星齿轮传动结构、行星减速器及航空发动机的制作方法

本实用新型涉及齿轮传动及减速器技术领域，尤其涉及一种星齿轮传动结构、行星减速器及航空发动机。

背景技术：

行星(含星型)减速器已较广泛地应用于功率较小的直升机等发动机领域，在大功率的涡扇发动机领域的应用在国外也已有相对成熟的发展与应用，而在国内尚处于初级研究阶段。相比传统构型的发动机来说，该构型发动机的技术优势在于更高的涵道比和更高的推进效率。行星(含星型)减速器的结构的设计可减轻减速器的质量，并且无公转运动的星齿轮可减小对其支撑销轴的载荷。

应用于航空发动机的行星(含星型)减速器一般需要传输比较大的功率和扭矩，为满足强度要求，减速器的传动结构通常需要较大的设计尺寸，而由于航空发动机上的空间尺寸非常有限，因此在国外减速器上的星型齿轮多数应用滑动轴承技术，可节省约10％-20％的径向空间，而目前该技术尚处于垄断阶段，国内及国外先进的轴承供应商尚不具备设计如此高转速、高载荷工况的滑动轴承；同时，由于行星架两侧空间的限制，造成星型轮轴的安装布置及供油都较难实现，因此需要设计一种适应国内发展现状的齿轮传动结构。

需要说明的是，公开于本实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提出一种星齿轮传动结构、行星减速器及航空发动机，以改善润滑油泄漏以及润滑油消耗量较大的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种星齿轮传动结构，包括行星架、齿轮、轴承和轮轴，齿轮和轴承安装在行星架上，轮轴穿设在行星架和轴承的内圈中，轮轴设有空腔，轮轴的实心部分且靠近外壁的位置开设有引油通道，引油通道与设置在轴承的内圈上的输油孔连通，以将润滑油输送至轴承并对轴承进行润滑和冷却。

进一步地，空腔相对于轮轴的中轴线偏心设置；或者，空腔的横截面设置为不规则形状，以在方便开设引油通道的同时增大空腔的体积。

进一步地，轮轴内设有径向油孔，轮轴的外周设有集油孔，引油通道与集油孔通过径向油孔连通，集油孔与输油孔连通。

进一步地，轴承为滚动轴承。

进一步地，齿轮与轴承为一体式结构。

进一步地，行星架的周向侧面设有安装孔，齿轮和轴承构成的一体式结构通过安装孔安装在行星架的内部。

进一步地，还包括套筒，套筒安装在行星架的内部，轮轴穿过套筒，套筒的自身长度大于用于安装套筒的空间的轴向长度，以在安装时能够通过对套筒进行削磨来调整轴承和齿轮的轴向位置。

进一步地，引油通道自轮轴的靠近套筒的一端沿轴向延伸，并在靠近轴承和齿轮远离套筒的一端的位置截止。

进一步地，轮轴的远离套筒的一端设有凸台，凸台与行星架的外侧之间设有调整垫，调整垫采用对半式结构。

进一步地，凸台与行星架通过紧固件实现固定连接；和/或，轮轴的靠近套筒的一端与行星架通过锁紧螺母进行轴向限位。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种行星减速器，包括上述的星齿轮传动结构。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种航空发动机，包括上述的行星减速器。

基于上述技术方案，本实用新型通过在轮轴上设置空腔，又在未设置空腔的实心部分且靠近外壁的位置开设引油通道，形成一种环下引油的润滑方式，这种润滑方式不但可以减少滑油泄漏，降低滑油消耗，还可以减轻传动结构重量，具体来说，相比于在实心轴上打小引油孔的方式，由于设置了空腔，因此可以降低星齿轮传动结构的整体重量；相比于仅设置空心轴腔并在空心轴腔内填充太多润滑油，可以减少润滑油的集油量；相比于在空心轴腔内设置芯轴和密封垫的方案，可以减少零部件和配合接口，并且可以有效降低润滑油的泄漏量；另外，相比于在中心位置设置引油通道，可以缩短向轴承输送滑油的路程，减少润滑油用量，改善润滑油泄漏问题。

附图说明

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

图1为本实用新型星齿轮传动结构一个实施例的结构示意图。

图2为本实用新型星齿轮传动结构一个实施例中空腔的横截面示意图。

图3为本实用新型星齿轮传动结构另一个实施例中空腔的横截面示意图。

图中：1、轮轴；2、行星架；3、轴承；4、齿轮；5、套筒；6、锁紧螺母；7、管接头；8、紧固件；9、调整垫；10、引油通道；11、径向油孔；12、输油孔；13、集油孔；14、空腔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1所示，为本实用新型星齿轮传动结构一个实施例的结构示意图。在该实施例中，星齿轮传动结构包括行星架2、齿轮4、轴承3和轮轴1，齿轮4和轴承3安装在行星架2上，轮轴1穿设在行星架2和轴承3的内圈中，轮轴1设有空腔14，轮轴1的实心部分且靠近外壁的位置开设有引油通道10，引油通道10与设置在轴承3的内圈上的输油孔12连通，以将润滑油输送至轴承3并对轴承3进行润滑和冷却。

