轴向限位结构及燃气涡轮发动机机匣的制作方法

本发明涉及燃气涡轮发动机技术领域，尤其涉及一种轴向限位结构及燃气涡轮发动机机匣。

背景技术：

燃气涡轮发动机以及地面燃机均是由许多零件够成的，每个零件都有固定的位置要求，为保证燃气涡轮发动机以及地面燃机工作时各零件的位置固定，经常会用到一种轴向限位零件—弹性挡圈5。参照图1所示，现有的弹性挡圈5工作原理如下：在机匣设计有凹槽，将限位零件装入机匣后，将弹性挡圈5装入到凹槽中，利用弹性挡圈5来限制被限位零件4的轴向移动。

目前的方案有如下缺点：因被限位零件4结构尺寸存在加工公差，当需要同时对多个零件进行轴向限位时，各被限位零件4的轴向尺寸公差会累积。

如附图2所示，从第一个被限位零件2前端面至最后一个被限位零件3后端面的轴向长度“l”的公差为各零件轴向尺寸“l3～l7”的公差之和。

如附图3所示，当“l”偏大时，第一个被限位零件前端面会超出机匣凹槽端面，导致弹性挡圈5与零件干涉，弹性挡圈5无法装配进入凹槽中。

如图4所示，现有技术中为了克服弹性挡圈5与限位零件4干涉，弹性挡圈5无法装配进入凹槽中的现象，一般采用将安装被限位零件4的空间留的足够大，这样就可能会出现被限位零件4与弹性挡圈5之间轴向间隙偏大，导致各被限位零件4处于轴向松动状态。

因此，有必要研究一种轴向限位结构及燃气涡轮发动机机匣。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的至少一种不足，提供一种轴向限位结构及燃气涡轮发动机机匣。

本发明的目的在于克服现有限位挡圈的装配难题，提供一种轴向限位结构及燃气涡轮发动机机匣。

根据本公开的一个方面，提供一种轴向限位结构，设置于一个轴向部件上，用于在轴向上挡止所述轴向部件一侧的被限位零件，所述轴向限位结构包括限位挡圈以及用于安装所述限位挡圈的凹槽；限位挡圈整体呈c形，所述限位挡圈材质为弹性材料；所述限位挡圈轴向上包括第一侧面与第二侧面，所述第一侧面或者所述第二侧面设置有环形斜面；所述凹槽形成于所述轴向部件，所述凹槽的一侧壁设置为与所述限位挡圈的环形斜面配合的斜壁。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一侧面为挡止被限位零件的侧面，所述第二侧面为斜面，所述凹槽的斜壁对应所述第二侧面设置。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一侧面垂直于轴向，所述第二侧面相对于所述第一侧面具有一个第一倾角，所述第一倾角为锐角。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一倾角大于10度，且小于25度。

在本公开的一种示例性实施例中，所述斜壁具有第二倾角，所述第二倾角等于所述第一倾角。

在本公开的一种示例性实施例中所述轴向部件为中空形部件，所述凹槽设置在所述轴向部件中孔的内侧壁，所述限位挡圈的所述第二侧面包括一段直壁，所述直壁连接于所述限位挡圈内柱面。

在本公开的一种示例性实施例中，所述轴向部件为安装轴，所述凹槽设置在安装轴外周面上，所述限位挡圈的所述第二侧面包括一段直壁，所述直壁连接于所述限位挡圈外柱面。

在本公开的一种示例性实施例中，所述直壁的径向长度为所述限位挡圈径向厚度的1/5至1/2。

根据本公开的一个方面，提供一种燃气涡轮发动机机匣，包括：如上述任意一项所述的轴向限位结构。

在本公开的一种示例性实施例中，所述凹槽设于所述机匣内侧，所述限位挡圈装配在所述机匣内侧。

由上述技术方案可知，本发明具备以下优点和积极效果中的至少之一：

本发明的轴向限位结构及燃气涡轮发动机机匣，在限位挡圈的侧面设置环形斜面；以及在凹槽的一侧壁设置与所述限位挡圈的环形斜面配合的斜壁，并将限位挡圈安装到凹槽内。限位挡圈的侧面设置环形斜面形成类似楔形的结构，可以通过调节限位挡圈安装到凹槽内的深度来实现轴向尺寸调节，从而达到对被限位零件的可调节的轴向限位，可以避免安装被限位零件前端面超出凹槽端面，导致限位挡圈与被限位干涉，限位挡圈无法装配进入凹槽中的现象；而且对各被限位零件的轴向长度尺寸公差没有严格的要求，降低了各被限位零件的加工成本。

