涡轮发动机附件传动机构及其使用方法和涡轮发动机与流程

本发明涉及涡轮发动机领域，特别地，涉及一种涡轮发动机附件传动机构。此外，本发明还涉及一种包括上述涡轮发动机附件传动机构的使用方法和涡轮发动机。

背景技术：

航空发动机上的机匣的集成化程度随着制造水平的提高而不断加大，使得机匣类零件变得越来越复杂，在发动机装配过程中以及发动机试车之后需要对发动机内部零件的状态进行检查，发生故障时需要更换故障零件，因此，该类机匣零件在发动机装配和拆卸过程较为繁琐，且操作时间较长。航空发动机上的附件从发动机主轴上提取功率时，需要通过附件传动装置中的齿轮传动链实现。附件传动装置由中央传动组件与附件传动组件组成。中央传动组件包含中央传动齿轮，附件传动组件包含附件传动齿轮。附件传动装置通常经由中央传动齿轮提取功率后通过齿轮传动链传递至附件传动齿轮，最终传递给各个附件。当齿轮传动链上的转子件出现损坏等非正常状态导致转子卡制的情况时，齿轮会发生断裂，并进一步连带齿轮轴上的轴承损坏，增加不必要的经济损失。

技术实现要素：

本发明提供了一种涡轮发动机附件传动机构及其使用方法和涡轮发动机，以解决现有附件传动装置发生故障时，齿轮或轴承等转子件受损的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种涡轮发动机附件传动机构，处于中央传动组件和附件传动组件之间用于传递扭矩，中央传动组件内含有中央传动齿轮，附件传动组件内含有附件传动齿轮，涡轮发动机附件传动机构包括：布设在中央传动齿轮与附件传动齿轮之间用于中央传动齿轮与附件传动齿轮之间扭矩传递的花键轴，布设在中央传动组件和附件传动组件之间并环绕在花键轴外用于形成保护层以防止内部零件断裂而向外飞溅的连接管件；花键轴的轴体上设有轴颈结构，轴颈结构在附件传动组件发生卡制时不发生屈曲，花键轴的强度低于中央传动组件传动部分的强度和附件传动组件传动部分的强度。

进一步地，连接管件的长度大于30mm；连接管件与中央传动组件和附件传动组件可拆卸连接；连接管件的轴向长度可调节。

进一步地，连接管件包括第一管体和第二管体，第一管体与第二管体嵌套连接；第一管体的自由端与附件传动组件的凹槽结构插接配合，第一管体上设有用于与中央传动组件的凹槽端部定位并限制第一管体沿中央传动组件方向轴向运动的限位件；第二管体的自由端与中央传动组件的凹槽结构插接配合。

进一步地，第一管体上设有用于第一管体轴向定位以防止第一管体脱离附件传动组件和第二管体脱离中央传动组件的定位件；或者，第二管体上设有用于第二管体轴向定位以防止第一管体脱离附件传动组件和第二管体脱离中央传动组件的定位件；或者，第一管体和第二管体上均设有用于第一管体与第二管体轴向定位以防止第一管体脱离附件传动组件和第二管体脱离中央传动组件的定位件。

进一步地，中央传动组件和附件传动组件之间的距离为a，第一管体的长度为b，第二管体的长度为c，a＞b且a＞c。

进一步地，c＞b+5mm。

进一步地，第一管体与附件传动组件之间、第二管体与中央传动组件之间、第一管体与第二管体之间的结合部设有用于结合部位密封的密封圈或密封垫。

进一步地，涡轮发动机附件传动机构还包括布设在中央传动齿轮内的用于限制花键轴轴向移动并防止花键轴断裂后进入机匣内部的第一封堵件以及布设在附件传动齿轮内的用于限制花键轴轴向移动并防止花键轴断裂后进入机匣内部的第二封堵件；第二封堵件与附件传动齿轮内之间的结合部设有用于结合部位密封的密封圈或密封垫。

