一种自适应弹性变形轴类连接结构及发动机转子组件的制作方法

本发明涉及航空发动机领域，具体是一种自适应弹性变形轴类连接结构及发动机转子组件。

背景技术：

1、航空发动机在在起动、巡航、应急等不同工作状态下，存在轴承、主轴、中心轴等多层轴系结构不同热变形引起的连接不可靠问题，如轴承内环、涡轮轴、压气机轴等零件因工作温度不同，会产生相对位移、热膨胀差异等，无法保证在不同工作状态下轴承内环和涡轮盘后段轴等零件同时处于压紧状态，从而容易引起发动机振动故障或者轴承磨损故障。

2、目前，通常采用螺母、螺母锁片等结构来保证涡轮轴与其他轴类零件的端面贴合以及轴向压紧，如图1所示某发动机局部示意图，从图中我们可以看出其涡轮轴4’的后段抵住在轴承内环5’上，然后采用螺母61’+螺母锁片62’结构来保证轴承内环5’以及涡轮轴4’的后段的轴向压紧在低压气机轴3’上。或如图2所示，为另某发动机局部示意图，从图中我们可以看出其涡轮轴4”的后段抵住在轴承内环上，然后采用螺母61”+螺母锁片结62”的结构来保证轴承内环5”的轴向压紧，另单独采用螺母63”+止动垫圈64”结构来保证涡轮轴4”轴向压紧中心拉杆3”上。发动机如想采用图2所示的连接方式时，也必须在结构不受限的情况下，即有较多的安装空间的情况下，否则也无法如图2所示采用两套螺母压紧结构来保证所有零件的轴向压紧。

3、专利文献(中国专利公开号：cn109209641b)公开了一种发动机转子组件的连接结构，其轴向结构就太长，应用在航空发动机领域，会占据较大空间。

技术实现思路

1、本发明一方面在于提供一种自适应弹性变形轴类连接结构，用于保证轴类结构之间的紧促可靠连接，不会因为热变形产生间隙后，两轴连接位置连接强度降低，造成不可靠的情况发生。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种自适应弹性变形轴类连接结构，包括限位部，所述限位部包括依次连接的第一轴挡段、弹性连接段和第二轴挡段。限位部用于对待连接的轴类零件进行限位，第一轴挡段用于对该连接结构一侧的待连接的轴类零件进行压紧限位，第二轴挡段用于对该连接结构另一侧的待连接的轴类零件进行压紧限位，弹性连接段用于提供压紧限位的预压力和通过自身弹性形变来补偿因加热等导致的轴类零件长度产生的变化量。

4、进一步的方案中，该连接结构还包括弹性密封部，弹性密封部连接在限位部上，用于对待连接轴类零件的径向提供自适应弹性变形，弹性密封部可为具有弹性和密封功能的封严蓖齿环，即通过封严蓖齿环与其他零件连接，连接过程中，通过封严蓖齿环与待连接零件之间产生的弹力，使得调整封严蓖齿环两侧待连接零件件的间隙，提高密封强度，通过封严蓖齿环自身弹性形变来补偿与之连接的轴类零件如压气机轴因加热等导致的径向长度的变化量。

5、进一步的方案中，所述第二轴挡段内侧壁上设置有凹槽，凹槽的槽底面上设置有通孔。

6、进一步的方案中，所述通孔多排平行布置。

7、进一步的方案中，所述通孔的排数为两排，且两排通孔上下错开均匀间隔布置。

8、进一步的方案中，所述弹性连接段为设置有多个环形通槽的连接段。

9、进一步的方案中，所述环形通槽为多排平行布置的条形腰槽。

10、进一步的方案中，所述环形通槽的排数为两排，且上下错开均匀间隔布置。

11、本发明的有益效果：

12、通过弹性连接段，提供锁紧补偿，使得轴类零件之间连接更可靠，不会因热变形间隙过大而产生连接不可靠的情况发生，相比现有本应压紧的零件因热变形不可靠连接，造成一定的安全隐患的轴类连接方式方式，该轴类连接方式使用更安全，可提高弹性变形轴类相关连接零件的使用寿命。

