CN215058832U - 一种航空用转子发动机的组合型偏心轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种航空用转子发动机的组合型偏心轴，包括发动机的主轴、偏心轴颈轴套、前轴颈轴套和后轴颈轴套，所述偏心轴颈轴套套设在主轴的偏心轴颈上，所述前轴颈轴套套设在偏心轴颈前端的前轴颈上，后轴颈轴套套设在偏心轴颈后端的后轴颈上，主轴和轴套可以使用不同的材料，主轴采用轻质合金，轴套采用高强度合金，使得该偏心轴的强度既满足要求，重量相比原来的偏心轴又大幅度的降低；使用时，可以更换主轴和轴套不同的材质组合，降低整机重量，而功率影响较小，从而提高功重比；轴套可以在损坏之后拆卸，可以提高轴的寿命；轴套的设置可以减少表面处理工艺，具有结构简单、拆装便捷、易于实现及成本低廉的特点。

Description

一种航空用转子发动机的组合型偏心轴

技术领域

本实用新型属于转子发动机技术领域，具体涉及一种航空用转子发动机的组合型偏心轴。

背景技术

随着无人机的不断小型化和集群化，对于航空发动机功重比的需求越来越高；转子发动机本身功率大，结构简单，体积小，适合用于无人机；但是，由于转子发动机的研究作为汽车动力或者地面发电机的比较多，无人机的应用很少，现阶段的转子发动机重量较大，很难满足航空发动机高功重比长航时的要求；在提高推重比方面，可以减轻主要部件的重量，但是单纯对主要部件的进行轻质合金换材，会造成强度降低，摩擦磨损加大，燃烧效率降低等一些问题，降低发动机的机械效率，引起一系列问题；

作为转子发动机主要旋转部件的偏心轴，其受力复杂且多变，对结构的强度、刚度等要求比较高；为了满足轴的强度要求，现阶段的转子发动机偏心轴普遍都是采用传统的钢结构，其重量很大；而轴的重量增加同时也会增加前后平衡重，转子等其他部件的重量，造成整机的重量增加；另外，为了提高耐磨性和耐高温性，有些会在轴的表面进行热处理、镀膜、加涂层等，大大增加了工艺难度和处理的复杂性；且在现有转子发动机的偏心轴中，基本都采取一体化铸造，在中间开孔和偏心轴颈处设置减重孔，但加工难度大，仍然十分笨重。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种航空用转子发动机的组合型偏心轴，

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种航空用转子发动机的组合型偏心轴，包括发动机的主轴、偏心轴颈轴套、前轴颈轴套和后轴颈轴套，所述偏心轴颈轴套套设在主轴的偏心轴颈上，所述前轴颈轴套套设在偏心轴颈前端的前轴颈上，后轴颈轴套套设在偏心轴颈后端的后轴颈上。

优选的，所述的偏心轴颈设置在主轴的中间，且在偏心轴颈上开设有减重孔。

优选的，所述的主轴为空心轴，在主轴内设置有减重润滑空腔。

优选的，所述的偏心轴颈轴套、前轴颈轴套、后轴颈轴套的厚度分别为偏心轴颈、前轴颈和后轴颈半径的1/10，长度和各轴颈保持一致。

优选的，所述的偏心轴颈轴套、前轴颈轴套和后轴颈轴套均通过销钉与主轴连接。

优选的，所述的偏心轴颈轴套、前轴颈轴套、后轴颈轴套与偏心轴颈、前轴颈和后轴颈之间采用螺纹连接，且其侧面仍采用销钉固定。

优选的，所述的偏心轴颈轴套与偏心轴颈、前轴颈轴套与前轴颈、后轴颈轴套与后轴颈均为过盈配合，且公差范围在0.05～0.1mm之间。

优选的，所述的偏心轴颈轴套与偏心轴颈、前轴颈轴套与前轴颈、后轴颈轴套与后轴颈上均对应设置有两排螺孔，且在螺孔内内置螺钉，将轴套与主轴的三个轴颈分别连接。

优选的，所述的偏心轴颈轴套与偏心轴颈、前轴颈轴套与前轴颈、后轴颈轴套与后轴颈均通过平键连接。

优选的，所述的主轴使用轻质合金材料；所述偏心轴颈轴套、前轴颈轴套和后轴颈轴套均采用耐磨、高强度的合金材料。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开了一种航空用转子发动机的组合型偏心轴，与现有技术相比，本实用新型的改进之处在于：

(1)本实用新型设计了一种航空用转子发动机的组合型偏心轴，本偏心轴通过更换主轴和轴套不同的材质组合，可以同时达到减轻轴的重量和提高轴的强度以及耐磨性的要求，降低了轴的重量，从而降低了整机的重量，而整机的功率影响较小，提高了整机的功重比；

(2)本偏心轴可以对所设置的轴套进行更换，在某一轴套损坏的时候，可以只更换这个轴套，其他轴套还可以正常使用，在一定程度上提高偏心轴的使用寿命，提升偏心轴的适配性，便于实现偏心轴结构的装配；