根据本发明的另一方面，还提供了一种涡轮发动机附件传动机构使用方法，采用上述涡轮发动机附件传动机构，

s1：中央传动组件、连接管件、附件传动组件依次沿轴向排布；

s2：中央传动齿轮安装在中央传动组件中，附件传动齿轮安装在附件传动组件中；

s3：花键轴依次穿过中央传动齿轮的中轴孔、连接管件的内腔、附件传动齿轮的中轴孔，并且花键轴两端的花键分别与中央传动齿轮的中轴孔的內花键以及附件传动齿轮的中轴孔的內花键连接；

s4：将连接管件固定定位在中央传动组件和附件传动组件之间，连接管件的一端安装在中央传动组件的凹槽内，连接管件的另一端安装在附件传动组件的凹槽内，完成安装。

进一步地，s3步骤之后，还包括：对花键轴两端进行封堵固定定位。

根据本发明的另一方面，还提供了一种涡轮发动机，包括上述涡轮发动机附件传动机构。

本发明具有以下有益效果：

本发明的涡轮发动机附件传动机构，包括花键轴和连接管件，中央传动齿轮与附件传动齿轮通过花键轴连接，中央传动组件和附件传动组件之间通过连接管件连接并环绕在花键轴外，花键轴上设计轴颈结构，通过前期的预实验及计算，设计花键轴的强度在中央传动组件传动部分和附件传动组件传动部分的强度最低，但是在发生卡制时，花键轴不会发生屈服的强度。花键轴上的轴颈结构设计，保证在发生卡制时，通过扭断花键轴，保护中央传动组件和附件传动组件中的零件，另外，花键轴为棒料机加工成型，原材料相对更便宜，加工也更加简单，有效降低故障损失。连接管件套设在花键轴外，一方面，方便花键轴的检查和更换，有效地防止内部零件断裂而向外飞溅；另一方面，连接管件可拆卸连接在中央传动组件与附件传动组件之间，方便观察中央传动组件和附件传动组件内部零件的状态，并可实现部分零件的更换，避免拆卸中央传动组件和附件传动组件的整体结构。涡轮发动机附件传动机构结构简单，操作方便，花键轴保证在故障发生时，花键轴断裂，其他发动机部件不发生损坏，降低故障损失，连接管件防止内部零件断裂而飞溅，并大大简化发动机的检查和零件的更换工作，提高工作效率。

本发明的涡轮发动机附件传动机构的使用方法，安装方便，便于操作，整个涡轮发动机附件传动机构，由于利用基体本身的结构构造实现其功能，结构简单，制造成本低，易于批量生产。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

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

图1是本发明优选实施例的涡轮发动机附件传动机构安装状态示意图；

图2是本发明优选实施例的涡轮发动机附件传动机构安装过程示意图；

图3是本发明优选实施例的中央传动齿轮和附件传动齿轮装配示意图；以及

图4是本发明优选实施例的第一管体与第二管体装配示意图。

附图标记说明：

1、中央传动组件；2、附件传动组件；3、中央传动齿轮；4、附件传动齿轮；5、花键轴；51、轴颈结构；6、连接管件；61、第一管体；611、限位件；62、第二管体；63、定位件；7、第一封堵件；8、第二封堵件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是本发明优选实施例的涡轮发动机附件传动机构安装状态示意图；图2是本发明优选实施例的涡轮发动机附件传动机构安装过程示意图；图3是本发明优选实施例的中央传动齿轮和附件传动齿轮装配示意图；图4是本发明优选实施例的第一管体与第二管体装配示意图。

