本发明涉及军民用航空领域,具体涉及一种涡扇发动机联轴装置。
背景技术:
1、gtf发动机,学术界称其为齿轮传动涡扇发动机。他与传统的发动机相比,风扇通过行星齿轮箱连接低压转子,从而使得低压压气机在转速较高的高转速下工作,让风扇在气动损失和噪声都较小的较低转速下工作,从而实现通过增大发动机涵道比,使发动机耗油率、噪声降的更低。因此现在越来越多的民航发动机采用gtf。
2、传统的双轴直驱式发动机利用风扇、低压压气机和低压涡轮之间的相互作用抵消大部分转子轴向力,可以降低转子支撑轴承的轴向载荷,有利于发动机轴承的可靠性与寿命。而gtf发动机引入了行星齿轮箱,行星齿轮箱只具备传递扭矩的作用,并不能传递轴向力,切断了转子轴间的消轴向力方式,使得gtf发动机巨大的风扇轴向力、低压转子轴向力需要自己的转子支撑轴承分别单独硬抗,导致了轴承结构尺寸巨大,支撑传力结构的复杂,这直接影响到gtf的效率以及使用寿命。
技术实现思路
1、因此,本发明所要解决的技术问题在于gtf发动机巨大的风扇轴向力、低压转子轴向力不能相互抵消,需要自己的转子支撑轴承分别单独硬抗,导致了轴承结构尺寸巨大,支撑传力结构的复杂,这直接影响到gtf的效率以及使用寿命。
2、为此,本发明提供一种涡扇发动机联轴装置,包括:
3、连接在涡扇发动机风扇与涡扇发动机转子之间的联轴结构;所述联轴结构包括:
4、转子轴,所述转子轴的一端与涡扇发动机转子相连;
5、风扇轴结构,所述风扇轴结构呈环形,所述风扇轴结构靠近所述转子轴的一端套设在所述转子轴的外表面上,所述风扇轴结构的另一端适于与所述涡扇发动机风扇相连;
6、以及可浮动联轴件,所述可浮动联轴件安装在所述转子轴与所述风扇轴结构的连接位置,所述可浮动联轴件包括滚子以及相对设置在滚子两侧的第一轴圈和第二轴圈,所述第一轴圈和所述第二轴圈相连且所述第一轴圈与所述第二轴圈可相对转动;所述第一轴圈与所述转子轴相连,且所述第二轴圈与所述风扇轴结构相连。
7、可选地,上述的可浮动联轴件还包括滚子,所述第一轴圈与所述第二轴圈相对设置在滚子的两侧;
8、其中,所述第二轴圈的内径大于所述第一轴圈的内径,所述第二轴圈的外径大于所述第一轴圈的外径;
9、当所述可浮动联轴件设置在所述转子轴与所述风扇轴结构的连接位置时;所述第一轴圈的内壁与所述转子轴的外壁相连,且所述第一轴圈与所述风扇轴结构间隔设置以形成第一环间隙;所述第二轴圈的外壁与所述风扇轴结构的内壁相连,且所述第二轴圈与所述转子轴间隔设置。
10、可选地,上述的风扇轴结构包括:风扇轴本体和安装部,所述风扇轴本体与所述安装部均为环形,所述安装部设置在所述风扇轴本体靠近所述转子轴的一端,且所述安装部与所述转子轴间隔设置以形成第二环间隙。
11、可选地,上述的安装部靠近所述涡扇发动机风扇的一侧面、所述风扇轴本体的内壁以及所述转子轴的外壁面围合成一安装区域,所述可浮动联轴件适于安装在所述安装区域内。
12、可选地,上述的风扇轴结构还包括:第一进油孔,所述第一进油孔开设在所述风扇轴本体上,所述第一进油孔的进油端与所述风扇轴本体的外侧相连通,所述第一进油孔的出油端适于朝向所述第一环间隙以向所述第一环间隙内导入油以形成环形油膜。
13、可选地,上述的转子轴上还开设有第二进油孔,所述第二进油孔的进油端设置在所述转子轴远离所述风扇轴结构的一侧;所述第二进油孔的出油端朝向所述第二环间隙以向所述第二环间隙内导入油以形成环形油膜。
