用于降低压配合中的边缘接触应力集中的系统及方法

文档序号:418976 发布日期:2021-12-21 浏览:13次 >En<

阅读说明:本技术 用于降低压配合中的边缘接触应力集中的系统及方法 (System and method for reducing edge contact stress concentration in press fits ) 是由 J·赫鲁贝茨 L·科维耶洛 于 2021-06-18 设计创作,主要内容包括:一种用于降低压配合中的边缘接触应力集中的设备和方法。本公开的设备和方法特别提供具有包围套环轴线的通道的压配合套环。通道在径向面上具有不对称的横截面轮廓。不对称的横截面轮廓构造成降低边缘接触压力。(An apparatus and method for reducing edge contact stress concentrations in press fits. The apparatus and method of the present disclosure particularly provide a press-fit collar having a channel surrounding the collar axis. The channel has an asymmetric cross-sectional profile in the radial plane. The asymmetric cross-sectional profile is configured to reduce edge contact pressure.)

用于降低压配合中的边缘接触应力集中的系统及方法

导致本申请的项目依照欧盟地平线2020研究与创新项目已在807085- ENG GAM2018-H2020-IBA-CS2-GAMS-2017/H2020-IBA- CS2-GAMS-2017号拨款协议下从Clean Sky2 Joint Undertaking收到资助。

技术领域

本主题大体上涉及一种用于降低压配合中的边缘接触应力集中的系统和方法,尤其用于以下描述所指的航空应用,但不失一般性。

背景技术

周转齿轮装置广泛地被使用在航空发动机领域中,以用于在涡轮发动机和诸如风扇的推进元件之间传递驱动和转换动力。为了更高的效率,使用带有周转齿轮布置的齿轮箱允许风扇以比发动机的低压轴的转速更小的每单位时间转数旋转。齿轮箱可旋转地支承太阳齿轮,该太阳齿轮相对于安装在行星支架上的多个行星齿轮和齿圈(有时也称为环形齿轮,即ring gear)居中设置,所述多个行星齿轮围绕太阳齿轮设置并接合在太阳齿轮和齿圈之间。低压轴为周转齿轮布置提供输入,联接到太阳齿轮,而风扇联接成与行星支架一致地旋转。各个行星齿轮与太阳齿轮且与齿圈啮合,齿圈保持静止。风扇的轴可在其自身的轴承上旋转,该轴承安置在太阳齿轮箱中,太阳齿轮箱也称为固定到支架的旋转中心区域的风扇齿轮箱。每个行星齿轮可在安装于行星销上的轴承上旋转,该行星销固定到支架的外围区域。

对于航空应用,持续需要减小齿轮箱和齿轮箱构件的尺寸和重量,同时还提高寿命。因此,本领域不断寻求满足减小齿轮箱的尺寸和重量的期望的新且改进的系统和方法。照此,用于降低压配合中的边缘接触应力集中的装置和方法将是有益的。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分阐明,或可从描述中清楚,或可通过实践本发明了解到。

一方面,本公开涉及一种用于燃气涡轮航空发动机的周转齿轮装置。周转齿轮装置可包括多个行星齿轮,行星齿轮围绕传动轴线沿周向设置并且可操作地联接到多个行星销。周转齿轮装置还可包括行星支架。行星支架可包括侧板,该侧板具有用于将侧板连接到旋转部件或静止结构的联接部分。行星支架还可包括沿传动轴线与侧板同轴的中心环。每个行星销可经由压配合套环(collar)联接到中心环。压配合套环可限定套环轴线并包括环形主体。环形主体可具有限定套环外径的第一径向接触面。第一径向接触面可构造成与由中心环限定的销开口对接。环形主体还可包括设置在第一径向接触面的径向内侧的第二径向接触面。第二径向接触面可限定以套环轴线为中心的套环内径。第二径向接触面可构造成接纳行星销中的一个。此外,环形主体可包括在第一径向接触面和第二径向接触面之间延伸的轴向面。轴向面可朝向行星齿轮定向。轴向面可限定具有不对称横截面轮廓的通道。通道可包围套环轴线。不对称的横截面轮廓可构造成降低边缘接触压力。

