CN112392939B - 航空发动机传动机构以及航空发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空发动机传动机构以及航空发动机，涉及航空发动机领域，用以优化航空发动机传动机构的性能。该航空发动机传动机构包括第一轴承座、第二轴承座、偏心挡肩、第一轴承、第二轴承以及传动轴。偏心挡肩的第三通孔的圆心相对于偏心挡肩的外轮廓的圆心是偏心的；偏心挡肩安装于第一通孔中。第一轴承的第一外圈的圆心相对于第一内圈的圆心是偏心的；第一外圈安装于第三通孔中。第二轴承包括可转动连接的第二外圈和第二内圈，第二内圈安装于第二通孔中。传动轴的第一端安装于第一内圈的通孔中，传动轴的第二端安装于第二内圈中。上述技术方案，优化了航空发动机传动机构的结构和性能。

Description

航空发动机传动机构以及航空发动机

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，具体涉及一种航空发动机传动机构以及航空发动机。

背景技术

航空发动机是由几万个零件装配而成的、结构复杂、高精密的机械单元，航空发动机较多地采用轴类零件进行传动。轴类零件需要连接穿过两个及以上的轴座，因此对关联轴座孔之间的同心度有极高的精度要求，微小的偏差都会影响航空发动机的可装配性及转动件的动平衡，甚至可能影响航空发动机的安全运转。

通常，航空发动机的关联轴座相隔距离较长且中间经由数个复杂零件相连。因此需要对每个相连零件进行复杂全面的公差链计算，高精度的加工，还需要各类严苛的装配工艺，方能保证两轴座孔之间的同心。或者将零件串联后进行一体加工。不论何种方法均对加工装配工艺提出了极高的要求，极大增加了加工成本。

发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：航空发动机结构庞大复杂，经常存在两个轴座间相隔距离较长且经由数个零件相连，零件各自公差累积后，关联轴孔的轴线同心度存在偏差△δ，为保证孔间的同心度，减小偏差△δ值，需要对每个零件进行公差链计算。精密加工还需要适配相应复杂的装配工艺，成本较高且工艺困难。航空发动机零件往往结构复杂，本身对机床的要求较高，极难实现上述要求。即便如此，偏差△δ依然无法避免，这可能会造成轴无法装配，影响转动轴的动平衡，严重者影响航空发动机的安全运转。

发明内容

本发明提出一种航空发动机传动机构以及航空发动机，用以优化航空发动机传动机构的性能。

本发明提供了一种航空发动机传动机构，包括：

第一轴承座，包括第一通孔；

第二轴承座，包括第二通孔；

偏心挡肩，包括第三通孔，所述第三通孔的圆心相对于所述偏心挡肩的外轮廓的圆心是偏心的；所述偏心挡肩安装于所述第一通孔中；

第一轴承，包括可转动连接的第一外圈和第一内圈，所述第一外圈的圆心相对于所述第一内圈的圆心是偏心的；所述第一外圈安装于所述第三通孔中；

第二轴承，包括可转动连接的第二外圈和第二内圈，所述第二外圈安装于所述第二通孔中；以及

传动轴，第一端安装于所述第一内圈的通孔中，第二端安装于所述第二内圈中。

在一些实施例中，所述第二外圈和所述第二内圈的轴线重合。

在一些实施例中，航空发动机传动机构还包括：

第一止动端盖，与所述第一轴承座固定相连且位于所述偏心挡肩远离所述第二轴承座的一端；所述第一止动端盖包括第一止动结构，所述偏心挡肩的第一端设置有第二止动结构，所述第一止动结构和所述第二止动结构啮合。

