一种行星齿轮式动力组件的滑油润滑冷却装置及方法

本发明涉及一种行星齿轮式动力组件的滑油润滑冷却装置及方法，属于飞行器动力领域。

背景技术：

1、垂直起降高速飞行器既能像传统直升机一样，无需专用机场和跑道，通过垂直起降与空中悬停，向条件恶劣的作战地域快速投送兵力、物资支援，或隐蔽在障碍物后对敌发动突袭，同时便于伪装，不易被敌方发现，从而大大提高了战场生存率，或依托良好的低速性能，对目标进行凝视侦察；又能像固定翼飞机一样远距离高速经济巡航，迅速飞抵任务空域，精确打击特定目标后快速撤离，具有极高的机动性。因此，垂直起降高速飞行器完全符合“快速支持、敏捷打击”的要求，可以很好地满足我军未来的作战需要。

2、提高垂直起降高速飞行器耐久性的关键在于解决传动和模式转换机构的滑油润滑冷却问题。针对常规发动机的轴承滑油润滑冷却问题，授权号为zl 110056430 b的发明专利，提出轴承共腔润滑与轴间封严装置及双转子航空发动机，高压转子轴承和低压转子轴承处于一个轴承共腔内，从而通过轴承共腔润滑与轴间封严装置同时实现了高压转子和低压转子的润滑和封严，确保了高压转子和低压转子稳定运行；发明公开号为cn115288855 a的专利提出一种双转子涡轮紧凑轴承共腔支撑及轴承润滑流路结构，双转子涡轮紧凑轴承共腔支撑及轴承润滑流路结构的轴承冷却喷嘴连接在轴承座安装座上，可喷射滑油至燃发转子拉杆及动力轴上，利用离心力作用通过环下供油的方式实现了轴承整环冷却，保证了发动机在大姿态下的轴承冷却，冷却效果好。然而，两个发明专利解决的均为一端旋转另一端静止的油路密封问题，在实现具有模式转化能力的轴扇发动机的滑油润滑冷却时，还需要解决辅助电机发热大、双旋转件滑油密封问题，以及如何紧凑安装滑油润滑系统的技术问题。

3、需要设计相应的滑油润滑系统，涉及供油、冷却和双旋转件密封，以同时解决轴扇发动机的轴承-齿轮-辅助电机的滑油润滑冷却问题，最终提高发动机的耐久性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种行星齿轮式动力组件的滑油润滑冷却装置及方法，旨在解决轴扇发动机的轴承-齿轮-辅助电机的滑油润滑冷却问题，采用一端和旋转件无间隙过盈配合另一端封严篦齿的结构解决双旋转件的密封问题，多个封严篦齿密封和滑油润滑箱形成了轴承-齿轮-辅助电机共腔结构，构造多路的滑油润滑油的润滑和冷却路径，分别润滑冷却轴承-齿轮-辅助电机，同时利用发动机进口的气流进行滑油润滑箱的外壁面冷却，提高了传动机构的效率及耐久性。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种行星齿轮式动力组件的滑油润滑冷却装置，包括：滑油润滑箱、第一封严篦齿、第二封严篦齿、第三封严篦齿、进油管、出油管、行星传动机构和辅助电机，所述滑油润滑箱前端面和旋转环之间设有第一篦齿，所述第一封严篦齿和旋转环无间隙过盈配合，并同旋转环一起旋转，所述所述滑油润滑箱后端面和行星架之间设有第二篦齿，所述第二封严篦齿和行星架无间隙过盈配合，并同行星架一起旋转，所述行星架后端面和旋转环之间设有第三封严篦齿，第三封严篦齿无间隙过盈配合，同旋转环一起旋转，所述滑油润滑箱、第一封严篦齿、第二封严篦齿和第三封严篦齿构成一个封闭的轴承-齿轮-辅助电机的共腔结构，一端和旋转件无间隙过盈配合另一端采用封严篦齿的结构解决了双旋转件密封的问题，所述滑油润滑箱上方设有进油管，所述滑油润滑箱底部设有出油管，所述进油管在第二输出轴的第一轴承和第二轴承之间设有第一喷嘴，所述进油管在滑油润滑箱靠近前流道的端面内壁面上设有第二喷嘴，所述进油管在行星齿轮和行星架的连接轴承处设有第三喷嘴，所述滑油润滑箱靠近前流道的端面内壁上设有流向各个定子支撑的导油槽，所述滑油润滑箱靠近前流道的端面可以整体卸装，便于排查齿轮、功率输出轴和辅助电机是否出现故障并进行部件替换。

4、所述的一种行星齿轮式动力组件的滑油润滑冷却装置，其特征在于，旋转支撑关系，具有如下特点：

5、所述滑油润滑箱外圆环内壁面上设有多个无轮毂支撑，所述无轮毂支撑末端设有滚转轴承，所述多个滚转轴承和太阳轮构成动力组件的双旋转支撑结构，设在滑油润滑箱外圆环内壁面上的多个无轮毂支撑解决了大轴承支撑加工难成本高的问题。

6、所述的一种行星齿轮式动力组件的滑油润滑冷却的方法，其特征在于，滑油润滑冷却方法，具体包括如下步骤：

7、①润滑油源经过油泵加压后，从位于滑油润滑箱上方的进油管注入，经过三个喷嘴，分三路分别润滑冷却轴承、辅助电机和齿轮；

8、②第一路经过第一喷嘴，流向套筒的表面和油槽内，在第二输出轴离心力的作用下，流向两侧的第一轴承和第二轴承的内环，在轴承的旋转作用下，甩向外环，即采用环下供油技术充分润滑冷却轴承，多余的润滑油溢出到旋转环上，由于旋转环受到内涵道气流的对流换热，润滑冷却轴承过后的润滑油会在旋转环上被冷却，最后留到滑油润滑箱的底部；

