专利名称：飞行器螺旋桨叶片的固定的制作方法
总的说来，本发明是关于变浆距飞行器螺旋浆叶片的，具体地说，是关于它的改进的固定装置的。
由于某些原因，保持飞行器螺旋浆的预定刚度是很关键的。其中最重要的原因是以其平面和边缘(flatwiseandedge-wise)的两种振动模式去控制螺旋浆叶片的固有频率，从而提高叶片对作用其上的空气动力矩的反应能力。
众所周知，增加螺旋浆叶片的刚度会增加其边缘和平面的固有振动频率。关键的是，这些固有频率大于驱动螺旋浆的发动机转动频率的两倍，因此，由于其增强的自然振动，发动机的振动对螺旋浆叶片损坏的危险作用极小。给予飞行器螺旋浆叶片足够的刚度将使这些振动的固有频率提高到一个安全水平。
象螺旋浆攻角，风的方向和地面效应这些因素都可能使进入飞行器螺旋浆的气流，从平行于螺旋浆回转轴线的方向偏离开。众所周知，这些到达螺旋浆的偏向气流会使空气动力矩围绕垂直于其浆距改变轴线的轴线加到螺旋浆叶片上。这些力矩可能非常大，以致使叶片在其浆距改变支承上产生冲击运动，从而增加这些支承的局部载荷，使叶片产生裂解危险。
给予飞行器螺旋浆叶片足够的刚度，有两种众所周知的技术。其中一种技术涉及叶片所使用的材料，当在工作条件下产生离心负载时，它可产生所要求的刚度。许多属于先前技术的钢、铝螺旋浆叶片在受到离心负荷时都具有足够的固有刚度，使叶片获得上述所要求的振动和结构特征。然而，现代轻重量的复合材料的螺旋浆叶片，在受到离心负荷时不能达到足够的刚度，因此，必须依靠叶片柄部对着浆距变化支承进行径向向外的预加载，以获得足够的刚度。
在实践上，是利用各种安装装置将叶片安装在叶片轱内来实现复合材料叶片对着其浆距变化支承进行径向向外的预加载的。这些安装装置往往涉及到采用螺纹联接件、开口环和表示有不连续性的零件，因此，叶片在工作条件下受到高度的离心载荷时，在通过叶轱主载荷路径上会引起局部的应力集中。另外，所有这些预加载机构，在拆卸和更换叶片时，可能要采用复杂而费时的拆卸技术。
因此，本发明的主要目的是提供一种经改进的螺旋浆叶片的固定装置。
本发明的另一目的是提供一种可使安装的螺旋浆叶片获得足够刚度的固定装置。
本发明的另一目的是提供这样一种固定装置，其中，由于螺旋浆工作产生的叶片离心负荷是通过螺旋浆叶轱的连续的非间断的区域施加的，以减少其中的应力高度集中的面积。
本发明的另一目的是，提供一种拆卸和更换叶片时容易装拆的叶片固定装置。
按照本发明，螺旋浆叶片被保持在轱筒内并利用布于轱筒组径向最外部的装置进行预加载，使由于叶片离心力在轱筒组径向内部形成的轱筒载荷的主路径是连续的，不会被任何连接件所间断。而采用其它方法则它会在其中产生高度的应力集中。这种预加载装置是可调的，可以在主桨距变化支承上产生径向向外的压缩载荷。而主浆距变化支承由叶片的柄部、轱筒连续的内部和置于其间的一些转动轴承件组成。预加载装置还形成一个次(第二)浆距变化支承的外座圈。预加载装置包括一个螺纹联接件，它与轱筒组径向外面部分的内螺纹相联接。此联接件和轱筒的螺纹均具有一些键槽，用来与将联接件与轱筒锁住的锁紧环上的一些花键相配合，以防止连接件与其松脱。这种预加载机构还可以在拆卸和安装叶片时，仅须从轱筒组的径向最外端脱开预加载装置便可实现，而无须对轱筒做什么复杂的拆卸工作。
图1是按照本发明，一个螺旋浆叶片固定在轱筒内的局部剖视图。
图2是本发明采用的一个叶片预加载机构的分解透视图。
参考图1，一个飞行器螺旋浆叶片12的叶柄10包括其间具有较小直径部分25的第一、第二肩部15和20。可以理解，叶片的径向向外的叶型部分是从这叶柄向上伸出的(见图1)。
这叶柄被容纳在一个通常为圆筒形的螺旋浆轱筒30内，一个多叶片螺旋浆的每个叶片被安装在各个相类似的轱筒内。按照本发明和已掌握的技术，这些轱筒可以集合成一个单体的轱筒组，其除了提供叶片的安装位置外，还可以安装螺旋浆的浆距控制装置和浆距致动系统。
轱筒的外端做有内螺纹35(图2)，螺纹具有一些相互间隔开的径向延伸的键槽40，轱筒的外端还有一条环形槽45。
叶柄和轱筒的内端确定了一个主桨距变化支承50，该支承包括分别加工在叶柄和轱筒上的对置座圈55和60以及被容纳在这两个座圈之间并在其间旋转的若干滚珠65。次浆距变化支承67的位置比主浆距变化支承靠外一些，它包括第一、第二座圈70和75以及一些置于其间的滚珠80。可以理解，叶片的叶距可以通过它在主、次桨距变化支承上围绕叶距变化轴线83回转来改变。
