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CN111396441B - 一种从中部供油的高速传动轴 - Google Patents

一种从中部供油的高速传动轴 Download PDF

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Abstract

本发明涉及传动轴的供油技术领域，具体是一种从中部供油的高速传动轴，用于解决现有技术中传动轴不能内部供油且两端传递扭矩的问题。本发明包括安装在安装体内的传动轴前段和传动轴后段，所述传动轴后段包括中心细轴和空心轴，所述中心细轴的一端与传动轴前段连接，另一端延伸至空心轴内并通过多根径向连杆与空心轴连接，相邻两个所述径向连杆间留有供油通道，所述安装体内开有与供油通道连通的燃油通道。本发明中流体通过燃油通道进入空心轴内，再通过供油通道流出，且该传动轴分为传动轴前段和传动轴后段，传动轴后段包括中心细轴和空心轴，因此该传动轴能内部供油且两端可以传递扭矩，具有加工方便、不易堵塞的优点。

Description

一种从中部供油的高速传动轴
技术领域
本发明涉及传动轴的供油技术领域，更具体的是涉及一种从中部供油的高速传动轴。
背景技术
与常规的离心喷嘴等燃油雾化装置相比，离心甩油盘具有燃油的雾化质量优良、供油压力低、加工方便、不易堵塞等优点，因而在中小型航空发动机上得到了广泛应用。
离心甩油盘一般固定在发动机转子上，在发动机工作时，随同转子一同转动。甩油盘中燃油的雾化主要依赖高速旋转时燃油承受的离心力而形成的压力，当甩油盘结构确定后该压力随甩油盘转速而改变，燃油的雾化质量主要取决于甩油盘转速。由于甩油盘产生的离心力很大，燃油的黏性影响很小，故可以使用煤油、柴油甚至于重油和原油等各种各样的燃料。
轴内供油管就是与甩油盘搭配使用的一种零件，将燃油从发动机静止的燃油管路中引入到发动机主轴内，燃油从甩油盘的中心甩出，自然形成较好的雾化效果，免去了一般燃油雾化喷嘴所需的高压燃油条件，这种形式的燃油可以采用低压供油方式。
但是由于轴内供油管高速旋转产生的离心力，燃油无法从轴上径向开孔直接进入，任何模式的径向开孔都会将燃油甩出。由于轴两端均有负载，只能采用单轴直连的形式，无法采用双层中空结构导出供油管，燃油从轴外部进入轴内部只能从轴端面进入，消除离心力的影响。
所以轴内供油管一端只能与静止件相连，无法向两端同时传递扭矩，轴系要增加转子部件只能从中间插入，导致轴内供油管显著加长，无论是对零件加工难度还是轴系工作稳定性都会产生不利影响。综上，我们迫切的需要一种能内部供油且两端可以传递扭矩的传动轴。
发明内容
基于以上问题，本发明提供了一种从中部供油的高速传动轴，用于解决现有技术中传动轴不能内部供油且两端传递扭矩的问题。本发明中流体通过燃油通道进入空心轴内，再通过供油通道流出，且该传动轴分为传动轴前段和传动轴后段，传动轴后段包括中心细轴和空心轴，因此该传动轴能内部供油且两端可以传递扭矩，具有加工方便、不易堵塞的优点。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种从中部供油的高速传动轴，包括安装在安装体内的传动轴前段和传动轴后段，所述传动轴后段包括中心细轴和空心轴，所述中心细轴的一端与传动轴前段连接，另一端延伸至空心轴内并通过多根径向连杆与空心轴连接，相邻两个所述径向连杆间留有供油通道，所述安装体内开有与供油通道连通的燃油通道。
工作原理：当流体如燃油从燃油通道进入时，会先流到中心细轴处，由于中心细轴旋转可以使流体进入中心细轴中，且在空心轴的带动下流体会随着空心轴旋转，并通过径向连杆间的供油通道流出，因此该传动轴能内部供油且两端可以传递扭矩，具有加工方便、不易堵塞的优点。