在一个实施例中,轴向面还可包括在第二径向接触面和通道的第一斜面之间沿轴向面延伸的第一轴向部分。第一轴向部分可具有第一部分厚度。轴向面还可包括在第一径向接触面和通道的第二斜面之间沿轴向面延伸的第二轴向部分。第二轴向部分可具有第二部分厚度。第二部分厚度可大于第一部分厚度。在另外的实施例中,通道可包括设置在第一斜面和第二斜面之间的基座部分。基座部分可相对于第二径向接触面限定小于90°的第一角度。第一斜面可相对于第二径向接触面限定小于第一角度的第二角度。

在另外的实施例中,轴向面可为在第一轴向位置处的第一轴向面。压配合套环还可包括在第二径向实际位置处在第一径向接触面和第二径向接触面之间延伸的第二轴向面。第二轴向面可限定包围套环轴线的凹部。

在又一个实施例中,中心环可包括包围套环轴线的凹槽。

在另外的实施例中,多个行星销可包括至少五个行星销。

另一方面,本公开涉及一种用于将第一构件联接到第二构件的压配合套环。压配合套环可限定套环轴线并包括环形主体。环形主体可包括限定套环外径的第一径向接触面。第一径向接触面可构造成与第一构件对接。环形主体还可包括设置在第一径向接触面的径向内侧的第二径向接触面。第二径向接触面可限定以套环轴线为中心的套环内径。第二径向接触面可构造成与第二构件对接。环形主体还可包括在第一径向接触面和第二径向接触面之间延伸的轴向面。轴向面可限定具有不对称横截面轮廓的通道。通道可包围套环轴线。不对称的横截面轮廓可构造成降低边缘接触压力。

另一方面,本公开涉及一种用于降低压配合中的边缘接触应力集中的方法。该方法可包括形成具有不对称横截面轮廓的通道,该通道在压配合套环的轴向面中包围套环轴线。压配合套环可限定套环轴线并且可包括具有第一径向接触面和第二径向接触面的环形主体。轴向面可在第一径向接触面和第二径向接触面之间延伸。该方法可包括将压配合套环压入由第一构件限定的开口中,使得径向的第一接触面与第一构件对接。该方法还可包括将第二构件压入由压配合套环的第二径向接触面限定的开口中,使得第二径向接触面与第二构件对接,从而将第二构件联接到第一构件。

在另外的实施例中,该方法还可包括计算沿第一径向接触面的第一边缘应力集中。该方法可包括计算沿第二径向接触面的第二边缘应力集中。此外,该方法可包括形成通道的基座部分。基座部分可相对于第二径向接触面限定小于90度的第一角度。第一角度可被设定成以便将第二边缘应力集中的一部分从径向接触面沿径向向外传递。该方法可包括形成通道的第一斜面。第一斜面可相对于第二径向接触面限定小于第一角度的第二角度,第二角度被设定成以便将第二边缘应力集中的一部分从第二径向接触面沿径向向外传递。该方法还可包括形成通道的第二斜面。第二斜面可设置在第一斜面的径向外侧。基座部分可设置在第一斜面和第二斜面之间。

本发明的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例,且连同描述一起用于阐释本发明的原理。

附图说明

针对本领域的技术人员的本发明的完整且可实现的公开内容(包括其最佳模式)在参照附图的说明书中阐明,在附图中:

图1示出了根据本主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性横截面视图;

图2示出了诸如用于使用在根据本公开的图1的示例性燃气涡轮发动机中的周转齿轮装置的简化视图;

图3A描绘了诸如图2中所示的周转齿轮装置的一部分的横截面视图,特别地示出了根据本公开的由行星销支承并且与齿圈和太阳齿轮对接的行星齿轮;

图3B描绘了图3A的周转齿轮装置的节段的特写视图;

图4示出了根据本公开的经由压配合套环联接到行星支架的行星销的透视图;

图5描绘了根据本公开的经由图4的压配合套环联接到行星支架的行星销的横截面视图;

图6示出了根据本公开的压配合套环的简化示意图;