因此，使用本发明的轴向限位结构及燃气涡轮发动机机匣，可以避免限位挡圈无法装入的现象，也可以降低各被限位零件的加工成本。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是现有技术中轴向限位结构安装一个被限位零件时的剖面结构单侧局部示意图；

图2是现有技术中轴向限位结构安装多个被限位零件时的剖面结构单侧局部示意图；

图3是现有技术中轴向限位结构安装多个被限位零件时出现干涉时的剖面结构单侧局部示意图；

图4是现有技术中轴向限位结构安装多个被限位零件时出现轴向间隙偏大时的剖面结构单侧局部示意图；

图5是本发明轴向限位结构用于安装轴示例实施方式的局部剖面结构示意图；

图6是图5中h所指部分的局部放大示意图；

图7是本发明轴向限位结构用于中孔示例实施方式的局部剖面结构示意图；

图8是图7中所指的限位挡圈的结构示意图；

图9是图8的剖视示意图。

图中主要元件附图标记说明如下：

1、轴向部件；

2、第一个被限位零件；

3、最后一个被限位零件；

4、被限位零件；

5、弹性挡圈；

6、限位挡圈；

61、环形斜面；

62、直壁；

63、内柱面；

64、外柱面；

65、第一侧面；

7、凹槽；

71、斜壁；

8、安装轴；

9、中孔；

a、第一倾角；

b、第二倾角。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

参照图5或图7所示，本发明实施例提供了一种轴向限位结构，设置于一个轴向部件1上，该轴向限位结构可以用于在轴向上挡止轴向部件1一侧的一个或多个被限位零件4，该轴向限位结构可以包括限位挡圈6以及用于安装所述限位挡圈6的凹槽7。

限位挡圈6可以整体呈c形设置，也可以为多半个圆环状的设置，所述限位挡圈6材质为弹性材料，举例而言，弹性材料可以为、高温合金、磷青铜、铍青铜、锰钢、不锈钢等等。

限位挡圈6轴向上包括第一侧面65与第二侧面，所述第一侧面65或者所述第二侧面设置有环形斜面61。具体而言，限位挡圈6具有轴向上的两个侧面以及径向上的两个柱面。其中，第一侧面65为挡止被限位零件4的侧面，第二侧面为斜面，第一侧面65垂直于轴向形成一个环形平面，第二侧面的环形斜面61相对于所述第一侧面65形成一个第一倾角a，所述第一倾角a为锐角。第一倾角a选择为大于10度，且小于25度。两个柱面分别为位于内侧的内柱面63和位于外侧的外柱面64。

凹槽7形成于所述轴向部件1上，凹槽7可以用于安装所述限位挡圈6，凹槽7的一侧壁可以设置为与所述限位挡圈6的环形斜面61配合的斜壁71。凹槽7的斜壁71对应所述第二侧面设置。实施例中，环形斜面61和斜壁71均位于相反于被限位零件的一侧，以便于被限位零件相对于限位挡圈6轴向推力实质是作用在一个顺方向的斜面上，以此可以利用斜面为被限位零件提供轴向上的调节空间。而且，利用限位挡圈6的回弹力，还能对被限位零件变形后，轴向空间缩小的情况进行自动补偿，使得被限位零件的轴向限位稳定、安全、可持续。

在使用时，限位挡圈6的环形斜面61与该斜壁71贴合并沿该斜壁71滑动。因此，斜壁71具有第二倾角b，第二倾角b等于所述第一倾角a。倾角值可以为大于10度，且小于25度。决定了限位挡圈6能够形成的轴向调节量，倾角越大调节量越大，反之，倾角越小调节量越小。第一倾角a以及第二倾角b的大小还可以根据情况设置更大或更小。第一倾角a与第二倾角b比较接近垂直面，如此，可以减少被限位零件对于限位挡圈6的轴向作用力影响，可以尽量减小限位挡圈6在斜壁71上被动滑动。由于第一倾角a的环形斜面61与第二倾角b的斜壁71相互贴合，所以在图6中第一倾角a和第二倾角b标示为一个角。

第二侧面的环形斜面61与所述斜壁71抵靠，并能够沿所述斜壁71滑动以调节所述限位挡圈6进行入所述凹槽7内的深度，从而达到对被限位零件4的可调节的轴向限位，可以避免安装被限位零件4前端面超出凹槽7端面，导致限位挡圈6与被限位干涉，限位挡圈6无法装配进入凹槽7中的现象。本发明一个实施例的限位挡圈6选择应用于静止部件，轴向应力变化不大，而且限位挡圈6材质为弹性材料，通过限位挡圈6自身的弹力可以抵抗可能产生的轴向冲击力，避免限位挡圈6被动脱出凹槽7；当然，仍会有部分轴向力未被限位挡圈6的自身的回弹力抵消，限位挡圈6在该轴向力的挤压下可能会发生被动滑动，这种被动滑动属于有益滑动，可以避免限位挡圈6刚性损坏，在轴向上提供一定的活动余量。

