航空发动机的涡轮多级转子部件及航空发动机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种航空发动机的涡轮多级转子部件及航空发动机。航空发动机的涡轮多级转子部件，转轴以及多级轮盘，转轴上开设有多个沿转轴轴向布置并用于螺栓连接的轴连接孔，多个轴连接孔沿转轴的周向分布；多级轮盘上开设有多个沿多级轮盘轴向布置并用于螺栓连接的轮盘连接孔，多个轮盘连接孔沿多级轮盘的周向分布；轴连接孔与轮盘连接孔一一对应且同轴布设，轴连接孔的第一孔端与轮盘连接孔的第一孔端对接；轴连接孔的第一孔端和/或轮盘连接孔的第一孔端设置为用于螺栓连接时引导螺栓进入并实现螺栓与连接孔同轴的圆锥面孔。能够方便螺栓与连接孔的连接配合，同时也能够保证螺栓连接到位，从而提高连接精度以及连接稳定性。
【专利说明】
航空发动机的涡轮多级转子部件及航空发动机
技术领域
[0001]本实用新型涉及航空发动机结构技术领域，特别地，涉及一种航空发动机的涡轮多级转子部件。此外，本实用新型还涉及一种包括上述航空发动机的涡轮多级转子部件的航空发动机。
【背景技术】
[0002]在航空发动机中，涡轮的转子部件是发动机的做功部件，由于做功量大，一般沿轴向设计多级转子来满足发动机输出功的要求。由于涡轮部件的温度高、压力高、转速高，因此零件之间的配合关系尤为重要，要确保零件在工作过程中不松动。
[0003]而现有航空发动机的涡轮的转子部件采用等径贯通孔洞与螺栓进行紧固配合连接，由于安装行程长，容易在安装时就出现径向偏移，此时在受到温度高、压力高、转速高等作用后，连接部位很容易发生连接松动以及连接配合关系的失稳，极易造成后续带了的一系列安全问题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提供了一种航空发动机的涡轮多级转子部件及航空发动机，以解决现有航空发动机的涡轮的转子部件，装配时容易造成径向偏移，在使用过程中由于长期处于温度高、压力高、转速高等条件，容易发生连接松动以及连接配合关系失稳的技术问题。
[0005]根据本实用新型的一个方面，提供一种航空发动机的涡轮多级转子部件，转轴以及多级轮盘，转轴上开设有多个沿转轴轴向布置并用于螺栓连接的轴连接孔，多个轴连接孔沿转轴的周向分布;多级轮盘上开设有多个沿多级轮盘轴向布置并用于螺栓连接的轮盘连接孔，多个轮盘连接孔沿多级轮盘的周向分布;轴连接孔与轮盘连接孔——对应且同轴布设，轴连接孔的第一孔端与轮盘连接孔的第一孔端对接;轴连接孔的第一孔端和/或轮盘连接孔的第一孔端设置为用于螺栓连接时引导螺栓进入并实现螺栓与连接孔同轴的圆锥面孔。
[0006]进一步地，轴连接孔的第二孔端和/或轮盘连接孔的第二孔端也设置为圆锥面孔。
[0007]进一步地，多级轮盘采用第一级轮盘与第二级轮盘轴向叠合连接;轮盘连接孔包括开设于第一级轮盘上的第一连接孔以及开设于第二级轮盘上的第二连接孔，第一连接孔与第二连接孔贯通且同轴。
[0008]进一步地，第一连接孔和第二连接孔的螺栓进入端均设置为圆锥面孔。
[0009]进一步地，多级轮盘采用第一级轮盘、第二级轮盘和第三级轮盘轴向叠合连接;轮盘连接孔包括开设于第一级轮盘上的第一连接孔、开设于第二级轮盘上的第二连接孔以及开设于第三级轮盘上的第三连接孔;仅有第一连接孔与第二连接孔贯通且同轴，构成短轴孔;第一连接孔、第二连接孔以及第三连接孔贯通且同轴，构成长轴孔。
[0010]进一步地，短轴孔与长轴孔沿多级轮盘的周向间隔排布。
[0011]进一步地，第一连接孔、第二连接孔和第三连接孔的螺栓进入端均设置为圆锥面孔。
[0012]进一步地，第一级轮盘与第二级轮盘之间通过装配于短轴孔内的短螺栓固接，第一级轮盘、第二级轮盘以及第三级轮盘通过装配于长轴孔内的长螺栓固接;短螺栓与长螺栓沿多级轮盘的周向相间排布。
[0013]进一步地，圆锥面孔的锥度为I: 30?60;圆锥面孔的粗糙度<0.8。
[0014]根据本实用新型的另一方面，还提供了一种航空发动机，包括上述航空发动机的涡轮转子部件。
[0015]本实用新型具有以下有益效果:
