CN205806018U - 一种机匣连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机匣连接结构，涉及压气机技术领域。所述机匣连接结构包含第一半机匣(1)、第二半机匣(2)、螺栓套筒(3)及螺栓螺母组件(4)；所述第一半机匣(1)与所述第二半机匣(2)通过所述螺栓螺母组件(4)固定连接，形成整个机匣；所述螺栓套筒(3)套设在所述螺栓螺母组件(4)的螺栓上。本实用新型的优点在于：本实用新型的通过增加螺栓套筒，加长了连接螺栓的长度，降低了螺栓的刚度，有利于提高螺栓预紧力，能够对第一半机匣与第二半机匣的连接形成更好的密封。另外，螺栓没有与第一半机匣及第二半机匣的安装边接触，螺栓套筒能够吸收气体泄漏后的热量，减少螺栓热应力，降低螺栓的蠕变速度。

Description

一种机匣连接结构

技术领域

本实用新型涉及压气机技术领域，具体涉及一种机匣连接结构。

背景技术

航空发动机机压气机机匣借助安装边用普通螺栓(靠止口定位或部分精密螺栓定位)联结，其结构形式与螺栓法兰联结结构有相似之处，但又有很大不同，即它没有密封元件—垫片，因此计算方法虽可以借鉴，但必然有其特殊性。压气机机匣内空气温度高达400～500℃，压力为30～40个大气压，如此大的压力和温度条件必然造成安装边接触面气体的泄露。气体泄漏后的热量会影响到机匣的连接螺栓，螺栓热应力会明显地加快螺栓的蠕变速度,影响安装边的密封性能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种机匣连接结构，以解决或至少减轻背景技术中所存在的至少一处的问题。

本实用新型的技术方案是：提供一种机匣连接结构，包含第一半机匣、第二半机匣、螺栓套筒及螺栓螺母组件；所述第一半机匣与所述第二半机匣通过所述螺栓螺母组件固定连接，形成整个机匣；所述螺栓套筒套设在所述螺栓螺母组件的螺栓上。

优选地，所述螺栓套筒安装在所述第一半机匣或第二半机匣上与所述螺栓螺母组件上的螺母相对的一侧。

优选地，每个所述螺栓螺母组件上包含两个所述螺栓套筒，两个所述螺栓套筒分别设置在所述第一半机匣与第二半机匣上安装边的两侧。

优选地，所述第一半机匣与所述第二半机匣的安装边的厚度相同，所述螺栓套筒的轴向长度为第一半机匣的安装边厚度的1～2倍。

优选地，所述螺栓套筒的材料为GH2132。

优选地，所述螺栓套筒的侧壁上径向设置有散热孔。

优选地，所述螺栓螺母组件中螺栓的材料为GH4169。

优选地，所述第一半机匣与所述第二半机匣上的安装边的材料为GH709。

本实用新型的优点在于：本实用新型的通过增加螺栓套筒，加长了连接螺栓的长度，降低了螺栓的刚度，有利于提高螺栓预紧力，能够对第一半机匣与第二半机匣的连接形成更好的密封。另外，螺栓没有与第一半机匣及第二半机匣的安装边接触，螺栓套筒能够吸收气体泄漏后的热量，减少螺栓热应力，降低螺栓的蠕变速度。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的机匣连接装结构的示意图。

图2是螺栓预紧力与机匣内气体泄漏压力的关系图。

其中，1-第一半机匣，2-第二半机匣，3-螺栓套筒，4-螺栓螺母组件。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制。

根据螺栓连接设计准则，我们有下面的计算式：

F0＝F′+C1/(C1+C2)*F

式中，F0为螺栓总拉力，F′为螺栓预紧力，F为工作载荷，C1和C2分别代表螺栓和机匣的刚度。

根据上面的公式，当螺栓的刚度降低时，在保证螺栓所受拉力不变的情况下，可以适当增大螺栓的预紧力。

当采用图1所示的螺栓套筒连接安装边后，螺栓的拧紧力矩可以适当增大,相应的压气机机匣安装边螺栓孔相对脱开位移可以进一步减小，进一步增强了密封性。

根据理论推导,当螺栓和套筒在等截面、同材料、温度相等的情况下,且螺栓套筒与安装边等厚时,螺栓在有套筒时承受的附加热应力仅为无套筒时的1/3,随着套筒长度的增加,螺栓承受的附加热应力将大大降低。但是套筒也不可以太长,否则螺栓会因为高温蠕变需要经常地把紧。

如图2所示，螺栓预紧力越大，发生泄漏时需要的压力越大。由于螺栓预紧力与泄露压力是线性关系，给定内压变化范围时，可以施加最大的螺栓预紧力，直到螺栓的强度极限。

如图1所示，一种机匣连接结构，包含第一半机匣1、第二半机匣2、螺栓套筒3及螺栓螺母组件4；第一半机匣1与第二半机匣2通过螺栓螺母组件4固定连接，形成整个机匣；螺栓套筒3套设在螺栓螺母组件4的螺栓上。