在一些实施例中，所述第一止动端盖包括：

安装部，与所述第一轴承座固定相连；以及

止动部，与所述安装部固定相连，且位于所述第一通孔内部；所述第一止动结构设置于所述止动部朝向所述偏心挡肩的端部。

在一些实施例中，所述安装部设置有一圈第一螺孔，所述第一轴承座对应设置有第二螺孔；通过螺栓将所述第一螺孔和所述第二螺孔连接。

在一些实施例中，所述第一止动结构和所述第二止动结构都包括锯齿。

在一些实施例中，所述第三通孔的内壁设置有凸台，所述凸台朝向所述第一轴承的端部设置有第三止动结构，所述第一外圈朝向所述凸台的一端设置有第四止动结构，所述第三止动结构和所述第四止动结构啮合。

在一些实施例中，所述第三止动结构和所述第四止动结构都包括锯齿。

在一些实施例中，航空发动机传动机构还包括：

第二止动端盖，与所述第二轴承座固定相连且位于所述第二轴承远离所述第一轴承座的一端。

在一些实施例中，所述第二止动端盖的内壁和所述传动轴的外壁夹设有密封件。

本发明实施例还提供一种航空发动机，包括本发明任一技术方案所提供的航空发动机传动机构。

上述技术方案，偏心挡肩和第一轴承都是偏心结构，偏心挡肩的第三通孔的圆心距离偏心挡肩的边缘不同位置的径向距离是不同的。在安装时，设定偏心挡肩相对于第一轴承座的第一通孔的位置，就使得偏心挡肩的第三通孔的圆心相对于第一通孔的外轮廓的圆心的位置变化。进一步地，第一轴承的第一内圈和第一外圈相互也是偏心的，那么最终会使得第一轴承的第一内圈相对于第一轴承座的第一通孔的径向距离是可调节的。这种可调节就使得第一轴承座的第一通孔的轴心线和第二轴承轴的第二通孔的轴心线不重合时，可以通过安装时调节偏心挡肩的角度以及第一轴承的安装角度，使得第一轴承的第一内圈的轴心线始终与第二轴承的第二内圈的轴心线重合。上述技术方案，降低了对第一轴承座和第二轴承座的同轴度的加工要求，并且还使得传动轴的安装和使用始终满足要求，优化了航空发动机传动机构的结构和性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一些实施例提供的航空发动机传动机构的立体分解结构示意图；

图2为本发明一些实施例提供的航空发动机传动机构的剖视示意图；

图3为本发明一些实施例提供的航空发动机传动机构的偏心挡肩的立体结构示意图；

图4为本发明一些实施例提供的航空发动机传动机构的第一轴承的立体结构示意图；

图5为本发明一些实施例提供的航空发动机传动机构的第一轴承处的各回转部件相对位置关系示意图；

图6为本发明一些实施例提供的航空发动机传动机构的偏心调节的原理示意图；

图7为本发明一些实施例提供的航空发动机传动机构的偏心调节的一种状态示意图；

图8为本发明一些实施例提供的航空发动机传动机构的偏心调节的另一种状态示意图；

图9为本发明一些实施例提供的航空发动机传动机构的偏心调节的最小调节量的示意图；

图10为本发明一些实施例提供的航空发动机传动机构的偏心调节的最大调节量的示意图。

具体实施方式

下面结合图1～图10对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

参见图1，本发明提供了一种航空发动机传动机构，包括第一轴承座1、第二轴承座2、偏心挡肩3、第一轴承4、第二轴承5以及传动轴6。

第一轴承座1、第二轴承座2作为支撑部件，在传动轴6转动的过程中是固定不动的。

第一轴承座1包括第一通孔11，第二轴承座2包括第二通孔21。传动轴6的第一端通过第一轴承4安装在第一通孔11中，传动轴6的第二端通过第二轴承5安装在第二通孔21中。

考虑到实际情况中，第一轴承座1、第二轴承座2由于加工误差、加工精度以及安装精度等限制，第一通孔11和第二通孔21的轴心线并不完全重合，这可能会造成传动轴6的安装出现问题。本发明上述实施例，为了解决传动轴6在第一通孔11和第二通孔21的轴心线不完全重合情况下的安装问题，将第一端的安装形式具体采用了下述方式：

