用于尾减速器操纵轴支撑的导向衬套及其支撑结构的制作方法

本发明涉及机械结构，涉及用于尾减速器操纵轴支撑的导向衬套及其支撑结构，特别涉及采用尼龙导向衬套支撑结构的尾减速器操纵轴，其上装配的球轴承剥落问题的解决方法。

背景技术：

1、尾减速器的主要功能是将从尾传动轴传递过来的动力换向减速后传递给尾桨，并通过操纵轴和操纵杆调节尾桨桨矩，来平衡主旋翼的扭矩，以保证直升机的正常飞行。

2、球轴承装配于操纵轴与操纵杆之间，操纵轴安装在尾桨大锥齿轮内部，由两个尼龙导向衬套实现径向支撑，工作时随尾桨大锥齿轮一起转动，并能在尾桨大锥齿轮内进行轴向运动。操纵杆通过球轴承安装在操纵轴内部，与液压伺服机构连接，操纵液压伺服可以实现对操纵杆的轴向控制，通过球轴承将轴向操纵力传递给操纵轴，操纵轴带动安装在其上的锥形操纵盘实现对尾桨的变桨操纵。

技术实现思路

1、本发明的目的是：本发明提供了一种用于尾减速器操纵轴支撑的导向衬套及其支撑结构，可以有效的降低支撑结构中球轴承的剥落故障率。

2、本发明的技术方案是：

3、提供用于直升机尾减速器操纵轴支撑的导向衬套，从所述导向衬套的一端到另一端开有旋向缝隙，使得所述导向衬套为半封闭结构；

4、导向衬套的材质为尼龙，所述导向衬套的热膨胀系数al/(l×a7)；

5、其中δl-受热后导向衬套的厚度变化量；

6、l0-导向衬套在室温下的厚度；

7、δt-导向衬套的工作温度与室温的差值。

8、进一步的，所述位于伺服操纵机构端的导向衬套的旋向缝隙宽度范围在1mm～2mm。

9、进一步的，所述位于锥形操纵盘端的导向衬套的旋向缝隙宽度范围在1mm～1.5mm。

10、进一步的，所述旋向缝隙的螺旋升角为10°～20°，优选为15°。

11、进一步的，所述导向衬套的工作温度为100℃～130℃，导向衬套的热膨胀系数为0.3×10-4k～0.7×10-4k。

12、还提供直升机尾减速器操纵轴支撑结构，包括尾桨大锥齿轮轴、操纵轴、球轴承、操纵杆以及两个上述的导向衬套；尾桨大锥齿轮轴和操纵轴均为空心轴；所述尾桨大锥齿轮轴、操纵轴、球轴承、操纵杆以及两个上述的导向衬套为同心安装，所述导向衬套位于所述尾桨大锥齿轮轴与操纵轴之间，球轴承位于操纵轴与操纵杆之间；两个导向衬套对于所述操纵轴的两端进行支撑；对应锥形操纵盘一端的导向衬套，其旋向缝隙宽度为1mm～1.5mm；对应伺服操纵机构一端的导向衬套，其旋向缝隙宽度为1.5mm～2mm；

13、所述尾桨大锥齿轮轴与操纵轴之间对应导向衬套的位置存在安装环隙，所述安装环隙l与l0+δl的差值大于0，且差值f(t)满足关系式：

14、f(t)＝2.50047-0.9994l0-(2.36+3l0)×10-5×t，其中t为导向衬套的工作温度。

15、进一步的，所述球轴承的最大轴向载荷不超过5000n，所述球轴承的接触角度在25°36′～34°4′。更进一步的，所述球轴承的外圈与滚珠通过尺寸配合，保证在最大轴向载荷内不出现接触椭圆截断。进一步的，球轴承参数为：滚珠直径φ7.144mm、内径φ20mm和外径φ52mm。更进一步的，球轴承为双排球轴承。

16、本发明的优点是：本发明的导向衬套结构能够减小因导向衬套热膨胀而引起操纵轴与尾桨大锥齿轮之间的附加摩擦力，从而减小双排球轴承的轴向载荷，改善轴承的使用工况，降低轴承剥落故障发生率。

