航空发动机的内机匣与外机匣，如图2-4所示，包括外机匣安装件、内机匣安装件和中间连接件；外机匣安装件与外机匣相连，内机匣安装件与内机匣相连，中间连接件设于外机匣安装件和内机匣安装件之间。外机匣安装件、内机匣安装件和中间连接件均有多组并沿着内外机匣的周向间隔均匀设置。
中间连接件包括第一关节轴承10、第二关节轴承11和拉杆套12。第一关节轴承10和第二关节轴承11的一端为圆柱形、另一端为圆环形，拉杆套12的内部为螺纹结构，并且拉杆套12的内部两端分别开设有不同方向的螺纹。拉杆套12设于第一关节轴承10和第二关节轴承11之间，第一关节轴承10与第二关节轴承11结构相同并且第一关节轴承10和第二关节轴承11通过拉杆套12相互对称设置。第一关节轴承10和第二关节轴承11均包括关节球座16和球头17，球头17共有两组并且两组球头17分别与外机匣安装件和内机匣安装件转动连接。
关节球座16一端设有螺纹，关节球座16一端与球头17球铰接、另一端通过螺纹与拉杆套12螺纹连接；两个关节球座16分别与拉杆套12的两端螺纹连接，并且两个关节球座16上的螺纹规格相同、方向相反。
装配时先将第一关节轴承10和第二关节轴承11与拉杆套12螺纹连接，而后将第一关节轴承10与外机匣安装件相连、第二关节轴承11与内机匣安装件相连，转动拉杆套12，由于第一关节轴承10和第二关节轴承11上分别设有不同旋向的螺纹，正向转动拉杆套12时，第一关节轴承10和第二关节轴承11相向移动，对内机匣和外机匣之间提供拉应力；反向转动拉杆套12时，第一关节轴承10和第二关节轴承11反向移动，提供压应力。
通过调节第一关节轴承10和第二关节轴承11的相对距离，从而调节内机匣与外机匣之间的相对位置、同心度和拉杆预紧力，有利于提高工作状态周向传力一致性。内外机匣同心度较高同时有利于减少磨损、提高寿命。
第一关节轴承10和第二关节轴承11的相对距离应根据内外机匣冷态尺寸和热态尺寸变形差进行设计，保证拉杆工作时处于拉应力状态，且周向应力均匀，冷热态内外机匣同心度小于0.5。
如图5所示，优选地，拉杆套12的中部沿周向开设有多个平面，用于装配工具旋拧使用。
优选地，第一关节轴承10上螺纹连接有左螺纹螺母14，第二关节轴承11上螺纹连接有右螺纹螺母15，左螺纹螺母14和右螺纹螺母15能够分别拧紧于拉杆套12的两端。当对内外机匣的同心度进行调节时，将右螺纹螺母15与左螺纹螺母14与拉杆套12分离；当同心度调节完成后，通过在拉杆套12的两端拧紧左螺纹螺母14和右螺纹螺母15，对拉杆套12进行限位，保证中间连接件工作的稳定性。
结合图6，优选地，关节球座16的圆环一端内部开设有与球头17配合的内孔，球头17内设有球面贴合面18、减磨损凹槽19和装配凹槽20，球面贴合面18为与球头17外表面相适配的圆环面，球面贴合面18与球头17小间隙配合，便于球头17移动；减磨损凹槽19开设于球面贴合面18内部并且减磨损凹槽19为整圈或非整圈结构，用于减少与球头17的贴合面积，减少构件磨损；装配凹槽20共有两组并且均设于内孔的一侧侧壁面上，两组装配凹槽20呈180°设置，装配凹槽20为圆弧结构，装配凹槽20的圆柱面尺寸与球头17外径一致，并且装配凹槽20与球头17之间采用小间隙配合，装配凹槽20的宽度与球头17基本一致，设计小间隙便于装配，将球头17竖直装配入装配凹槽20后，再转动球头17，使其平面和关节球座16的平面平行。
优选地，外机匣安装件包括外机匣安装双耳6和外机匣定位螺栓8，外机匣定位螺栓8沿航空发动机的轴向安装于外机匣安装双耳6内；内机匣安装件与外机匣安装件沿航空发动机的径向对应设置，内机匣安装件包括内机匣安装双耳7和内机匣定位螺栓9，内机匣定位螺栓9沿航空发动机的轴向安装于内机匣安装双耳7内；两组球头17分别转动连接于外机匣定位螺栓8和内机匣定位螺栓9上。