作为一种优选的方式，所述中心细轴与安装体间形成环形涡流区域，所述中心细轴与空心轴间形成环形预旋通道，所述环形预旋通道可对流体进行预旋。
作为一种优选的方式，多根所述径向连杆沿空心轴的径向均匀的连接在中心细轴和空心轴间，所述径向连杆上开有多个轴向小孔。
作为一种优选的方式，所述供油通道呈扇形。
作为一种优选的方式，所述空心轴内连接有与供油通道连通的轴内供油管，所述轴内供油管连接有甩油盘。
作为一种优选的方式，所述轴内供油管包括相互连接的前供油管和后供油管，所述前供油管延伸至空心轴内并通过胶圈与空心轴连接，所述后供油管与甩油盘连接。
作为一种优选的方式，所述空心轴的外表面上还设有套齿，所述套齿上安装有气压机转子，所述传动轴前段连接有电机。
作为一种优选的方式，所述传动轴前段与安装体间设有前密封机构，所述传动轴后段与安装体间设有后密封机构。
作为一种优选的方式，所述前密封机构包括安装在传动轴前段与安装体间的前石墨封油圈，所述前石墨封油圈连接有安装在传动轴前段的挡油环，所述挡油环与前石墨封油圈间通过锁紧螺母连接。
作为一种优选的方式，所述后密封机构包括设在空心轴外表面的凸台密封面，所述凸台密封面上安装有后石墨封油圈。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中流体通过燃油通道进入空心轴内，再通过供油通道流出，且该传动轴分为传动轴前段和传动轴后段，传动轴后段包括中心细轴和空心轴，因此该传动轴能内部供油且两端可以传递扭矩，具有加工方便、不易堵塞的优点。
(2)本发明中位于环形涡流区域中的中心细轴外表面较为光滑，这样一方面降低受影响燃油周向速度，另一方面减少受离心甩动影响的燃油，燃油受离心力往外甩动的惯性就能大幅减弱，受影响的燃油量也减少，从而形成一个较稳定的燃油过渡区域，大幅减小了流阻。
(3)本发明中位于环形预旋通道中的中心细轴外表面和空心轴内表面较为粗糙，这样可以对流体如燃油产生一定的预旋，从而降低了燃油与径向连杆之间的周向速度差，使燃油的周向速度在有限轴向空间内迅速提高，从而提高了燃油流通性。
(4)本发明中空心轴和中心细轴间通过径向连杆由径向直连，一方面提高抗扭强度，另一方面呈扇形的供油通道可以形成较大的流通面积；并且在径向连杆上开小的轴向小孔，可以使具有较小速度差的燃油在液体压力作用下通过小孔，在确保径向连杆强度的情况下，最大限度提高燃油的通过能力。
(5)本发明中通过前石墨封油圈和后石墨封油圈对传动轴前段、传动轴后段与安装体间进行密封，石墨密封是一种传统的机械密封手段，在一定预紧力作用下可以在转子和石墨接触端面处密封燃油，采用两个反向的石墨密封结构，将燃油稳定在一个固定的流道内，符合安装客观规律，能够有效防止燃油泄漏。
(6)本发明中在不改变现有轴内供油结构形式的前提下，实现了高速传动轴内部供油以及两端传扭的功能，轴的两端可以较低风险增加转子部件。
(7)本发明中对于整机而言，可改进的范围变大，并且轴内供油管至甩油盘的长度可以大幅缩短，转子系统则可采取整体式铸造方式，成本也比较低，降低了系统的复杂性。
附图说明
图1为本发明的正面剖视结构简图；
图2为本发明传动轴前段和传动轴后段密封时的正面剖视结构简图；
图3为本发明传动轴前段和传动轴后段连接时的正面剖视结构简图；
图4为本发明传动轴前段的正面结构简图；
图5为本发明传动轴后段的正面剖视结构简图；
图6为本发明传动轴后段的左视结构简图；
附图标记：1电机，2传动轴前段，3前密封机构，31锁紧螺母，32挡油环，33前石墨封油圈，4环形涡流区域，5安装体，51燃油通道，6后密封机构，61后石墨封油圈，7空心轴，71凸台密封面，8环形预旋通道，9供油通道，10中心细轴，11甩油盘，12轴内供油管，121前供油管，122后供油管，13套齿，14气压机转子，15径向连杆，151轴向小孔，16胶圈。
具体实施方式