下面通过两个示例实施方式具体说明该轴向限位结构。

示例实施方式一

参照图5和图6所示，轴向部件1可以为一安装轴8，凹槽7可以选择设置在安装轴8外周面上，被限位零件4依次安装在安装轴8外周面上，限位挡圈6安装在凹槽7内对被限位零件4进行轴向限位。此时，环形斜面61设置在限位挡圈6的内侧，即环形斜面61连接于限位挡圈6的内柱面63。如图中所示意，环形斜面61相对于第一侧面65的倾角为15度，以较合理的限位各个被限位零件4。限位挡圈6的第二侧面还可以包括一段直壁62，直壁62连接于所述限位挡圈6外柱面64。直壁62的径向长度为限位挡圈6径向厚度的1/5至1/2。限位挡圈6的外径比安装轴8直径稍小，可以通过专用工具将限位挡圈6扩大后装到安装轴8上的凹槽7处，限位挡圈6为弹性材料，通过自身弹力弹回，并卡入凹槽7中。

示例实施方式二

参照图7、图8和图9所示，轴向部件1可以为中空形部件，凹槽7可以设置在轴向部件1中孔9的内侧壁，被限位零件4依次安装在轴向部件1中孔9的内侧壁，限位挡圈6安装在凹槽7内对被限位零件4进行轴向限位。此时，环形斜面61设置在限位挡圈6的外侧，即环形斜面61连接于限位挡圈6的外柱面64。如图中所示意，环形斜面61相对于第一侧面65的倾角为15度，以较合理的限位各个被限位零件4。限位挡圈6的第二侧面还可以包括一段直壁62，直壁62连接于所述限位挡圈6内柱面63。直壁62的径向长度为所述限位挡圈6径向厚度的1/5至1/2。限位挡圈6的外径比中孔9直径稍大，可以通过专用工具将限位挡圈6缩小后装入中孔9内的凹槽7处，限位挡圈6为弹性材料，通过自身弹力弹回，并卡入凹槽7中。

进一步的，本发明还提供了一种燃气涡轮发动机机匣，该燃气涡轮发动机机匣包括上述轴向限位结构中的用于中孔的安装方式。当然，在燃气涡轮发动机机匣里有需要对安装轴上的多个被限位零件限位的也可以利用上述轴向限位结构中的用于安装轴的安装方式。对于轴向限位结构上面已经进行了详细的描述，此处不再赘述。在本示例实施方式中，所述轴向部件为机匣，所述凹槽7设于机匣内侧，限位挡圈装配在所述机匣内侧。

本发明的轴向限位结构及燃气涡轮发动机机匣，在限位挡圈6的侧面设置环形斜面61；以及在凹槽7的一侧壁设置与所述限位挡圈6的环形斜面61配合的斜壁71，并将限位挡圈6安装到凹槽7内。限位挡圈6的侧面设置环形斜面61形成类似楔形的结构，可以通过调节限位挡圈6安装到凹槽7内的深度来实现轴向尺寸调节，从而达到对被限位零件4的可调节的轴向限位，可以避免安装被限位零件4前端面超出凹槽7端面，导致限位挡圈6与被限位干涉，限位挡圈6无法装配进入凹槽7中的现象；而且对各被限位零件4的轴向长度尺寸公差没有严格的要求，降低了各被限位零件4的加工成本。通过本发明的轴向限位结构，不必将各被限位零件4的安装空间预留过大，避免图4中出现的被限位零件4与弹性挡圈5之间轴向间隙偏大，导致各被限位零件4处于轴向松动状态。因此，使用本发明的轴向限位结构及燃气涡轮发动机机匣轴，可以避免限位挡圈6无法装入的现象，也可以降低各被限位零件4的加工成本。

在应用于燃气涡轮发动机机匣的具体实施例中，限位挡圈6选择采用高温合金材料。限位挡圈6优选是镍基高温合金材料，镍基高温合金是以镍为基体(含量一般大于50％)在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。具体实施例中，限位挡圈6选择采用镍基高温合金中的变形高温合金，使用温度范围为900～1300℃，最高抗氧化温度达1320℃。例如gh128合金，室温拉伸强度为850mpa、屈服强度为350mpa；1000℃拉伸强度为140mpa、延伸率为85％,1000℃、30mpa应力的持久寿命为200小时、延伸率40％。当然，也可以选择由gh4169合金或gh220合金制成。

上述所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中，如有可能，各实施例中所讨论的特征是可互换的。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。

当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

本说明书中，用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

应可理解的是，本发明不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本发明的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本发明延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本发明的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。