(3)本偏心轴只对结构上做了一些改进，增加了轴套，制造工艺简单，可以省去表面处理工艺，降低了加工难度和制造成本，具有结构简单、拆装便捷、易于实现及成本低廉的优点。

附图说明

图1为本实用新型转子发动机的组合型偏心轴的主视图。

图2为本实用新型转子发动机的组合型偏心轴的结构示意图。

图3为本实用新型偏心轴主轴的结构示意图。

图4为本实用新型实施例1转子发动机的组合型偏心轴的剖视图。

图5为本实用新型实施例1轴套和销钉的结构示意图。

图6为本实用新型实施例3前轴颈轴套的结构示意图。

图7为本实用新型实施例5组合型偏心轴的主视图。

其中：1.主轴，11.偏心轴颈，12.减重孔，13.减重润滑空腔，2.偏心轴颈轴套，3.前轴颈轴套，4.后轴颈轴套，5.销钉，6.过渡段。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的描述。

实施例1：本实施例涉及一种组合型偏心轴，该偏心轴应用于转子发动机中，作为主要旋转部件，它与往复式发动机的曲轴作用一样，都将机械功以扭矩的形式输出。

参照附图1-5所示的一种航空用转子发动机的组合型偏心轴，包括发动机的主轴1、偏心轴颈轴套2、前轴颈轴套3和后轴颈轴套4，所述偏心轴颈轴套2套设在主轴1的偏心轴颈11上，所述前轴颈轴套3套设在偏心轴颈11前端的前轴颈上，后轴颈轴套4套设在偏心轴颈11后端的后轴颈上，在使用时，在所述偏心轴颈轴套2上安装有偏心轴颈轴承，在前轴颈轴套3和后轴颈轴套4上均安装有主轴颈轴承。

优选的，所述的主轴1主要由五段组成，包括前端连接部、前轴颈、偏心轴颈11、后轴颈和后端连接部，其中所述偏心轴颈11设置于主轴1的中间，且在偏心轴颈11上开设有减重孔12，用来减轻轴的减重。

优选的，所述的主轴1为空心轴，在主轴1内设置有减重润滑空腔13，所述减重润滑空腔13可以作为油路，起到润滑和减重的作用。

优选的，所述的偏心轴颈轴套2、前轴颈轴套3、后轴颈轴套4的厚度分别为偏心轴颈、前轴颈和后轴颈半径的1/10，长度和各轴颈保持一致。

优选的，在所述的偏心轴颈轴套2、前轴颈轴套3、后轴颈轴套4、前轴颈、偏心轴颈11和后轴颈上均开设有连接孔，用于安装定位销钉，保证定位销钉5可以将轴套和轴颈贯穿，将偏心轴颈轴套2、前轴颈轴套3和后轴颈轴套4均通过销钉5与主轴1连接，切为保证连接质量，将销钉5的外端与轴颈侧面焊接连接。

优选的，所述的偏心轴颈轴套2、前轴颈轴套3、后轴颈轴套4与偏心轴颈11、前轴颈和后轴颈之间可采用螺纹连接，且其侧面仍采用销钉5固定。

使用时，由于偏心轴上安装着前后平衡重、飞轮、转子等旋转零件，主要受力是因为前、后主轴颈上安装有前、后主轴颈轴承，承受着气体压力；偏心轴颈11上安装着偏心轴颈轴承，承受着气体压力和转子的惯性离心力；组合型偏心轴在轴颈与轴承之间增加了一个轴套，将轴承的力首先传递给轴套，轴套的材料可以选用结构强度高，密度较重的高强度合金钢，能够满足载荷的强度要求；由于轴套是最直接的承力部件，因此轴套是最容易被破坏的；在轴套破坏时，轴套与轴颈之间是螺纹连接或者螺钉固定，利于拆卸与更换，而主轴1可以继续使用，提高了整个轴的使用寿命；

另外，为了确保偏心轴的可靠性和耐久性，在结构上，为改善偏心轴过渡段、肩部和危险段的应力集中，将此部分做的圆滑，便于过渡；轴套与轴颈连接要牢固，材料配合要考虑材料各自的热膨胀系数，避免因轴颈膨胀而崩坏轴套；

上述实施例中，该转子发动机的组合型偏心轴的装配过程为：在主轴偏心轴颈和两个前后轴颈处分别拧上相对应的轴套，然后钉入定位销钉5，在侧面进行点焊，防止轴套与轴颈分离。

实施例2：与实施例1不同的是，将实施例1所述的定位销钉5去掉，偏心轴颈轴套2、前轴颈轴套3、后轴颈轴套4与偏心轴颈11、前轴颈和后轴颈之间的螺纹也去掉，同时偏心轴颈轴套2与偏心轴颈11、前轴颈轴套3与前轴颈、后轴颈轴套4与后轴颈之间均采用过盈配合，公差范围在0.05～0.1mm；偏心轴的其它部分及其工作原理，均与实施例1相同。