如图1和图2所示，本实施例的涡轮发动机附件传动机构，处于中央传动组件1和附件传动组件2之间用于传递扭矩，中央传动组件1内含有中央传动齿轮3，附件传动组件2内含有附件传动齿轮4，涡轮发动机附件传动机构包括：布设在中央传动齿轮3与附件传动齿轮4之间用于中央传动齿轮3与附件传动齿轮4之间扭矩传递的花键轴5，布设在中央传动组件1和附件传动组件2之间并环绕在花键轴5外用于形成保护层以防止内部零件断裂而向外飞溅的连接管件6；花键轴5的轴体上设有轴颈结构51，轴颈结构51在附件传动组件2发生卡制时不发生屈曲，花键轴5的强度低于中央传动组件1传动部分的强度和附件传动组件2传动部分的强度。本发明的涡轮发动机附件传动机构，包括花键轴5和连接管件6，中央传动齿轮3与附件传动齿轮4通过花键轴5连接，中央传动组件1和附件传动组件2之间通过连接管件6连接并环绕在花键轴5外，花键轴5上设计轴颈结构51，通过前期的预实验及计算，设计花键轴5的强度在中央传动组件1传动部分和附件传动组件2传动部分的强度最低，但是在发生卡制时，花键轴5不会发生屈服的强度。花键轴5上的轴颈结构51设计，保证在发生卡制时，通过扭断花键轴5，保护中央传动组件1和附件传动组件2中的零件，另外，花键轴5为棒料机加工成型，原材料相对更便宜，加工也更加简单，有效降低故障损失。连接管件6套设在花键轴5外，一方面，方便花键轴5的检查和更换，有效地防止内部零件断裂而向外飞溅；另一方面，连接管件6可拆卸连接在中央传动组件1与附件传动组件2之间，方便观察中央传动组件1和附件传动组件2内部零件的状态，并可实现部分零件的更换，避免拆卸中央传动组件1和附件传动组件2的整体结构。涡轮发动机附件传动机构结构简单，操作方便，花键轴5保证在故障发生时，花键轴5断裂，其他发动机部件不发生损坏，降低故障损失，连接管件6防止内部零件断裂而飞溅，并大大简化发动机的检查和零件的更换工作，提高工作效率。

上述花键轴5的轴颈结构51布设为两组，用于防止其中一组失效。优选地，上述花键轴5的两端设置成锥形，以形成锥形配合，进行装配时方便定位定心的作用。优选地，上述花键轴5的外花键靠外的一端设置为斜边，以形成锥形配合，有助于装配时的定位定心的作用。

本实施例中，连接管件6的长度大于30mm。上述连接管件6的长度大于30mm一方面安装在中央传动组件1和附件传动组件2之间，满足安装条件要求；另一方面，便于在连接管件6上设计或安装辅助定位和防滑脱的结构或部件。连接管件6与中央传动组件1和附件传动组件2可拆卸连接。上述连接管件6与中央传动组件1和附件传动组件2可拆卸连接，方便上述连接管件6的安装和更换花键轴5，以及其他零件。优选地，连接管件6的轴向长度可调节。一方面，可以适应中央传动组件1和附件传动组件2之间的不同距离，扩大连接管件6的使用范围，并减少连接管件6的更换；另一方面，通过调节连接管件6的轴向长度，方便观察中央传动组件1和附件传动组件2内部零件的状态，并可实现部分零件的更换，无需额外增设观察孔或观察窗。