在上述实施例中，通过在轮轴1上设置空腔14，又在未设置空腔14的实心部分且靠近外壁的位置开设引油通道10，形成一种环下引油的润滑方式，这种润滑方式不但可以减少滑油泄漏，降低滑油消耗，还可以减轻传动结构重量。具体来说，相比于在实心轴上打小引油孔的方式，由于设置了空腔，因此可以降低星齿轮传动结构的整体重量；相比于仅设置空心轴腔并在空心轴腔内填充太多润滑油，可以减少润滑油的集油量；相比于在空心轴腔内设置芯轴和密封垫的方案，可以减少零部件和配合接口，并且可以有效降低润滑油的泄漏量；另外，相比于在中心位置设置引油通道，可以缩短向轴承输送滑油的路程，减少润滑油用量，改善润滑油泄漏问题。

对于空腔14的设置形式，可以有多种选择，比如，空腔14的横截面可以以轮轴1的中心点为中心设置为圆形，然后沿轴向延伸形成空腔14，但是这种设置方式由于受到开设引油通道10的限制，使得空腔14的直径较小。

为了尽可能地增大空腔14的体积，减轻轮轴1的整体重量，这里给出两种具体的实施方式：第一种，如图2所示，将空腔14相对于轮轴1的中轴线偏心设置，即空腔14的中轴线与轮轴1的中轴线相互错开、不重合，这样在空腔14的截面同样为圆形的前提下，可以适当增大该圆形的直径；第二种，如图3所示，将空腔14的横截面设置为不规则形状，比如在保持空腔14的横截面整体大致呈圆形的前提下，为开设引油通道10预留出位置，而形成不规则形状，以在方便开设引油通道10的同时增大空腔14的体积。当然，空腔14的横截面并不限制为圆形形状，设置为圆形形状是为了便于制造，在其他实施例中，也可以设置为其他形状，比如椭圆形、腰形等等。

为方便润滑油的流通，形成完整的流通路线，在轮轴1内设有径向油孔11，轮轴1的外周设有集油孔13，引油通道10与集油孔13通过径向油孔11连通，集油孔13与输油孔12连通。这样，润滑油输送至引油通道10后，在引油通道10内聚集积满，然后靠压力通过径向油孔11输送到集油孔13，然后再传送到输油孔12，到达轴承3的内圈，实现对轴承的润滑和冷却作用。

鉴于国内滑动轴承技术的发展局限性，在本实用新型星齿轮传动结构的优选实施例中，轴承3选用滚动轴承，比如圆柱滚子轴承。

作为本实用新型星齿轮传动结构优选实施例的进一步优选，齿轮4与轴承3为一体式结构，该轴承齿轮一体式结构可以在安装到行星架2之前就组装完成。相对于分体式结构来说，将齿轮4和轴承3设置为一体式结构不但便于安装，而且可以节省约10％～20％的径向空间，使整体结构更加紧凑和精巧。

具体来说，行星架2的周向侧面设有安装孔，齿轮4和轴承3构成的一体式结构通过安装孔安装在行星架2的内部。在该侧面设置安装孔，以实现对轴承3和齿轮4一体式结构的安装，可以避免设置在行星架2的两端用于安装轮轴1的安装孔太大，有利于保证行星架2的整体强度，并在尽可能地减小占用空间的前提下实现方便安装；另外，该安装孔也作为减重孔，可以进一步减轻传动结构的整体重量。

为了方便齿轮4和轴承3一体式结构的轴向定位，星齿轮传动结构还可以包括套筒5，套筒5安装在行星架2的内部，轮轴1穿过套筒5，套筒5的自身长度大于用于安装套筒5的空间的轴向长度，以在安装时能够通过对套筒5进行削磨来调整轴承3和齿轮4的轴向位置，即通过套筒5的轴向长度调整可以实现对齿轮4和轴承3一体式结构的轴向位置的调整，方便轴向对正和安装。

为了方便轮轴1的轴向定位，在轮轴1的远离套筒5的一端设有凸台，凸台的厚度根据实际需要进行确定，以保证足够的连接强度和方便固定为准。在凸台与行星架2的外侧之间设有调整垫9，调整垫9的厚度可以根据轮轴1的轴向位置进行调节。优选地，调整垫9采用对半式结构，这种结构可以在空间有限的情况下方便安装和拆卸。通过对套筒5的长度和调整垫9的厚度的调节，可以实现轮轴1在轴向上的双向对中调节，方便轮轴1的定位和安装。