9、③第二路经过第二喷嘴，流向所述滑油润滑箱靠近前流道的端面内壁上设有的导油槽内，并流向各个定子支撑，以冷却辅助电机和润滑冷却电机转子和定子之间的轴承；

10、④第三路经过第三喷嘴，喷向行星齿轮和行星架的连接轴承内环，在离心力作用下从轴承外环溢出，在重力作用下流向行星齿轮和太阳轮的啮合区，由于齿轮的旋转作用，润滑油会均匀地滋润太阳轮、行星齿轮和齿圈，多余的润滑油从啮合区溢出流向旋转环冷却，在旋转环下环面堆积滴落在辅助电机、电磁离合器和齿圈上；

11、⑤三路分别润滑冷却轴承、辅助电机和齿轮之后，在滑油润滑箱底部汇聚，并从出油管被抽走；

12、⑥流经滑油润滑箱的润滑油，如果旋转环的冷却效果已经达标，油箱温度控制在轴承-齿轮-辅助电机的额定工作温度以内，例如100～200℃，则直接回到油源处，如果经过旋转环冷却的轴承-齿轮-电机依旧高于额定工作温度，出油口的滑油与发动机燃油进行对流换热。

13、与现有技术相比，本发明的优势是：采用轴承-齿轮-辅助电机共腔解决密封问题，多路供油和环下供油解决好滑油润滑问题，设在滑油润滑箱外圆环内壁面上的多个无轮毂支撑解决了大轴承支撑加工难成本高的问题，旋转环壁对流换热和燃油-滑油换热解决滑油冷却问题，采用一端和旋转件无间隙过盈配合另一端封严篦齿的结构解决双旋转件的密封问题，并将传动机构布局在温度较低的内涵增压叶轮盘处，解决动力组件在高温和高转速工作环境下衍生问题的同时提高动力组件耐久性。

技术特征：

1.一种行星齿轮式动力组件的滑油润滑冷却装置，包括：滑油润滑箱(6)、第一封严篦齿(91)、第二封严篦齿(92)、第三封严篦齿(93)、进油管、出油管、行星传动机构和辅助电机，所述滑油润滑箱(6)前端面和旋转环(43)之间设有第一篦齿(91)，所述第一封严篦齿(91)和旋转环(43)无间隙过盈配合，并同旋转环(43)一起旋转，所述所述滑油润滑箱(6)后端面和行星架(24)之间设有第二篦齿(92)，所述第二封严篦齿(91)和行星架(24)无间隙过盈配合，并同行星架(24)一起旋转，所述行星架(24)后端面和旋转环(43)之间设有第三封严篦齿(92)，第三封严篦齿(91)无间隙过盈配合，同旋转环(43)一起旋转，所述滑油润滑箱(6)、第一封严篦齿(91)、第二封严篦齿(92)和第三封严篦齿(93)构成一个封闭的轴承-齿轮-辅助电机的共腔结构，一端和旋转件无间隙过盈配合另一端采用封严篦齿的结构解决了双旋转件密封的问题，所述滑油润滑箱(6)上方设有进油管，所述滑油润滑箱(6)底部设有出油管，所述进油管在第二输出轴(32)的第一轴承和第二轴承之间设有第一喷嘴，所述进油管在滑油润滑箱(6)靠近前流道的端面内壁面上设有第二喷嘴，所述进油管在行星齿轮(22)和行星架(24)的连接轴承处设有第三喷嘴，所述滑油润滑箱(6)靠近前流道的端面内壁上设有流向各个定子支撑(61)的导油槽，所述滑油润滑箱(6)靠近前流道的端面可以整体卸装，便于排查齿轮、功率输出轴(3)和辅助电机是否出现故障并进行部件替换。

2.如权利要求1所述的一种行星齿轮式动力组件的滑油润滑冷却装置，其特征在于，旋转支撑关系，具有如下特点：

3.如权利要求1所述的一种行星齿轮式动力组件的滑油润滑冷却的方法，其特征在于，滑油润滑冷却方法，具体包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种行星齿轮式动力组件的滑油润滑冷却装置及方法，属于飞行器动力领域。本发明公开的装置包括：滑油润滑箱(6)、第一封严篦齿(91)、第二封严篦齿(92)、第三封严篦齿(93)、进油管、出油管、行星传动机构和辅助电机，所述滑油润滑箱(6)利用多个封严篦齿形成轴承‑齿轮‑辅助电机共腔结构，润滑油进入进油管后分三路通过第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴，分别润滑冷却轴承、辅助电机和行星传动机构的齿轮，所述滑油润滑箱(6)前端的腔壁和进口气流进行对流换热。本发明采用轴承‑齿轮‑辅助电机共腔结构，以及构造多路的滑油润滑油的润滑和冷却路径，利用篦齿密封双旋转件的环腔，解决了传动过程中的滑油润滑冷却问题，提高了传动机构的效率及耐久性。

技术研发人员：黄舒琪,罗连潭,汪虹宇,欧阳宇浩,魏鹏轩,杨天赐,李象府,崔轶博,张天宏,黄向华,盛汉霖
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14