如图1和图4所示，本实施例中，连接管件6包括第一管体61和第二管体62，第一管体61与第二管体62嵌套连接。第一管体61的自由端与附件传动组件2的凹槽结构插接配合，第一管体61上设有用于与中央传动组件1的凹槽端部定位并限制第一管体61沿中央传动组件1方向轴向运动的限位件611。第二管体62的自由端与中央传动组件1的凹槽结构插接配合。上述连接管件6包括第一管体61和第二管体62，第一管体61与第二管体62嵌套连接使得二者相对滑动，但要保证第一管体61和第二管体62不能相互脱离。第一管体61与附件传动组件2配合，第一管体61的自由端封堵附件传动组件2的凹槽，第二管体62与中央传动组件1配合，第二管体62的自由端封堵中央传动组件1的凹槽，形成封闭结构，有效的防止外界环境的干扰，并延缓发动机的使用寿命。附件传动组件2的凹槽或中央传动组件1的凹槽可采用阶梯结构。第一管体61与第二管体62之间为可伸缩的嵌套连接，进而调节轴向长度。可选地，第一管体61的径向尺寸大于第二管体62的径向尺寸；第一管体61与第二管体62套接部位设置多组o形密封圈，起到密封及连接稳定作用，利于平稳滑动连接，避免松脱。也可以第一管体61的嵌套连接部位的径向尺寸大于第二管体62嵌套连接部位的径向尺寸，即仅嵌套连接部位处的径向尺寸不同；其他部位径向尺寸相同；嵌套部位同时还构成轴向长度调节的限位构造。上述第一管体61的径向尺寸与第二管体62的径向尺寸依据中央传动组件1和附件传动组件2进行设计，设计形式多形性，以适应不同的中央传动组件1和附件传动组件2的结构要求。上述限位件611可采用限位凸台、限位块、限位条，防止第一管体61轴向运动时，过分挤压附件传动组件2，使得附件传动组件2受到破坏。上述限位件611也可以作为握持件，通过外力作用在限位件611上，使得第一管体61沿轴向向附件传动组件2运动。优选地，第一管体61与第二管体62还设有用于第一管体6与附件传动组件2之间、第二管体62中央传动组件1之间安装到位的定位环。

如图1和图4所示，本实施例中，第一管体61上设有用于第一管体61轴向定位以防止第一管体61脱离附件传动组件2和第二管体62脱离中央传动组件1的定位件63；或者，第二管体62上设有用于第二管体62轴向定位以防止第一管体61脱离附件传动组件2和第二管体62脱离中央传动组件1的定位件63；或者，第一管体61和第二管体62上均设有用于第一管体61与第二管体62轴向定位以防止第一管体61脱离附件传动组件2和第二管体62脱离中央传动组件1的定位件63。上述定位件63将第一管体61与第二管体62轴向定位，定位件63可采用在第一管体61或第二管体62上开设容纳挡圈的凹槽，安装步骤具体为：将中央传动齿轮3安装在中央传动组件1内，将附件传动齿轮4安装在附件传动组件2内，第一管体61与第二管体62嵌套，将挡圈套在第二管体62上，此时挡圈没有进入第二管体62的凹槽内，即没有进行定位，将第一管体61沿附件传动组件2方向轴向运动，进入附件传动组件2的凹槽结构内，限位件611至凹槽端部的第一管体61停止运动，第二管体62沿中央传动组件1方向轴向运动，运动至中央传动组件1的凹槽结构内，将挡圈卡入第二管体62上的凹槽内。

如图1所示，本实施例中，中央传动组件1和附件传动组件2之间的距离为a，第一管体61的长度为b，第二管体62的长度为c，a＞b且a＞c。上述第一管体61与第二管体62套接，相对滑动，安装在中央传动组件1和附件传动组件2之间。

本实施例中，c＞b+5mm。上述第二管体62的长度大于第一管体61的长度，一方面使得第一管体61与第二管体62嵌套安装在中央传动组件1和附件传动组件2之间，避免第一管体61与第二管体62脱离；另一方面，将定位件63预先安装在第二管体62上，待第一管体61与第二管体62轴向安装到位再进行定位件63精准定位。

本实施例中，第一管体61与附件传动组件2之间、第二管体62与中央传动组件1之间、第一管体61与第二管体62之间的结合部设有用于结合部位密封的密封圈或密封垫。上述密封圈或密封垫的设置，对结合部位起到良好的密封效果，确保涡轮发动机工作过程中的密闭环境。上述密封圈或密封垫间隔装设多组，提高稳定性，不动时的定位稳定性，伸缩调节的滑动稳定性。优选地，密封圈或密封垫的装配部位相对两壁面上均开设有槽，密封圈或密封垫同时卡接于相邻两壁面的槽内，既能够起到密封的作用，又能够起到定位作用，同时还能够构成作用力的缓冲作用。并且，密封圈或密封垫增加第一管体61与附件传动组件2之间、第二管体62与中央传动组件1之间的摩擦力，进一步防止第一管体61和第二管体62松动，提高工作效率。