本实用新型的通过增加螺栓套筒3，加长了连接螺栓的长度，降低了螺栓的刚度，有利于提高螺栓预紧力，能够对第一半机匣1与第二半机匣2的连接形成更好的密封。另外，螺栓没有与第一半机匣及第二半机匣的安装边接触，螺栓套筒能够吸收气体泄漏后的热量，减少螺栓热应力，降低螺栓的蠕变速度。

在本实施例中，螺栓套筒3安装在第一半机匣1或第二半机匣2上与螺栓螺母组件4上的螺母相对的一侧。

可以理解的是，每个所述螺栓螺母组件4上还可以包含两个螺栓套筒3，两个螺栓套筒3分别设置在第一半机匣1与第二半机匣2上安装边的两侧。其优点在于，螺栓、螺母均不与第一半机匣及第二半机匣的安装边接触，螺栓套筒3能够吸收气体泄漏后的热量，较少螺栓的热应力，降低螺栓的蠕变速度。

在本实施例中，第一半机匣1与第二半机匣2的安装边的厚度相同，螺栓套筒3的轴向长度为第一半机匣1的安装边厚度的1～2倍。

在本实施例中，螺栓套筒3的材料为GH2132。GH2132高温合金是Fe-25Ni-15Cr基高温合金，加入钼、钛、铝、钒及微量硼综合强化。在650℃以下具有高的屈服强度和持久、蠕变强度，并且具有较好的加工塑性和满意的焊接性能。适合制造在650℃以下长期工作的航空发动机高温承力部件，如涡轮盘、压力机盘、转子叶片和紧固件等。

可以理解的是，螺栓套筒3的侧壁上径向还可以设置有散热孔。其优点在于，机匣内的气体泄漏后的热量可以通过螺栓套筒上的散热孔分散，有利于降低螺栓套筒及螺栓的热应力。

在本实施例中，螺栓螺母组件4中螺栓的材料为GH4169。GH4169合金在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能，650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位，并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能，以及良好的加工性能、焊接性能良好。

在本实施例中，第一半机匣1与第二半机匣2上的安装边的材料为GH709。

本实用新型还通过有限元分析对本技术方案做了验证，如表1所示，

表1中拧紧力矩为24N.m的一列为不带螺栓套筒结构的数据，拧紧力矩为26N.m的一列数据为增加螺栓套筒后的数据，从计算结果可以看出，增加螺栓套筒后，安装边在规定最小拧紧力矩和内外压差作用下，压气机机匣安装边螺栓孔相对脱开位移0.027mm；

在现结构状态下，安装边脱开位移随螺栓拧紧力矩增大而降低。

当采用本实施例的安装边结构后，螺栓的拧紧力矩可以增大,相应的压气机机匣安装边螺栓孔相对脱开位移将进一步减小到0.01mm以下，进一步增强了密封性。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种机匣连接结构，其特征在于：包含第一半机匣(1)、第二半机匣(2)、螺栓套筒(3)及螺栓螺母组件(4)；

所述第一半机匣(1)与所述第二半机匣(2)通过所述螺栓螺母组件(4)固定连接，形成整个机匣；

所述螺栓套筒(3)套设在所述螺栓螺母组件(4)的螺栓上。

2.如权利要求1所述的机匣连接结构，其特征在于：所述螺栓套筒(3)安装在所述第一半机匣(1)或第二半机匣(2)上与所述螺栓螺母组件(4)上的螺母相对的一侧。

3.如权利要求2所述的机匣连接结构，其特征在于：每个所述螺栓螺母组件(4)上包含两个所述螺栓套筒(3)，两个所述螺栓套筒(3)分别设置在所述第一半机匣(1)与第二半机匣(2)上安装边的两侧。

4.如权利要求3所述的机匣连接结构，其特征在于：所述第一半机匣(1)与所述第二半机匣(2)的安装边的厚度相同，所述螺栓套筒(3)的轴向长度为第一半机匣(1)的安装边厚度的1～2倍。

5.如权利要求4所述的机匣连接结构，其特征在于：所述螺栓套筒(3)的材料为GH2132。

6.如权利要求5所述的机匣连接结构，其特征在于：所述螺栓套筒(3)的侧壁上径向设置有散热孔。

7.如权利要求1所述的机匣连接结构，其特征在于：所述螺栓螺母组件(4)中螺栓的材料为GH4169。

8.如权利要求1所述的机匣连接结构，其特征在于：所述第一半机匣(1)与所述第二半机匣(2)上的安装边的材料为GH709。