预加载机构85包括一个外螺纹联接件(螺母)90，它与轱筒30的螺纹部分35保持螺纹联接。这螺母包括有一个内端的内肩92和外端的外螺纹部分94。正如从图2中可明显看出的，联接件90的螺纹包括有一些径向的键槽95。螺母90在它的靠内端外侧表面上还包括有一条环形槽100，用于容纳一条静态的○型密封环105。在台肩92的内表面有一球面槽并形成座圈70。动力○型密封环110被保持在叶片柄部10的台肩15和螺母90的靠外端部分94之间。○型密封环110一方面由密封环保持器115保持就位，另一方面也由若干间隔块120保持就位，密封环保持器115也起到次浆距变化支承67内的滚珠80的隔离器的作用，间隔块120与密封环110受到锁定环125的径向约束。正如从图2可明显看出来的、锁定环125包括一组外花键130和一组内花键135，外花键130嵌在轱筒35的键槽40内，而内花键135则嵌在螺母90的键槽95内。花键130和135防止了螺母和轱筒之间的相对转动，从而可保持叶片柄部10在轱筒内的靠外端的径向固位。锁定环由支承它并容纳在轱筒外端的槽45内的保持环140保持就位。
如前所述，为了获得具有允许的振动和空气动力载荷反应特性的螺旋浆，其叶片必须预加载。即，必须驱使叶片柄部径向向外靠在浆距变化支承上。正如上述进一步提出的，为了增强叶片在工作条件下，保持在轱筒内的强度，要求从叶片经浆距变化支承到轱筒的主离心载荷路径不包括任何会引起装配体产生应力集中的诸如螺纹、开口环或其它联接件的不连续表面。在本发明中，这是通过将螺母、轱筒的螺纹部分和锁紧环布于主浆距变化支承的外部而实现的。因为这样，可使自支承至叶轱的主载荷路径从叶片柄部的台肩20通过滚珠65到座圈60并通过轱筒的连续、均匀的内端部分。这样，由于预加载和锁紧零件的相互连接而产生的所有不连续部分均位于应力较小的轱筒的外端部分。
可以理解，这种提高了的对离心载荷的承受能力不是通过牺牲其方便性和简单性而获得的。只须按照下述步骤便可很容易地将叶片从轱筒取下进行修理或更换。这些步骤是从轱筒外端部取下保持环140，向外滑动锁紧环125，从而从叶轱上取下锁紧环。以同样方式可容易地取下隔离块120和动力密封环110，然后向内端(图1是向下)拧动螺母90，从而放低叶片，释放开滚珠65和80，消除叶片柄部的预加载荷。然后可以从轱筒上拧下螺母，将叶片从它的安装位置滑出。
重装叶片时，只须将叶片柄部滑进轱筒，将滚珠65塞入座圈55和60间。然后将螺母90拧进轱筒，将滚珠80塞入座圈70和75间。然后往外端拧动螺母，从而使滚珠80及叶片柄部向外面提升，并对着浆距变化支承向叶片柄部施加一所要求的径向向外的预加载荷。然后将密封环110、隔离块120和锁紧环125从螺母上滑下并将保持环140插入环槽45内，将整个装配体锁定就位。
可以理解，虽然在此叙述和展示了本发明的一种具体方案，但在不离开本发明的前提下可对其做各种修改，因此希望通过下述的专利要求来包括所有属于本发明的精神实质和本发明范围内的所有这些修改。
权利要求
1.一种将变桨距螺旋桨的叶柄安装到螺旋桨轱筒的装置，其特征为主桨距变化支承，它包括该叶柄的径向内端，该轱筒的连续径向内端，置于其间的若干转动轴承元件，次桨距变化支承，它包括该叶柄的径向外端，连接轱筒径向外端以便将叶柄固定在轱筒内并且以便通过主、次桨距变化支承对轱筒给叶柄向外端予加载的连接装置，置于该叶柄外端及该予加载装置之间的若干滚动轴承元件，因此，该预加载装置在因叶片施加于轱筒的离心力载荷经主桨距变化支承传递的主路径上未引入不连续表面。
2.根据权利要求1所述的螺旋浆叶片安装装置，其特点是，预加载荷装置包含有一个位于轱筒内的联接件，而该联接件包括有一个用于第二浆距变化支承的座圈。
3.根据权利要求2所述的螺旋浆叶片安装装置，其特点是轱筒的外端做有内螺纹，而联接件做有外螺纹，使联接件和轱筒的外端部分相互以螺纹相联接。
4.根据权利要求3所述的螺旋浆叶片安装装置，其特点是，联接件和轱筒螺纹均具有径向延伸键槽，该安装装置还包括一个锁紧环，锁紧环有可被嵌在轱筒和联接件的键槽内的第一和第二组花键，以防止两者之间的不必要的相对转动。
5.根据权利要求4所述的螺旋浆叶片的安装装置，其特征是，它还包括一个置于锁紧环外端的保持环，保持环置于轱筒内部的一个槽内，并靠在锁紧环上，以便从其端部保持住。
全文摘要
飞行器螺旋桨叶片(12)的预加载和固定是通过在装有叶片的轱筒(30)的外端采用一个预加载机构(85)来实现的，这种预加载机构包括一个以螺纹联接到轱筒的环形联接件(90)。带有花键的锁紧环(125)用于防止联接件从轱筒松脱。置于轱筒外端部分的预加载机构可使从叶片到轱筒的主离心载荷路径不出现间断表面，从而无应力集中。
文档编号F16C19/18GK1034174SQ8810891
公开日1989年7月26日 申请日期1988年12月21日 优先权日1987年12月21日
发明者彼得·洛林·瓦伦丁 申请人:联合工艺公司