图7提供了根据本公开的用于降低压配合中的边缘接触应力集中的方法的流程图;以及

图8描绘了诸如用于在实施根据本公开的图7的方法中使用的示例性控制器。

本说明书和附图中的参考标号的重复使用旨在表示本发明的相同或相似的特征或元件。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例,其一个或多个示例在附图中示出。每个示例通过阐释本发明、而非限制本发明的方式提供。实际上,本领域的技术人员将清楚的是,在不离开本发明的范围的情况下,可在本发明中制作出各种改型和变型。例如,示为或描述为一个实施例的一部分的特征可结合另一个实施例使用以产生又一个实施例。因此,旨在本发明覆盖归入所附权利要求和其等同物的范围内的此类改型和变型。

如本文中使用的用语"第一"、"第二"和"第三"可互换使用,以将一个构件与另一个区分开,且不旨在表示各个构件的位置或重要性。

用语"联接","固定","附接到"等指的是直接联接、固定或附接,以及通过一个或多个中间构件或特征的间接联接、固定或附接,除非本文中另有规定。

如本文中在整个说明书和权利要求中使用的近似语言被应用于修饰可允许在不导致其涉及的基本功能的变化的情况下改变的任何定量表述。因此,由一个或多个用语如"约"、"大概"和"大致"修饰的值不限于指定的准确值。在至少一些情况下,近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度,或用于构成或制造构件和/或系统的方法或机器的精度。例如,近似语言可指的是在10%的裕度内。

在这里和在整个说明书和权利要求中,范围限制被组合和互换,此范围被识别且包括包含在其中的所有子范围,除非上下文或语言另外指出。例如,本文公开的所有范围都包含端点,且端点可彼此独立地组合。

大体上提供了一种用于降低压配合中的边缘接触应力集中的设备和方法。本公开的压配合套环和方法特别提供用于将第一构件联接到第二构件的压配合套环。压配合套环可限定套环轴线并且包括环形主体(例如,柱形主体)。环形主体可具有与第一构件对接的第一径向接触面。该径向接触面还可限定压配合套环的外径。环形主体还可具有第二径向接触面,该第二径向接触面在第一径向接触面的径向内侧。第二径向接触面可在环形主体和套环内径的中心限定开口。主体能够以套环轴线为中心。第二径向接触面可与第二构件对接。接触面可由在它们之间延伸的轴向面连结。轴向面可限定包围套环轴线的通道。通道可具有不对称的横截面轮廓。不对称的横截面轮廓可通过将应力负荷引导远离接触面来降低压配合接头中的边缘接触压力。

对于任何给定的燃气涡轮发动机应用,行星齿轮都设计成提供低压轴的转速与风扇轴的转速之间的固定减速比。由于安置行星齿轮的每个周转齿轮箱设置在燃气涡轮发动机的流动路径内,故挑战在于设计出一方面满足发动机的所有飞行条件的可靠且稳健的周转齿轮箱,而另一方面设计出紧凑得足以以为了容纳周转齿轮箱不要求整个发动机尺寸比否则将要求的更大且更重的方式配合在流动路径内的周转齿轮箱。

在某些应用中,可能理想的是在周转齿轮箱中具有大量行星齿轮。然而,由于以上所述的齿轮箱尺寸限制,这些行星齿轮可能相对较小并且可能为行星销提供有限的空间。结果,行星销可能相对较小并且可能在与行星支架的压配合联接中产生高水平的边缘接触压力。

总之,降低压配合中的边缘接触压力可容许使用更小的销。这继而可降低使其它构件尺寸过大的需求。结果,可能能够增加可装配到给定空间中的压配合的数量或减少空间体积同时维持处理一定负荷的能力。

现在参看附图,图1示出了根据本主题的方面的可与飞行器一起使用的燃气涡轮发动机100的一个实施例的横截面视图,其中出于参照目的发动机100示出为具有延伸穿过其中的纵向或轴向中心线轴线112。将在下面详细论述发动机100。尽管示出为涡轮风扇喷气发动机,但是任何合适的涡轮机都可与本文中所述的系统一起使用。例如,适合的涡轮机包括但不限于高旁通涡轮风扇发动机、低旁通涡轮风扇发动机、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、螺旋桨风扇发动机等。