[0016]本实用新型航空发动机的涡轮多级转子部件，采用转轴与多级轮的组合结构形式;分别在转轴和多级轮盘上开设沿周向分布的连接孔，且采用转轴与多级轮盘一一对应的结构形式，以保证连接的稳定性;通过将轴连接孔与轮盘连接孔接触部位的孔端设置为圆锥面孔，圆锥面孔由螺栓的进入方向径向尺寸逐渐减小，通过这种逐渐减小的渐变性斜面引导螺栓进入并使螺栓与连接孔趋于同轴，能够方便螺栓与连接孔的连接配合，同时也能够保证螺栓连接到位，从而提高连接精度以及连接稳定性，有效防止长期处于温度高、压力高、转速高等条件下的连接松动以及连接失稳的问题。
[0017]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0018]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，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:
[0019]图1是本实用新型优选实施例的航空发动机的涡轮多级转子部件的结构示意图；
[0020]图2是本实用新型优选实施例的长轴孔的结构示意图；
[0021 ]图3是本实用新型优选实施例的短轴孔的结构示意图；
[0022]图4是本实用新型优选实施例的多级轮盘的结构示意图。
[0023]图例说明:
[0024]1、转轴;2、多级轮盘;201、第一级轮盘;2011、第一连接孔;202、第二级轮盘;2021、第二连接孔;203、第三级轮盘;2031、第三连接孔;3、轴连接孔;4、轮盘连接孔;5、圆锥面孔；
6、短轴孔;7、长轴孔;8、短螺栓;9、长螺栓。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0026]图1是本实用新型优选实施例的航空发动机的涡轮多级转子部件的结构示意图；图2是本实用新型优选实施例的长轴孔的结构示意图；图3是本实用新型优选实施例的短轴孔的结构示意图；图4是本实用新型优选实施例的多级轮盘的结构示意图。
[0027]如图1和图2所示，本实施例的航空发动机的涡轮多级转子部件，转轴I以及多级轮盘2，转轴I上开设有多个沿转轴I轴向布置并用于螺栓连接的轴连接孔3，多个轴连接孔3沿转轴I的周向分布;多级轮盘2上开设有多个沿多级轮盘2轴向布置并用于螺栓连接的轮盘连接孔4，多个轮盘连接孔4沿多级轮盘2的周向分布;轴连接孔3与轮盘连接孔4——对应且同轴布设，轴连接孔3的第一孔端与轮盘连接孔4的第一孔端对接;轴连接孔3的第一孔端和/或轮盘连接孔4的第一孔端设置为用于螺栓连接时引导螺栓进入并实现螺栓与连接孔同轴的圆锥面孔5。航空发动机的涡轮多级转子部件，采用转轴I与多级轮的组合结构形式；分别在转轴I和多级轮盘2上开设沿周向分布的连接孔，且采用转轴I与多级轮盘2—一对应的结构形式，以保证连接的稳定性;通过将轴连接孔3与轮盘连接孔4接触部位的孔端设置为圆锥面孔5，圆锥面孔5由螺栓的进入方向径向尺寸逐渐减小，通过这种逐渐减小的渐变性斜面引导螺栓进入并使螺栓与连接孔趋于同轴，能够方便螺栓与连接孔的连接配合，同时也能够保证螺栓连接到位，从而提高连接精度以及连接稳定性，有效防止长期处于温度高、压力高、转速高等条件下的连接松动以及连接失稳的问题。
[0028]如图1、图2和图3所示，本实施例中，轴连接孔3的第二孔端和/或轮盘连接孔4的第二孔端也设置为圆锥面孔5。
[0029]如图1、图2和图3所示，本实施例中，多级轮盘2采用第一级轮盘201与第二级轮盘202轴向叠合连接。轮盘连接孔4包括开设于第一级轮盘201上的第一连接孔2011以及开设于第二级轮盘202上的第二连接孔2021。第一连接孔2011与第二连接孔2021贯通且同轴。
[0030]如图1、图2和图3所示，本实施例中，第一连接孔2011和第二连接孔2021的螺栓进入端均设置为圆锥面孔5。