实施例3：如图6所示，与实施例1不同的是，将实施例1所述的定位销钉5去掉，偏心轴颈轴套2、前轴颈轴套3、后轴颈轴套4与偏心轴颈11、前轴颈和后轴颈之间的螺纹也去掉，在偏心轴颈轴套2与偏心轴颈11、前轴颈轴套3与前轴颈、后轴颈轴套4与后轴颈上均对应设置两排螺孔，且在螺孔内内置螺钉，用来对轴套起到固定作用，螺钉头部应该轴套的外表面位于同一个平面，避免螺钉头部突出影响轴承的安装；这样设置，可以在任意轴套损坏后进行更换，也可适用于不同燃烧环境下，轴套使用不同材料时的更换；偏心轴的其它部分及其工作原理，均与实施例1相同。

实施例4：与实施例1不同的是，将实施例1所述的定位销钉5去掉，在偏心轴颈轴套2与偏心轴颈11、前轴颈轴套3与前轴颈、后轴颈轴套4与后轴颈均实施平键连接；偏心轴的其它部分及其工作原理，均与实施例1相同。

实施例5：如图7所示，多缸发动机由于有多个缸体和转子，因此需要对应的过个偏心轴颈，因此在偏心轴的设计中，需要在主轴1上设置多个偏心轴颈和偏心轴颈轴套，偏心轴的其它部分及其工作原理，均与实施例1相同。

如上实施例1-5所述的航空用转子发动机的组合型偏心轴中，所述的主轴1使用轻质合金材料制成，比如钛合金，铝合金等，与铸铁相比，其重量可降低40～60％；所述偏心轴颈轴套2、前轴颈轴套3和后轴颈轴套4采用耐磨、高强度的合金材料制成，如球墨铸铁，在旋转过程中提高与转子之间的耐磨性，减少摩擦损失。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种航空用转子发动机的组合型偏心轴，其特征在于：包括发动机的主轴(1)、偏心轴颈轴套(2)、前轴颈轴套(3)和后轴颈轴套(4)，所述偏心轴颈轴套(2)套设在主轴(1)的偏心轴颈(11)上，所述前轴颈轴套(3)套设在偏心轴颈(11)前端的前轴颈上，后轴颈轴套(4)套设在偏心轴颈(11)后端的后轴颈上。

2.根据权利要求1所述的一种航空用转子发动机的组合型偏心轴，其特征在于：所述的偏心轴颈(11)设置在主轴(1)的中间，且在偏心轴颈(11)上开设有减重孔(12)。

3.根据权利要求1所述的一种航空用转子发动机的组合型偏心轴，其特征在于：所述的主轴(1)为空心轴，在主轴(1)内设置有减重润滑空腔(13)。

4.根据权利要求1所述的一种航空用转子发动机的组合型偏心轴，其特征在于：所述的偏心轴颈轴套(2)、前轴颈轴套(3)、后轴颈轴套(4)的厚度分别为偏心轴颈、前轴颈和后轴颈半径的1/10，长度和各轴颈保持一致。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种航空用转子发动机的组合型偏心轴，其特征在于：所述的偏心轴颈轴套(2)、前轴颈轴套(3)和后轴颈轴套(4)均通过销钉(5)与主轴(1)连接。

6.根据权利要求5所述的一种航空用转子发动机的组合型偏心轴，其特征在于：所述的偏心轴颈轴套(2)、前轴颈轴套(3)、后轴颈轴套(4)与偏心轴颈(11)、前轴颈和后轴颈之间采用螺纹连接，且其侧面仍采用销钉(5)固定。

7.根据权利要求1-4任一项所述的一种航空用转子发动机的组合型偏心轴，其特征在于：所述的偏心轴颈轴套(2)与偏心轴颈(11)、前轴颈轴套(3)与前轴颈、后轴颈轴套(4)与后轴颈均为过盈配合，且公差范围在0.05～0.1mm之间。

8.根据权利要求1-4任一项所述的一种航空用转子发动机的组合型偏心轴，其特征在于：所述的偏心轴颈轴套(2)与偏心轴颈(11)、前轴颈轴套(3)与前轴颈、后轴颈轴套(4)与后轴颈上均对应设置有两排螺孔，且在螺孔内内置螺钉，将轴套与主轴的三个轴颈分别连接。

9.根据权利要求1-4任一项所述的一种航空用转子发动机的组合型偏心轴，其特征在于：所述的偏心轴颈轴套(2)与偏心轴颈(11)、前轴颈轴套(3)与前轴颈、后轴颈轴套(4)与后轴颈均通过平键连接。

10.根据权利要求1-4任一项所述的一种航空用转子发动机的组合型偏心轴，其特征在于：所述的主轴(1)使用轻质合金材料；所述偏心轴颈轴套(2)、前轴颈轴套(3)和后轴颈轴套(4)均采用耐磨、高强度的合金材料。

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