17、本发明的支撑结构中，在最大轴向操纵载荷5000n的工况下，能够控制轴承接触椭圆位置，优化轴承工作区域，提高球轴承的承载能力，增加挡边直径，确保轴承在工作过程中不会出现滚动体与滚道接触椭圆超出允许区域的情况，并使轴承在最大载荷工况下接触应力小于2400mpa的许用值。

18、通过对尾减速器双排球轴承及相关零件的优化设计改进，可以减少尾减速器因轴承剥落产生的金属屑故障返厂修理的次数，极大的降低了装备使用维护工作量与全寿命周期维护成本，提升尾减速器的可靠性。

技术特征：

1.用于直升机尾减速器操纵轴支撑的导向衬套，其特征在于：从所述导向衬套的一端到另一端开有旋向缝隙，使得所述导向衬套为半封闭结构；

2.如权利要求1所述的用于直升机尾减速器操纵轴支撑的导向衬套，其特征在于：所述位于伺服操纵机构端的导向衬套的旋向缝隙宽度范围在1mm～2mm。

3.如权利要求1所述的用于直升机尾减速器操纵轴支撑的导向衬套，其特征在于：所述位于锥形操纵盘端的导向衬套的旋向缝隙宽度范围在1mm～1.5mm。

4.如权利要求1所述的用于直升机尾减速器操纵轴支撑的导向衬套，其特征在于：所述旋向缝隙的螺旋升角为10°～20°。

5.如权利要求4所述的用于直升机尾减速器操纵轴支撑的导向衬套，其特征在于：所述旋向缝隙的螺旋升角为15°。

6.如权利要求1所述的用于直升机尾减速器操纵轴支撑的导向衬套，其特征在于：所述导向衬套的工作温度为100℃～130℃，导向衬套的热膨胀系数为0.3×10-4k～0.7×10-4k。

7.直升机尾减速器操纵轴支撑结构，其特征在于：包括尾桨大锥齿轮轴、操纵轴、球轴承、操纵杆以及两个两个权利要求1-6之一所述的导向衬套；尾桨大锥齿轮轴和操纵轴均为空心轴；所述尾桨大锥齿轮轴、操纵轴、球轴承、操纵杆以及两个上述的导向衬套为同心安装，所述导向衬套位于所述尾桨大锥齿轮轴与操纵轴之间，球轴承位于操纵轴与操纵杆之间；两个导向衬套对于所述操纵轴的两端进行支撑；对应锥形操纵盘一端的导向衬套，其旋向缝隙宽度为1mm～1.5mm；对应伺服操纵机构一端的导向衬套，其旋向缝隙宽度为1.5mm～2mm；

8.如权利要求7所述的直升机尾减速器操纵轴支撑结构，其特征在于：所述球轴承的最大轴向载荷不超过5000n，所述球轴承的接触角度在25°36′～34°4′。

9.如权利要求8所述的直升机尾减速器操纵轴支撑结构，其特征在于：所述球轴承的外圈与滚珠通过尺寸配合，保证在最大轴向载荷内不出现接触椭圆截断。

10.如权利要求7所述的直升机尾减速器操纵轴支撑结构，其特征在于：球轴承参数为：滚珠直径φ7.144mm、内径φ20mm和外径φ52mm。优选地，所述球轴承为双排球轴承。

技术总结
本发明涉及用于直升机尾减速器操纵轴支撑的导向衬套，从所述导向衬套的一端到另一端开有旋向缝隙，使得所述导向衬套为半封闭结构；导向衬套的材质为尼龙，所述导向衬套的热膨胀系数α＝ΔL/(L<subgt;0</subgt;×ΔT)；其中ΔL‑受热后导向衬套的厚度变化量；L<subgt;0</subgt;‑导向衬套在室温下的厚度；ΔT‑导向衬套的工作温度与室温的差值。本发明的导向衬套结构能够减小因导向衬套热膨胀而引起操纵轴与尾桨大锥齿轮之间的附加摩擦力，从而减小双排球轴承的轴向载荷，改善轴承的使用工况，降低轴承剥落故障发生率。

技术研发人员：冯欣颖,刘永森,王毓盈
受保护的技术使用者：中国航发哈尔滨东安发动机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21