为了本技术领域的人员更好的理解本发明，下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
如图1所示，一种从中部供油的高速传动轴，包括安装在安装体5内的传动轴前段2和传动轴后段，传动轴后段包括中心细轴10和空心轴7，中心细轴10的一端与传动轴前段2连接，另一端延伸至空心轴7内并通过多根径向连杆15与空心轴7连接，相邻两个径向连杆15间留有供油通道9，安装体5内开有与供油通道9连通的燃油通道51。
工作原理：当流体如燃油从燃油通道51进入时，会先流到中心细轴10处，由于中心细轴10旋转可以使流体进入中心细轴10中，且在空心轴7的带动下，流体会随着空心轴7旋转，并通过径向连杆15间的供油通道9流出，因此该传动轴能内部供油且两端可以传递扭矩，具有加工方便、不易堵塞的优点。
实施例2：
如图1-6所示，在上述实施例的基础上，本实施例给出了该传动轴更加具体的一种优选结构，即中心细轴10与安装体5间形成环形涡流区域4，中心细轴10与空心轴7间形成环形预旋通道8，环形预旋通道8可对流体进行预旋。
位于环形涡流区域4中的中心细轴10外表面较为光滑，这样一方面降低对燃油周向速度的影响，另一方面减少受离心甩动影响的燃油，燃油受离心力往外甩动的惯性就能大幅减弱，受影响的燃油量也减少，从而形成一个较稳定的燃油过渡区域，大幅减小了流阻。位于环形预旋通道8中的中心细轴10外表面和空心轴7内表面较为粗糙，这样可以对流体如燃油产生一定的预旋，从而降低了燃油与径向连杆15之间的周向速度差，使燃油的周向速度在有限轴向空间内迅速提高，从而提高了燃油流通性。
优选的，多根径向连杆15沿空心轴7的径向均匀的连接在中心细轴10和空心轴7间，径向连杆15上开有多个轴向小孔151，供油通道9呈扇形。空心轴7和中心细轴10间通过径向连杆15由径向直连，一方面提高抗扭强度，另一方面呈扇形的供油通道9可以形成较大的流通面积；并且在径向连杆15上开小的轴向小孔151，可以使具有较小速度差的燃油在液体压力作用下通过小孔，在确保径向连杆15强度的情况下，最大限度提高燃油的通过能力。
优选的，空心轴7内连接有与供油通道9连通的轴内供油管12，轴内供油管12连接有甩油盘11。燃油经过安装体5内部的燃油通道51，到达传功轴后段的中心细轴10处后，形成环形涡流区域4。然后经过预旋通道、供油通道9和轴向小孔151，继续向后流入轴内供油管12，轴内供油管12后端与甩油盘11焊接在一起，燃油最终到达甩油盘11甩出、雾化、燃烧。
优选的，轴内供油管12包括相互连接的前供油管121和后供油管122，前供油管121延伸至空心轴7内并通过胶圈16与空心轴7连接，后供油管122与甩油盘11连接，这样空心轴7与轴内供油管12间的密封性更好。
优选的，空心轴7的外表面上还设有套齿13，套齿13上安装有气压机转子14，传动轴前段2连接有电机1。压气机转子通过套齿13结构传递发动机扭矩给空心轴7，空心轴7通过径向连杆15传递扭矩给中心细轴10，传动轴前段2再将扭矩传递给电机1。
对传动轴前段2和传动轴后段的加工如下：传动轴前段2和传动轴后段均采用棒料加工，采用机加方式将传动轴前段2主要外形尺寸加工出来，左端加工出电机1轴配合套齿13，右端将细轴连接盲孔钻出；采用机加方式将传动轴后段主要外形尺寸加工出来，一端车出环形槽，加工出细轴端，然后两端钻孔加工出空心轴7，一端钻圆孔，另一端钻环孔，薄壁剩下4毫米时，钻四个扇形通孔，加工出径向连杆15结构，并在多根径向连杆15上各开多个直径1毫米的小孔；然后将中心细轴10插入传动轴前段2对应的盲孔位置，采用焊接方式将两者连接在一起。
其余部分与实施例1相同，故在此不作赘述。
实施例3：