凸台与行星架2可以通过紧固件8实现固定连接，紧固件8可以是长螺栓；轮轴1的靠近套筒5的一端与行星架2可以通过锁紧螺母6进行轴向限位。通过紧固件8和锁紧螺母6的配合，可以在内外部空间都很紧凑的工况下实现方便的拆装。

对于引油通道10，可以根据实际需要设置得较为细小，只要能够满足润滑需求即可。在一个具体的实施例中，引油通道10自轮轴1的靠近套筒5的一端沿轴向延伸，并在靠近轴承3和齿轮4远离套筒5的一端的位置截止，即引油通道10为盲孔形式，这样可以缩短油路，减少滑油消耗，同时还可以为设置空腔14腾出更大的空间，即空腔14的体积可以进一步扩大。

在如图1所示的实施例中，引油通道10即设置为盲孔，使得空腔14的远离套筒5一端的直径比空腔14靠近套筒5一端的直径大，或者说未设置引油通道10的部分的空腔14的直径大于设有引油通道10的部分的空腔14的直径，有利于进一步提高减重效果。

另外，在轮轴1的靠近套筒5的一端可以设置管接头7，该管接头7用于连通引油通道10和输油管。

基于上述各个实施例中的星齿轮传动结构，本实用新型还提出一种行星减速器，包括上述的星齿轮传动结构。该行星减速器可以应用于各类机动车、工程机械或者航空发动机上。

下面结合图1-3对本实用新型星齿轮传动结构、行星减速器及航空发动机的一个实施例的具体结构和安装过程进行详细说明：

参考图1，在该实施例中，行星减速器主要包括星型轮轴1、行星架2、轴承3(圆柱滚子轴承，含单列、双列)、齿轮4(由一对左右旋斜人字齿轮组成的圆柱齿轮，具有承载能力高、传动平稳和轴向载荷小等优点)、套筒5、锁紧螺母6、管接头7、紧固件8和调整垫9。该减速器上的传动结构为恒星轮系，在运转时，各齿轮的回转轴线位置固定不动。

星型轮轴1上设有防转槽，该防转槽与设置在轴承3上的防转片相配合，防止轴承3的内圈与星型轮轴1之间发生相对周向转动；调整垫9设计为对半式结构，可通过配磨调整垫9的厚度，来调节轴承3与齿轮4的轴向位置，同时满足轮轴1的轴向对中度要求；套筒5的轴向长度，可根据轴承3与齿轮4的轴向位置需求进行配磨；锁紧螺母6可以由锁紧螺母本体和防转片组成，通过与星型轮轴1的螺纹连接实现轴向固定作用。

具体安装步骤为：轴承3与齿轮4在行星架2的体外安装完毕后，同时将轴承齿轮一体式结构和套筒5通过行星架2的侧面安装孔放置于行星架2的体内，然后通过冷却星型轮轴1的方法将星型轮轴1插入调整垫9、行星架2、轴承3内圈和套筒5中，通过配合套筒5的长度和调整垫9的厚度，调整星型轮轴1使其对中，然后左侧通过一组均布的周向紧固件8施加一定的预紧力将星型轮轴1固连在行星架2上，右侧通过锁紧螺母6拧紧星型轮轴1末端，以实现对轮轴1的轴向固定。

如图2和3所示，轴承3的润滑采用环下供油方式，空腔14偏心设置或者采用异形形状。外部滑油通过管接头7进入星型轮轴1上的引油通道10内，待滑油在引油通道10内积满后，靠压力作用通过星型轮轴1上的数列径向油孔11，将滑油输送到星型轮轴1外圆上的集油孔13，然后再传送到轴承3内圈上的径向输油孔12，从而实现对,轴承3的润滑冷却作用。

通过对本实用新型星齿轮传动结构、行星减速器及航空发动机的多个实施例的说明，可以看到本实用新型星齿轮传动结构、行星减速器及航空发动机实施例至少具有以下一种或多种优点：

1、轴承采用轮轴环下引油方式，并在轮轴上开设空腔，可有效降低整体重量，减少外部接口数量，降低滑油泄漏量；

2、在高速重载条件下采用轴承齿轮一体式结构，相对齿轮轴承分体式结构，可以节省约10％-20％的径向空间，减小了整个星型轮系的径向体积；

3、通过设置套筒和调整垫，可以实现轮轴在轴向方向上的双向对中调节，其中调整垫采用对半式结构，方便配磨后的拆装调整，方便、易操作；

4、通过螺栓和锁紧螺母组合实现轴向紧固，可以在内外部空间都十分紧凑的工况下实现方便拆装。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。