参见图1，第一轴承座1的第一通孔11中安装有偏心挡肩3。偏心挡肩3包括第三通孔31，第三通孔31的圆心相对于偏心挡肩3的外轮廓的圆心是偏心的，即第三通孔31的圆心与偏心挡肩3的外轮廓的圆心不重合。参见图6所示，偏心挡肩3的外圆轮廓线的圆心为A，偏心挡肩3的第三通孔31的圆心为B。A和B之间具有一定的偏心量ΔL。在偏心挡肩3安装过程中，试着转动偏心挡肩3至合适的位置，然后将偏心挡肩3安装到第一轴承座1的第一通孔11中。偏心挡肩3安装到位后，与第一轴承座1的第一通孔11之间不再存在相对转动，此时圆心A的位置是确定的、并且偏心挡肩3不会随着后续传动轴6的转动而转动。

参见图1，为了更方便地固定偏心挡肩3，航空发动机传动机构还包括第一止动端盖7，第一止动端盖7与第一轴承座1固定相连，并且第一止动端盖7位于偏心挡肩3远离第二轴承座2的一端。第一止动端盖7与第一轴承座1之间夹设有密封垫77。第一止动端盖7包括第一止动结构73，偏心挡肩3的第一端设置有第二止动结构35，第一止动结构73和第二止动结构35啮合。通过第一止动结构73和第二止动结构35啮合，实现安装到位后偏心挡肩3与第一止动端盖7之间相对无转动。另外，由于第一止动端盖7与第一轴承座1是固定的，安装到位后，偏心挡肩3相对于第一轴承座1在周向方向上也是固定的。后文介绍偏心挡肩3在轴向方向上的定位。

参见图1，在一些实施例中，第一止动端盖7包括安装部71以及止动部72，止动部72与安装部71固定相连，两者比如是一体的。安装部71与第一轴承座1固定相连。比如，安装部71设置有一圈第一螺孔75，第一轴承座1对应设置有第二螺孔12。通过螺栓将第一螺孔75和第二螺孔12连接，以实现第一止动端盖7和第一轴承座1固定相连。止动部72位于第一通孔11内部。第一止动结构73设置于止动部72朝向偏心挡肩3的端部。

参见图1，在一些实施例中，第一止动结构73和第二止动结构35都包括锯齿。采用上述结构，无论偏心挡肩3转动到何种位置再安装，第一止动结构73和第二止动结构35都能形成啮合关系。

下面介绍偏心挡肩3在轴向方向上的定位。

参见图1和图2，承上述，偏心挡肩3安装于第一通孔11中。偏心挡肩3的一端与第一止动端盖7抵顶。偏心挡肩3的内壁设置有凸起，第一轴承4的一端抵顶该凸起，第一轴承4的另一端被第一传动轴6上的台阶61抵顶。以此方式实现偏心挡肩3的轴向定位，同时也实现了第一轴承4的轴向定位。

参见图1和图6，第一轴承4包括可转动连接的第一外圈41和第一内圈42，第一外圈41的圆心相对于第一内圈42的圆心是偏心的，如图6所示，第一外圈41的圆心B与第一内圈42的圆心C不重合。第一外圈41安装于第三通孔31中。

为了实现安装到位后，第一轴承4的第一外圈41不相对于第一轴承座1转动，参见图1和图2，第三通孔31的内壁设置有凸台32，凸台32朝向第一轴承4的端部设置有第三止动结构33，第一外圈41朝向凸台32的一端设置有第四止动结构43，第三止动结构33和第四止动结构43啮合。

在一些实施例中，第三止动结构33和第四止动结构43都包括锯齿。上述技术方案，使得无论安装时偏心挡肩3和第一轴承4的第一外圈41的相对于转动的角度如何，偏心挡肩3和第一轴承4各自安装到位后，在传动轴6工作过程中，第一轴承4的第一外圈41不会相对于偏心挡肩3转动。