13、本发明的另一方面在于提供一种发动机转子组件，包括压气机转子轴、涡轮机转子轴、轴承件、轴端锁紧件和上述方案中的连接结构，所述涡轮机转子轴连接在压气机转子轴的轴端上，所述连接结构连接在压气机转子轴和涡轮机转子轴的连接端上，压气机转子轴上依次设置有第一轴肩端面和第二轴肩端面，所述第二轴肩端面与涡轮机转子轴的一端端面间设置有轴向间隙，所述第一轴挡段的轴端面用于限位压气机转子轴上的第一轴肩端面,所述第二轴挡段的轴端面用于限位轴承件的一端端面，所述涡轮机转子轴的中部通过轴承件的另一端端面限位，所述轴端锁紧件锁紧在压气机转子轴末端，且用于限位涡轮机转子轴。

14、进一步的方案中，所述轴端锁紧件为锁紧螺母。

15、进一步的方案中，所述连接结构为一体成型的薄壁轴套件。

16、在发动机不同工作状态下，既能保证涡轮轴与压气机轴的可靠连接，保证轴承内环的轴向压紧，亦能在结构受限的情况下，采用较短的转子轴，来实现发动机的可靠工作。

技术特征：

1.一种自适应弹性变形轴类连接结构，其特征在于，包括限位部(1)，所述限位部(1)包括依次连接的第一轴挡段(11)、弹性连接段(12)和第二轴挡段(13)。

2.根据权利要求1所述的一种自适应弹性变形轴类连接结构，其特征在于，所述第二轴挡段(13)内侧壁上设置有凹槽(131)，凹槽(131)的槽底面上设置有通孔(132)。

3.根据权利要求2所述的一种自适应弹性变形轴类连接结构，其特征在于，所述通孔(132)多排平行布置。

4.根据权利要求3所述的一种自适应弹性变形轴类连接结构，其特征在于，所述通孔(132)的排数为两排，且两排通孔(132)上下错开均匀间隔布置。

5.根据权利要求4所述的一种自适应弹性变形轴类连接结构，其特征在于，所述弹性连接段(12)为设置有多个环形通槽(121)的连接段。

6.根据权利要求5所述的一种自适应弹性变形轴类连接结构，其特征在于，所述环形通槽(121)为多排平行布置的条形腰槽。

7.根据权利要求5所述的一种自适应弹性变形轴类连接结构，其特征在于，所述环形通槽(121)的排数为两排，且上下错开均匀间隔布置。

8.一种发动机转子组件，其特征在于，包括压气机转子轴(3)、涡轮机转子轴(4)、轴承件(5)、轴端锁紧件(6)和权利要求1-7任一所述的连接结构，所述涡轮机转子轴(4)连接在压气机转子轴(3)的轴端上，所述连接结构连接在压气机转子轴(3)和涡轮机转子轴(4)的连接端上，压气机转子轴(3)上依次设置有第一轴肩端面(31)和第二轴肩端面(32)，所述第二轴肩端面(32)与涡轮机转子轴(4)的一端端面间设置有轴向间隙(7)，所述第一轴挡段(11)的轴端面用于限位压气机转子轴(3)上的第一轴肩端面(31),所述第二轴挡段(13)的轴端面用于限位轴承件(5)的一端端面，所述涡轮机转子轴(4)的中部通过轴承件(5)的另一端端面限位，所述轴端锁紧件(6)锁紧在压气机转子轴(3)末端，且用于限位涡轮机转子轴(4)。

9.根据权利要求8所述的一种发动机转子组件，其特征在于，所述轴端锁紧件(6)为锁紧螺母。

10.根据权利要求8所述的一种发动机转子组件，其特征在于，所述连接结构为一体成型的薄壁轴套件。

技术总结
本发明涉及航空发动机领域，具体公开了一种自适应弹性变形轴类连接结构及发动机转子组件，包括限位部，所述限位部包括依次连接的第一轴挡段、弹性连接段和第二轴挡段。该连接结构能保证轴类结构之间的紧促可靠连接，不会因为热变形产生间隙后，两轴连接位置连接强度降低，造成不可靠的情况发生。

技术研发人员：张文灿,刘勇军,黄开明,许欣,吴波,冯颖
受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13