如图2和图3所示，本实施例中，涡轮发动机附件传动机构还包括布设在中央传动齿轮3内的用于限制花键轴5轴向移动并防止花键轴5断裂后进入机匣内部的第一封堵件7以及布设在附件传动齿轮4内的用于限制花键轴5轴向移动并防止花键轴5断裂后进入机匣内部的第二封堵件8。第二封堵件8与附件传动齿轮4内之间的结合部设有用于结合部位密封的密封圈或密封垫。上述第一封堵件7和第二封堵件8，一方面，有效的防止花键轴5轴向窜动，而导致与中央传动齿轮3和附件传动齿轮4脱离；另一方面，当花键轴5发生断裂时，由于第一封堵件7和第二封堵件8的封堵，花键轴5断裂的碎片不会进入涡轮发动机的机匣内部。上述第一封堵件7或第二封堵件8与花键轴5接触面设有与花键轴5端面配合的开孔或开槽，方便花键轴5安装精准定位。

根据本发明的另一方面，还提供了一种涡轮发动机附件传动机构使用方法，采用上述涡轮发动机附件传动机构，

s1：中央传动组件1、连接管件6、附件传动组件2依次沿轴向排布；

s2：中央传动齿轮3安装在中央传动组件1中，附件传动齿轮4安装在附件传动组件2中；

s3：花键轴5依次穿过中央传动齿轮3的中轴孔、连接管件6的内腔、附件传动齿轮4的中轴孔，并且花键轴5两端的花键分别与中央传动齿轮3的中轴孔的內花键以及附件传动齿轮4的中轴孔的內花键连接；

s4：将连接管件6固定定位在中央传动组件1和附件传动组件2之间，连接管件6的一端安装在中央传动组件1的凹槽内，连接管件6的另一端安装在附件传动组件2的凹槽内，完成安装。

本发明的涡轮发动机附件传动机构的使用方法，安装方便，便于操作，整个涡轮发动机附件传动机构，由于利用基体本身的结构构造实现其功能，结构简单，制造成本低，易于批量生产。

本实施例中，s3步骤之后，还包括：对花键轴5两端进行封堵固定定位。

如图1、图2、图3和图4所示，优选地，将第一封堵件7安装在中央传动齿轮3的中轴孔，再将中央传动齿轮3安装在中央传动组件1中，将附件传动齿轮4安装在附件传动组件2中；将花键轴5依次穿过附件传动齿轮4的中轴孔、连接管件6的内腔和中央传动齿轮3的中轴孔，运动至第一封堵件7处，将带有密封圈的第二封堵件8安装在附件传动齿轮4内与花键轴5对接；第一管体61的长度为15mm，第二管体62的长度为22mm，第一管体61的的直径大于第二管体62的的直径，将密封圈分别安装在第一管体61与附件传动组件2之间结合部位的第一管体61上、第二管体62与中央传动组件1之间结合部位的第二管体62上，第一管体61与第二管体62之间的结合部的第二管体62上，将第一管体61与第二管体62套接，将挡圈套预安装在第二管体62上，形成嵌套连接的第一管体61和第二管体62放置在中央传动组件1和附件传动组件2之间，将第一管体61沿附件传动组件2方向轴向运动，进入附件传动组件2的凹槽结构内，限位件611至凹槽端部的第一管体61停止运动，第二管体62沿中央传动组件1方向轴向运动，运动至中央传动组件1的凹槽结构内，将挡圈卡入第二管体62上的凹槽内形成第一管体61与第二管体62轴向定位，完成涡轮发动机附件传动机构的安装。

根据本发明的另一方面，还提供了一种涡轮发动机，包括上述涡轮发动机附件传动机构。本发明的涡轮发动机，工作稳定，维护方便，满足发动机附件传动部件的可达性要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。