14、可选地,上述的第二进油孔沿着所述转子轴的径向方向开设;
15、所述第二进油孔设置有若干个,且所述第二进油孔沿着所述转子轴的周向方向均匀间隔设置。
16、可选地,上述的转子轴上开设有甩油孔,所述甩油孔的进油端设置在所述转子轴远离所述风扇轴结构的一侧;所述甩油孔的出油端朝向所述滚子设置。
17、可选地,上述的风扇轴结构还包括:排油孔,所述排油孔开设在所述风扇轴本体上,所述排油孔的进油端适于朝向所述安装区域,所述排油孔的出油端适于朝向所述风扇轴本体的外侧设置以将所述安装区域内的油排出。
18、可选地,上述的涡扇发动机联轴装置还包括齿轮变速结构,所述齿轮变速结构包括沿着所述转子轴的周向均布的齿轮,所述齿轮变速结构的外端连接在所述风扇轴结构上,所述齿轮变速结构的内端适于与转子轴相连。
19、本发明提供的技术方案,具有如下优点:
20、1.本发明提供的涡扇发动机联轴装置,包括连接在涡扇发动机风扇与涡扇发动机转子之间的联轴结构;联轴结构包括:转子轴、风扇轴结构和可浮动联轴件;转子轴的一端与涡扇发动机转子相连;风扇轴结构呈环形,风扇轴结构靠近转子轴的一端套设在转子轴的外表面上,风扇轴结构的另一端适于与涡扇发动机风扇相连;可浮动联轴件安装在转子轴与风扇轴结构的连接位置,可浮动联轴件包括相对设置的第一轴圈和第二轴圈,第一轴圈与第二轴圈可相对转动;第一轴圈与转子轴相连,且第二轴圈与风扇轴结构相连。
21、一方面能够使得转子轴与风扇轴结构之间的转动不受影响,保证轴承正常工作。另一方面,与现有的gtf发动机相比,本技术通过在转子轴和风扇轴结构的连接位置安装有一个可浮动联轴件,即可浮动联轴件,且该可浮动联轴件分别和转子轴和风扇轴结构相连,在保持风扇轴结构、转子轴转速解耦的情况下;风扇轴结构与转子轴的轴向力是向前的,涡轮的轴向力是往后的,二者的作用方向相反,因此通过可浮动联轴件连接风扇轴结构与转子轴,可以使得涡轮的轴向力和风扇轴结构与转子轴的轴向力相互抵消,类似于“拔河”的消力方式,可以降低转子轴和风扇轴结构上所承受的轴向载荷,在保证gtf涡扇发动机原有性能、效率情况下,降低了风扇、低压转子前端支撑难度,有利于发动机轴系统可靠性与寿命。
22、2.本发明提供的涡扇发动机联轴装置利用齿轮变速结构和可浮动联轴件分别传递扭矩和轴向力,风扇与主发动机产生的轴向力可以相互抵消,不需要进行独立平衡,因此发动机的支撑机匣相对于现有的涡扇发动机而言承载载荷会减小,降低了机匣的设计要求。可浮动联轴件可以将转子轴的轴向载荷传至风扇轴结构,故转子轴前端支点可选用小尺寸规格。与现有技术相比,不需要选用多组止推轴承支撑以达到支撑与承力的目的,进而也不会占用到gtf涡扇发动机内的多余空间,也不会影响到gtf涡扇发动机内其他结构的设计,保证了整个涡扇发动机的性能。
23、3.本发明提供的第一轴圈与风扇轴结构间隔设置以形成第一环间隙;且安装部与转子轴间隔设置以形成第二环间隙;风扇轴结构还包括:第一进油孔,第一进油孔开设在风扇轴本体上,第一进油孔为倾斜开设,第一进油孔的进油端与风扇轴本体的外侧相连通,第一进油孔的出油端适于朝向第一环间隙设置,其第一进油孔开设方向沿风扇轴的工作旋向的反方向,第一进油孔在旋转过程中可以抽吸外表面滑油到达第一环间隙形成环形油膜;转子轴上还开设有第二进油孔,第二进油孔的进油端设置在转子轴远离风扇轴结构的一侧;第二进油孔的出油端朝向第二环间隙,第二进油孔沿着转子轴的径向方向开设;当在转子轴旋转的过程中,利用旋转的离心力把转子轴轴心内的润滑油甩入可浮动联轴件与转子轴之间的第二环间隙中以形成环形油膜,通过上述设置,在第一环间隙和第二环间隙中形成油膜,可以保证风扇轴结构与转子轴的同心度,且利用油膜的流动性,可以消耗风扇轴结构与转子轴的振动能量来避免振动过大,起到减振作用。