通过设置外机匣定位螺栓8与第一关节轴承10转动连接，内机匣定位螺栓9与第二关节轴承11转动连接，当内机匣与外机匣之间发生相对的转动时，两组关节轴承分别在外机匣定位螺栓8和内机匣定位螺栓9之间相对转动，即可实现周向的浮动，同时由于球头17为球形件，无论是受到径向力还是各方向的扭矩时，球头17部位均能够有效的承力，而不会发生形变，保证高精度装配要求下的传力，同时磨损较小。
优选地，球头17的直径与内机匣定位螺栓9或外机匣定位螺栓8的直径相同，保证球头17与内机匣定位螺栓9或外机匣定位螺栓8之间配合稳定；球头17设于内机匣安装双耳7或外机匣安装双耳6之间并且球头17与内机匣安装双耳7或外机匣安装双耳6的侧壁之间均有间隙，以满足内外机匣之间的轴向浮动。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种涡轮内外机匣的传力结构，其特征在于：包括外机匣安装件、内机匣安装件和中间连接件；所述外机匣安装件与外机匣相连，所述内机匣安装件与内机匣相连，所述中间连接件设于外机匣安装件和内机匣安装件之间；
所述中间连接件包括第一关节轴承(10)、第二关节轴承(11)和拉杆套(12)；所述拉杆套(12)设于第一关节轴承(10)和第二关节轴承(11)之间，所述第一关节轴承(10)与第二关节轴承(11)结构相同并且第一关节轴承(10)和第二关节轴承(11)通过拉杆套(12)相互对称设置；所述第一关节轴承(10)和第二关节轴承(11)均包括关节球座(16)和球头(17)，所述球头(17)共有两组并且两组球头(17)分别与外机匣安装件和内机匣安装件转动连接；
所述关节球座(16)一端设有螺纹，所述关节球座(16)一端与球头(17)球铰接、另一端通过螺纹与拉杆套(12)螺纹连接；所述拉杆套(12)的内部两端分别开设有不同方向的螺纹，两个关节球座(16)分别与拉杆套(12)的两端螺纹连接，并且两个关节球座(16)上的螺纹方向相反。
2.如权利要求1所述的涡轮内外机匣的传力结构，其特征在于：所述外机匣安装件包括外机匣安装双耳(6)和外机匣定位螺栓(8)，所述外机匣定位螺栓(8)沿航空发动机的轴向安装于外机匣安装双耳(6)内；
所述内机匣安装件与外机匣安装件沿航空发动机的径向对应设置，所述内机匣安装件包括内机匣安装双耳(7)和内机匣定位螺栓(9)，所述内机匣定位螺栓(9)沿航空发动机的轴向安装于内机匣安装双耳(7)内；
两组所述球头(17)分别转动连接于外机匣定位螺栓(8)和内机匣定位螺栓(9)上。
3.如权利要求2所述的涡轮内外机匣的传力结构，其特征在于：所述球头(17)的直径与内机匣定位螺栓(9)或外机匣定位螺栓(8)的直径相同，所述球头(17)设于内机匣安装双耳(7)或外机匣安装双耳(6)之间并且球头(17)与内机匣安装双耳(7)或外机匣安装双耳(6)的侧壁之间均有间隙。
4.如权利要求1所述的涡轮内外机匣的传力结构，其特征在于：所述关节球座(16)内开设有与球头(17)配合的内孔，所述球头(17)内设有球面贴合面(18)、减磨损凹槽(19)和装配凹槽(20)，所述球面贴合面(18)与球头(17)间隙配合，所述减磨损凹槽(19)开设于球面贴合面(18)内部并且减磨损凹槽(19)为整圈或非整圈结构，所述装配凹槽(20)设于内孔的一侧，所述装配凹槽(20)为圆弧结构，所述装配凹槽(20)的圆柱面尺寸与球头(17)外径一致。
5.如权利要求1所述的涡轮内外机匣的传力结构，其特征在于：所述第一关节轴承(10)上螺纹连接有左螺纹螺母(14)，所述第二关节轴承(11)上螺纹连接有右螺纹螺母(15)，所述左螺纹螺母(14)和右螺纹螺母(15)能够分别拧紧于拉杆套(12)的两端。
6.如权利要求1所述的涡轮内外机匣的传力结构，其特征在于：所述拉杆套(12)的中部沿周向开设有多个平面。
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