参见图1和图2，传动轴6的第一端安装于第一内圈42的通孔中，传动轴6的第二端安装于第二内圈52中。传动轴6安装到位后，能够正常带动第一内圈42和第二内圈52转动。

下面介绍传动轴6的第二端的其他安装结构。

参见图1和图2，第二轴承5包括可转动连接的第二外圈51和第二内圈52。第二外圈51安装于第二轴承座2的第二通孔21中。传动轴6的第二端安装于第二内圈52中。

在一些实施例中，第二外圈51和第二内圈52的轴线重合，即第二轴承5不是偏心轴承，是普通轴承。

第一轴承4、第二轴承5均为滚动轴承。在一些实施例中，滚动轴承以深沟球轴承为例，也可以采用其他滚动轴承。

参见图1和图2，航空发动机传动机构还包括第二止动端盖8，第二止动端盖8与第二轴承座2固定相连且位于第二轴承5远离第一轴承座1的一端。第二止动端盖8与第二轴承座2之间夹设有密封垫82。

第二止动端盖8与第二轴承座2也采用螺栓相连。具体来说，第二止动端盖8设置有一圈螺纹孔81，第二轴承座2对应设置有一圈螺纹孔22，通过螺栓将第二止动端盖8与第二轴承座2固定在一起。

参见图1，在一些实施例中，第二止动端盖8的内壁和传动轴6的外壁夹设有密封件9，以实现密封连接。

由上文的介绍可知，第一轴承4处的安装部71件包括：一个第一止动端盖7，一个偏心挡肩3和一个第一轴承4，三者都为不复杂的旋转机加件，三个部件组成了双偏心机构，在加工精度有限的情况下，可以保证较高的零件装配精度，使得在第一轴承座1的第一通孔11和第二轴承座2的第二通孔21的轴心线不同轴的情况下，传动轴6也能够顺利工作、正常安装。

需要说明的是，实际装配中，虽然传动轴6的两端都需要设置轴承，实际使用中，只需要将其中一端设置为双偏心结构，另一端采用常规轴承即可满足误差调节的要求。当然，如果有需要，也可以将传动轴6两端的轴承都设置为双偏心结构。

实际装配过程如下：首先根据重要性选择其中一端轴座为第二轴承座2，第二轴承座2中安装的部件的轴心线不需要调节，第二轴承座2中安装的是普通轴承。另一端为第一轴承座1，第一轴承座1中安装的是偏心轴承。

将第一止动端盖7通过螺栓与第一轴承座1固连。将传动轴6的第一端与第二轴承5等零件在第二轴承座2上固定定位后，将第一轴承4套在传动轴6外使得第一轴承4的第一内圈42的中心线与传动轴6的轴心线对齐。

将偏心挡肩3套在第一轴承4外侧，使得偏心挡肩3的第三通孔31的中心线与第一轴承4的第一外圈41的中心线对齐。然后将偏心挡肩3安装至第一轴承座1，使得第一轴承座1的第一通孔11的中心线与偏心挡肩3的外轮廓圆的中心线同轴。

最后将第一轴承座1、第一止动端盖7、偏心挡肩3、第一轴承4、传动轴6和第二轴承座2轴向压紧，使得所有零件装置组装到位，通过螺栓固定所有零件的轴向位置。

此时，第一轴承座1和第二轴承座2固定在指定位置。第一止动端盖7和第一轴承座1固连；偏心挡肩3通过传动轴6约束轴向位置，通过第一止动结构73和第二止动结构35的啮合约束周向转动，由此偏心挡肩3被全约束固定，即不可沿着第一通孔11轴向移动，也不可沿着第一通孔11的周向转动。第一轴承4通过传动轴6约束轴向位置，通过第四止动结构43和第三止动结构33的啮合约束周向转动，由此第一轴承4全约束固定。

至此，传动轴6两端分别与第二轴承座2上的第二轴承5和第一轴承座1上的第一轴承4的轴孔配合，补偿后的第一轴承4的第一内圈42中心线与传动轴6、第二轴承座2的中心线完全重合。