1.一种涡扇发动机联轴装置,其特征在于,包括:连接在涡扇发动机风扇(1)与涡扇发动机转子(2)之间的联轴结构(4);所述联轴结构(4)包括:
2.根据权利要求1所述的涡扇发动机联轴装置,其特征在于,所述第二轴圈(433)的内径大于所述第一轴圈(431)的内径,所述第二轴圈(433)的外径大于所述第一轴圈(431)的外径;
3.根据权利要求2所述的涡扇发动机联轴装置,其特征在于,所述风扇轴结构(42)包括:风扇轴本体(421)和安装部(422),所述风扇轴本体(421)与所述安装部(422)均为环形,所述安装部(422)设置在所述风扇轴本体(421)靠近所述转子轴(41)的一端,且所述安装部(422)与所述转子轴(41)间隔设置以形成第二环间隙(45)。
4.根据权利要求3所述的涡扇发动机联轴装置,其特征在于,所述安装部(422)靠近所述涡扇发动机风扇(1)的一侧面、所述风扇轴本体(421)的内壁以及所述转子轴(41)的外壁面围合成一安装区域,所述可浮动联轴件(43)适于安装在所述安装区域内。
5.根据权利要求4所述的涡扇发动机联轴装置,其特征在于,所述风扇轴结构(42)还包括:第一进油孔(423),所述第一进油孔(423)开设在所述风扇轴本体(421)上,所述第一进油孔(423)的进油端与所述风扇轴本体(421)的外侧相连通,所述第一进油孔(423)的出油端适于朝向所述第一环间隙(44)以向所述第一环间隙(44)内导入油以形成环形油膜。
6.根据权利要求4所述的涡扇发动机联轴装置,其特征在于,所述转子轴(41)上还开设有第二进油孔(411),所述第二进油孔(411)的进油端设置在所述转子轴(41)远离所述风扇轴结构(42)的一侧;所述第二进油孔(411)的出油端朝向所述第二环间隙(45)以向所述第二环间隙(45)内导入油以形成环形油膜。
7.根据权利要求6所述的涡扇发动机联轴装置,其特征在于,所述第二进油孔(411)沿着所述转子轴(41)的径向方向开设;
8.根据权利要求7所述的涡扇发动机联轴装置,其特征在于,所述转子轴(41)上开设有甩油孔(412),所述甩油孔(412)的进油端设置在所述转子轴(41)远离所述风扇轴结构(42)的一侧;所述甩油孔(412)的出油端朝向所述滚子(432)设置。
9.根据权利要求4所述的涡扇发动机联轴装置,其特征在于,所述风扇轴结构(42)还包括:排油孔(424),所述排油孔(424)开设在所述风扇轴本体(421)上,所述排油孔(424)的进油端适于朝向所述安装区域,所述排油孔(424)的出油端适于朝向所述风扇轴本体(421)的外侧设置以将所述安装区域内的油排出。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的涡扇发动机联轴装置,其特征在于,所述涡扇发动机联轴装置还包括齿轮变速结构(3),所述齿轮变速结构(3)包括沿着所述转子轴(41)的周向均布的齿轮,所述齿轮变速结构(3)的外端连接在所述风扇轴结构(42)上,所述齿轮变速结构(3)的内端适于与转子轴(41)相连。