[0031 ] 如图1、图2和图3所示，本实施例中，多级轮盘2采用第一级轮盘201、第二级轮盘202和第三级轮盘203轴向叠合连接。轮盘连接孔4包括开设于第一级轮盘201上的第一连接孔2011、开设于第二级轮盘202上的第二连接孔2021以及开设于第三级轮盘203上的第三连接孔2031。仅有第一连接孔2011与第二连接孔2021贯通且同轴，构成短轴孔6。第一连接孔2011、第二连接孔2021以及第三连接孔2031贯通且同轴，构成长轴孔7。
[0032]如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，短轴孔6与长轴孔7沿多级轮盘2的周向间隔排布。
[0033]如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，第一连接孔2011、第二连接孔2021和第三连接孔2031的螺栓进入端均设置为圆锥面孔5。
[0034]如图1、图2和图3所示，本实施例中，第一级轮盘201与第二级轮盘202之间通过装配于短轴孔6内的短螺栓8固接。第一级轮盘201、第二级轮盘202以及第三级轮盘203通过装配于长轴孔7内的长螺栓9固接。短螺栓8与长螺栓9沿多级轮盘2的周向相间排布。
[0035]如图1、图2和图3所示，本实施例中，圆锥面孔5的锥度为1:30?60。圆锥面孔5的粗糙度<0.8。使圆锥面孔5的锥度处于1:30至1:60之间，从而更好的实现导向和自锁的功能。
[0036]本实施例的航空发动机，包括上述航空发动机的涡轮转子部件。
[0037]实施时，提供了一种发动机转子组件的圆锥面定心装配结构，以解决多级转子装配问题。本发明的涡轮转子有三级，包括转轴1、第一级轮盘201、第二级轮盘202、第三级轮盘203。五件短螺栓8连接第一级轮盘201、第二级轮盘202和转轴I。五件长螺栓9连接第一级轮盘201、第二级轮盘202、第三级轮盘203和转轴I。第一级轮盘201、第二级轮盘202和转轴I沿圆周方向均布有十个圆锥面孔5，第三级轮盘203沿圆周方向均布有五个圆锥面孔5。转轴I与轮盘之间用十个螺栓连接，螺栓与转轴1、轮盘的配合采用圆锥面定心。
[0038]第一级轮盘201、第二级轮盘202和转轴I沿圆周方向均布有十个圆锥面孔5，长螺栓9、短螺栓8均匀分布且装配于这十个圆锥面孔5中。第三级轮盘203沿圆周方向均布有五个圆锥面孔5，仅装配有五根长螺栓9。
[0039]转轴1、第一级轮盘201、第二级轮盘202、第三级轮盘203的螺栓孔的中心为Φ
IOOmm- Φ 200mm。优选地，螺栓孔的中心为Φ 160mm。在螺栓孔中心上，以轴左端面为起点加工十个个锥孔，锥孔起始直径为Φ 15.8mm(+0.020mm)，锥度为1:48。长锥孔贯通至转轴I和第一级轮盘201、第二级轮盘202、第三级轮盘203，如图2所示。短锥孔贯通至转轴I和第一级轮盘201、第二级轮盘202，锥孔的粗糙度不高于0.8，如图3所示。
[0040]五根短螺栓8和五根长螺栓9与轮盘、转轴I的锥孔配合面设计为圆锥面，圆锥面的起始直径为Φ 15.77mm(+0.04mm?+0.0lmm)，比轮盘、转轴I的起始直径小0.03mm，以保证螺栓能够装入到盘轴中。螺栓的圆锥面锥度为1:48，与轮盘、转轴I的锥度一样，圆锥面的粗糙度不高于0.4，能保证相同的圆锥面配合。通过这种圆锥面的配合方式来确定盘轴定心可
A+-.与巨O
[0041 ] 在加工和装配时保证:
[0042](I)每个锥孔在加工时保证一次进刀，孔内不能有台阶，尺寸一次形成；
[0043](2)加工保证盘、轴锥孔的粗糙度不高于0.8，螺栓圆锥面的粗糙度不高于0.4。以保证螺栓装配后，圆锥面和锥孔的配合质量高，定心可靠；
[0044](3)螺栓装配拧紧后，需检查螺栓端面与轴端面有0.5?1.0的间隙，以确保螺栓的圆锥面和孔的圆锥面处于紧度配合的状态。
[0045]本发明航空发动机的涡轮多级转子部件具有以下的有益效果:
[0046 ] (I)本发明通过圆锥面配合，定心结构可靠稳定；
[0047](2)本发明能在一次加工过程中把三个轮盘和一个板轴的锥孔尺寸加工合格，保证了不同零件之间配合尺寸的一致性；
[0048](3)装配合格的转子组件，需进行平衡工作，可保证组件在工作状态下运转平稳，振动小。
[0049]实施步骤:
[0050](I)将第一级轮盘201、第二级轮盘202和转轴I用五根短螺栓8连接好，并检查螺栓端面和轴端面间隙，并进行平衡工作；
[0051](2)将第三级轮盘203和五根长螺栓9与上述组件连接好，并检查螺栓端面和轴端面间隙，并再次进行整个组件的平衡工作。
[0052]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种航空发动机的涡轮多级转子部件，转轴(I)以及多级轮盘(2)， 其特征在于， 所述转轴(I)上开设有多个沿所述转轴(I)轴向布置并用于螺栓连接的轴连接孔(3)，多个所述轴连接孔(3)沿所述转轴(I)的周向分布； 所述多级轮盘(2)上开设有多个沿所述多级轮盘(2)轴向布置并用于螺栓连接的轮盘连接孔(4)，多个所述轮盘连接孔(4)沿所述多级轮盘(2)的周向分布； 所述轴连接孔(3)与所述轮盘连接孔(4)一一对应且同轴布设，所述轴连接孔(3)的第一孔端与所述轮盘连接孔(4)的第一孔端对接； 所述轴连接孔(3)的第一孔端和/或所述轮盘连接孔(4)的第一孔端设置为用于螺栓连接时引导螺栓进入并实现螺栓与连接孔同轴的圆锥面孔(5)。2.根据权利要求1所述的航空发动机的涡轮多级转子部件，其特征在于， 所述轴连接孔(3)的第二孔端和/或所述轮盘连接孔(4)的第二孔端也设置为圆锥面孔(5)。3.根据权利要求2所述的航空发动机的涡轮多级转子部件，其特征在于， 所述多级轮盘(2)采用第一级轮盘(201)与第二级轮盘(202)轴向叠合连接； 所述轮盘连接孔(4)包括开设于所述第一级轮盘(201)上的第一连接孔(2011)以及开设于所述第二级轮盘(202)上的第二连接孔(2021)， 所述第一连接孔(2011)与所述第二连接孔(2021)贯通且同轴。4.根据权利要求3所述的航空发动机的涡轮多级转子部件，其特征在于， 所述第一连接孔(2011)和所述第二连接孔(2021)的螺栓进入端均设置为圆锥面孔(5)。5.根据权利要求2所述的航空发动机的涡轮多级转子部件，其特征在于， 所述多级轮盘(2)采用第一级轮盘(201)、第二级轮盘(202)和第三级轮盘(203)轴向叠合连接； 所述轮盘连接孔(4)包括开设于所述第一级轮盘(201)上的第一连接孔(2011)、开设于所述第二级轮盘(202)上的第二连接孔(2021)以及开设于所述第三级轮盘(203)上的第三连接孔(2031); 仅有所述第一连接孔(2011)与所述第二连接孔(2021)贯通且同轴，构成短轴孔(6); 所述第一连接孔(2011)、所述第二连接孔(2021)以及所述第三连接孔(2031)贯通且同轴，构成长轴孔(7)。6.根据权利要求5所述的航空发动机的涡轮多级转子部件，其特征在于， 所述短轴孔(6)与所述长轴孔(7)沿所述多级轮盘(2)的周向间隔排布。7.根据权利要求5所述的航空发动机的涡轮多级转子部件，其特征在于， 所述第一连接孔(2011)、所述第二连接孔(2021)和所述第三连接孔(2031)的螺栓进入端均设置为圆锥面孔(5)。8.根据权利要求7所述的航空发动机的涡轮多级转子部件，其特征在于， 所述第一级轮盘(201)与所述第二级轮盘(202)之间通过装配于所述短轴孔(6)内的短螺栓(8)固接， 所述第一级轮盘(201)、所述第二级轮盘(202)以及所述第三级轮盘(203)通过装配于所述长轴孔(7)内的长螺栓(9)固接； 所述短螺栓(8)与所述长螺栓(9)沿所述多级轮盘(2)的周向相间排布。9.根据权利要求1至8中任一项所述的航空发动机的涡轮多级转子部件，其特征在于， 所述圆锥面孔(5)的锥度为1:30?60; 所述圆锥面孔(5)的粗糙度<0.8。10.一种航空发动机，其特征在于， 包括权利要求1至9中任一项所述的航空发动机的涡轮多级转子部件。
【文档编号】F01D5/06GK205714291SQ201620545080
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】杨春华, 倪慧妍, 余世鹏, 刘昌华
【申请人】中国南方航空工业(集团)有限公司