下面介绍上述偏心挡肩3和第一轴承4的补偿原理。图7至图10中，轴座中心是指第一轴承座1的第一通孔11的圆心。调整后圆心是指第一轴承4的第一内圈42的圆心。

参见图6，图6中L1为第一轴承座1的第一通孔11的轮廓线，同时也为偏心挡肩3的外轮廓圆的轮廓线。L1的圆心为A。L2为偏心挡肩3的第三通孔31的轮廓线，同时也是第一轴承4的第一外圈41的轮廓线。L2的圆心为B。L3为第一轴承4的第一内圈42的中心孔线。L3的圆心为C。图7中的α与图8中的α不相同，图9中的α约为0°，图10中的α约为180°。

参见图6至图10，偏心挡肩3和第一轴承4内孔中心线与外轴中心线存在偏心量ΔL。偏心补偿原理为：装置装配后通过第一轴承4在偏心挡肩3的轴孔内旋转调整两ΔL的角度α，中心偏移距离Δt与ΔL和α因此存在如下公式：

当α＝0°时，Δt最小，并且等于0；当α＝180°时，Δt最大，并且等于2ΔL。也就是说，第一通孔11和第二通孔21的中心线的偏差△δ在0到2ΔL时，本发明实施例提供的航空发动机传动机构，能够补偿上述偏差，使得安装后第一轴承4的第一内圈42中心线与传动轴6、第二轴承座2的中心线完全重合。第一通孔11和第二通孔21的中心线的偏差△δ是指在第一通孔11的中心线和第二通孔21的中心线之间的距离。

装置装配后，通过偏心挡肩3在第一轴承座1的第一通孔11内旋转的角度β决定了所调整的中心偏移距离Δt的大小。由此通过调整Δt和β的大小，从而补偿第一轴承座1和第二轴承座2的中心线的偏差△δ。

同时，ΔL值大小的要求为2ΔL≥Δtmax＝△δmax，一般保证ΔL大于整体装配的一般公差即可。

通过第一止动结构73和第二止动结构35的啮合，确定并固定α的值。通过第四止动结构43和第三止动结构33的啮合，确定并固定β的值，最终保证第一轴承座1在使用偏心挡肩3和第一轴承4后，最终第一轴承4的第一内圈42的中心线与传动轴6和第二轴承座2的中心线都重合，从而实现本装置的定位补偿功能。

上述技术方案，第一轴承座1可以自适配第二轴承座2的中心线，有效解决了第一轴承座1的第一通孔11和第二轴承座2的第二通孔21之间的同心问题；通过偏心挡肩3和第一轴承4的双偏心圆的配合，使得第一轴承座1的轴孔中心线相对于第二轴承座2的轴孔中心线可调，由此使配合轴承的转动中心对齐主轴承的中心线。通过在配合轴座上安装此套滚动轴承，可以补偿两轴座孔的同心度。同时解放其他连接零件的公差和加工精度要求，相应的偏差由本发明实施例提供的航空发动机传动机构进行补偿。并且，由于本发明技术方案的补偿作用，降低了轴座相连零件的公差和加工精度要求，降低了其他零件的加工成本和加工难度。将加工公差封闭在本发明实施例提供的装置内部。再则，由于本装置组成零件结构简洁，相对的加工难度较小，且零件的互换性较好。装置占用空间小，补偿性能较高，因此具有较强的适用性，形成规格后适合作为批量生产的通用件使用。