如图1-2所示，在上述实施例1-2的基础上，本实施例给出了传动轴前段和传动轴后段与安装体间的一种优选密封结构，即传动轴前段2与安装体5间设有前密封机构3，传动轴后段与安装体5间设有后密封机构6。前密封机构3包括安装在传动轴前段2与安装体5间的前石墨封油圈33，前石墨封油圈33连接有安装在传动轴前段2的挡油环32，挡油环32与前石墨封油圈33间通过锁紧螺母31连接；后密封机构6包括设在空心轴7外表面的凸台密封面71，凸台密封面上安装有后石墨封油圈61。
本实施例中：前石墨封油圈33和后石墨封油圈61均是预先安装在安装体5内，这个安装体5可以是压气机机匣，由于发动机是从左往右安装，与后石墨密封圈能够顺势压紧空心轴7的凸台密封面71完成端面密封；前石墨封油圈33与挡油环32形成动静配合面，为方便安装检测，最后安装锁紧螺母31压紧形成端面密封。
通过前石墨封油圈33和后石墨封油圈61对传动轴前段2、传动轴后段与安装体5间进行密封，石墨密封是一种传统的机械密封手段，在一定预紧力作用下可以在转子和石墨接触端面处密封燃油，采用两个反向的石墨密封结构，将燃油稳定在一个固定的流道内，符合安装客观规律，能够有效防止燃油泄漏。
其余部分与实施例1-2相同，故在此不作赘述。
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种从中部供油的高速传动轴，其特征在于：包括安装在安装体(5)内的传动轴前段(2)和传动轴后段，所述传动轴后段包括中心细轴(10)和空心轴(7)，所述中心细轴(10)的一端与传动轴前段(2)连接，另一端延伸至空心轴(7)内并通过多根径向连杆(15)与空心轴(7)连接，相邻两个所述径向连杆(15)间留有供油通道(9)，所述安装体(5)内开有与供油通道(9)连通的燃油通道(51)；所述中心细轴(10)与安装体(5)间形成环形涡流区域(4)，所述中心细轴(10)与空心轴(7)间形成环形预旋通道(8)，所述环形预旋通道(8)可对流体进行预旋。
2.根据权利要求1所述的一种从中部供油的高速传动轴，其特征在于：多根所述径向连杆(15)沿空心轴(7)的径向均匀的连接在中心细轴(10)和空心轴(7)间，所述径向连杆(15)上开有多个轴向小孔(151)。
3.根据权利要求2所述的一种从中部供油的高速传动轴，其特征在于：所述供油通道(9)呈扇形。
4.根据权利要求2所述的一种从中部供油的高速传动轴，其特征在于：所述空心轴(7)内连接有与供油通道(9)连通的轴内供油管(12)，所述轴内供油管(12)连接有甩油盘(11)。
5.根据权利要求4所述的一种从中部供油的高速传动轴，其特征在于：所述轴内供油管(12)包括相互连接的前供油管(121)和后供油管(122)，所述前供油管(121)延伸至空心轴(7)内并通过胶圈(16)与空心轴(7)连接，所述后供油管(122)与甩油盘(11)连接。
6.根据权利要求2所述的一种从中部供油的高速传动轴，其特征在于：所述空心轴(7)的外表面上还设有套齿(13)，所述套齿(13)上安装有气压机转子(14)，所述传动轴前段(2)连接有电机(1)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种从中部供油的高速传动轴，其特征在于：所述传动轴前段(2)与安装体(5)间设有前密封机构(3)，所述传动轴后段与安装体(5)间设有后密封机构(6)。
8.根据权利要求7所述的一种从中部供油的高速传动轴，其特征在于：所述前密封机构(3)包括安装在传动轴前段(2)与安装体(5)间的前石墨封油圈(33)，所述前石墨封油圈(33)连接有安装在传动轴前段(2)的挡油环(32)，所述挡油环(32)与前石墨封油圈(33)间通过锁紧螺母(31)连接。
9.根据权利要求7所述的一种从中部供油的高速传动轴，其特征在于：所述后密封机构(6)包括设在空心轴(7)外表面的凸台密封面(71)，所述凸台密封面(71)上安装有后石墨封油圈(61)。
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