本发明实施例还提供一种航空发动机，包括本发明任一技术方案所提供的航空发动机传动机构。

航空发动机传动机构的偏心挡肩3和第一轴承4都是偏心结构，在安装时，设定偏心挡肩3相对于第一轴承座1的位置，就使得第三通孔31的圆心相对于偏心挡肩3的外轮廓的圆心的位置变化。进一步地，第一轴承4的第一内圈42和第一外圈41相互也是偏心的，那么最终会使得第一轴承4的第一内圈42相对于第一轴承座1的第一通孔11的距离是可调节的。这种可调节就使得第一轴承座1的第一通孔11的轴心线和第二轴承5轴的第二通孔21的轴心线不重合时，可以通过安装时调节偏心挡肩3的角度以及第一轴承4的角度，使得第一轴承4的第一内圈42的轴心线始终与第二轴承5的第二内圈52的轴心线重合。上述技术方案，降低了对第一轴承座1和第二轴承座2的同轴度的加工要求，并且还使得传动轴6的安装和使用始终满足要求，优化了航空发动机传动机构的结构和性能。

在本发明的描述中，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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种航空发动机传动机构，其特征在于，包括：

第一轴承座(1)，包括第一通孔(11)；

第二轴承座(2)，包括第二通孔(21)；

偏心挡肩(3)，包括第三通孔(31)，所述第三通孔(31)的圆心相对于所述偏心挡肩(3)的外轮廓的圆心是偏心的；所述偏心挡肩(3)安装于所述第一通孔(11)中；

第一轴承(4)，包括可转动连接的第一外圈(41)和第一内圈(42)，所述第一外圈(41)的圆心相对于所述第一内圈(42)的圆心是偏心的；所述第一外圈(41)安装于所述第三通孔(31)中；

第二轴承(5)，包括可转动连接的第二外圈(51)和第二内圈(52)，所述第二外圈(51)安装于所述第二通孔(21)中；

传动轴(6)，第一端安装于所述第一内圈(42)的通孔中，且第二端安装于所述第二内圈(52)中；以及

第一止动端盖(7)，与所述第一轴承座(1)固定相连且位于所述偏心挡肩(3)远离所述第二轴承座(2)的一端；所述第一止动端盖(7)包括第一止动结构(73)，所述偏心挡肩(3)的第一端设置有第二止动结构(35)，所述第一止动结构(73)和所述第二止动结构(35)啮合。

2.根据权利要求1所述的航空发动机传动机构，其特征在于，所述第二外圈(51)和所述第二内圈(52)的轴线重合。

3.根据权利要求1所述的航空发动机传动机构，其特征在于，所述第一止动端盖(7)包括：

安装部(71)，与所述第一轴承座(1)固定相连；以及

止动部(72)，与所述安装部(71)固定相连，且位于所述第一通孔(11)内部；所述第一止动结构(73)设置于所述止动部(72)朝向所述偏心挡肩(3)的端部。

4.根据权利要求3所述的航空发动机传动机构，其特征在于，所述安装部(71)设置有一圈第一螺孔(75)，所述第一轴承座(1)对应设置有第二螺孔(12)；通过螺栓将所述第一螺孔(75)和所述第二螺孔(12)连接。

5.根据权利要求1所述的航空发动机传动机构，其特征在于，所述第一止动结构(73)和所述第二止动结构(35)都包括锯齿。

6.根据权利要求1所述的航空发动机传动机构，其特征在于，所述第三通孔(31)的内壁设置有凸台(32)，所述凸台(32)朝向所述第一轴承(4)的端部设置有第三止动结构(33)，所述第一外圈(41)朝向所述凸台(32)的一端设置有第四止动结构(43)，所述第三止动结构(33)和所述第四止动结构(43)啮合。

7.根据权利要求6所述的航空发动机传动机构，其特征在于，所述第三止动结构(33)和所述第四止动结构(43)都包括锯齿。

8.根据权利要求1所述的航空发动机传动机构，其特征在于，还包括：

第二止动端盖(8)，与所述第二轴承座(2)固定相连且位于所述第二轴承(5)远离所述第一轴承座(1)的一端。

9.根据权利要求8所述的航空发动机传动机构，其特征在于，所述第二止动端盖(8)的内壁和所述传动轴(6)的外壁夹设有密封件(9)。

10.一种航空发动机，其特征在于，包括权利要求1～9任一所述的航空发动机传动机构。

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