图2示出了示例性周转齿轮装置200的简化视图,并且图3描绘了周转齿轮装置200的一部分的横截面视图。示例性周转齿轮装置200可被采用于其中从具有减小体积的齿轮系要求相对高扭矩能力的应用中。例如,周转齿轮装置200可被采用于燃气涡轮发动机100中以将扭矩负荷从低压驱动轴134传递到风扇转子138。

如图2中描绘,周转齿轮装置200可包括多个行星齿轮202,这些行星齿轮围绕传动轴线(图3,TA)布置。例如,行星齿轮202可围绕传动轴线(TA)周向地设置。行星齿轮202中的每个能够可操作地联接到行星销214并且可绕相应的行星轴线(PA)旋转。行星销214可联接到行星支架(支架)212。支架212可包括侧板232(图4),该侧板具有用于将侧板连接到旋转部件或静止结构的联接部分。支架212还可包括中心环234(图3)。中心环234可沿传动轴线(TA)与侧板32同轴。行星销214可经由压配合套环302(图3)联接到中心环234。

在一个实施例中,行星齿轮202可与齿圈206的内齿204向外啮合。行星齿轮202也可与至少一个太阳齿轮208向内啮合。太阳齿轮208可相对于轴210为同轴且固定。在至少一个实施例中,轴210可对应于燃气涡轮发动机的低压驱动轴134。

例如,如图3-5中所示,(一个或多个)行星销214可为中空的并且是大体上柱形的。(一个或多个)行星销214的第一端216可经由压配合/过盈配合联接件300而联接到支架212。(一个或多个)行星销214的第二端218可通过固持件220接合,固持件可为带螺纹的锁紧螺母。固持件220可有助于将(一个或多个)行星销214相对于支架212固定就位。

(一个或多个)行星销214可包括形成在其中并径向延伸穿过其中的多个进料孔,因为这些进料孔的数量和布局就本公开而言是常规的,所以它们都未在本文中的附图中示出。在操作中,油可通过(一个或多个)行星销214并且通过这样的进料孔而供给以促进行星齿轮202的旋转。

在一个实施例中,(一个或多个)行星销214的外表面222可形成为以便限定多个轴承座圈224。然而,应当认识到,轴承座圈224可为单独的构件,其可压配合到(一个或多个)行星销214的外表面222。轴承座圈224可由一对导轨226限定,导轨例如在轴向方向上彼此间隔开并且围绕行星轴线(PA)周向地延伸。相应的成对导轨226可为相应的滚子保持架(roller cage)228提供引导表面。每个轴承座圈224和相应的滚子保持架228可构造成接收(并在其中可旋转地引导)相应的多个柱形滚子230。柱形滚子230可促进行星齿轮202围绕行星销214的旋转。应当认识到,虽然在本文中描述为多个轴承座圈224,但是在一些实施例中,可采用单个轴承座圈224。

图3-6示出了包括压配合套环302的压配合联接件300的实施例。如本文中所公开的,压配合套环302可被利用于将第一构件304联接到第二构件306。在一个实施例中,第一构件可为支架212并且第二构件306可为本文中论述的行星销214。然而,应当认识到,本公开不限于这样的实施例。

在一个实施例中,压配合套环302可限定套环轴线(CA)和环形主体308。环形主体308可由金属合金或具有足够负荷承载能力的其它材料形成。例如,环形主体308可由具有足够负荷承载能力的材料形成,以接纳可能在燃气涡轮发动机100的周转齿轮装置200中遇到的负荷。

在一个实施例中,环形主体308可包括第一径向接触面310。第一径向接触面310可限定套环外径(D1)。第一径向接触面310可构造成与第一构件304对接。例如,在一个实施例中,第一径向接触面310可与由中心环234限定的销开口236对接。在一个实施例中,第一径向接触面310可沿环形主体308的基本上整个轴向长度(L)与第一构件304对接。应当认识到,第一构件304和第一径向接触面310之间的对接可为摩擦接触。

在一个实施例中,环形主体308还可包括第二径向接触面312。第二径向接触面312可设置在第一径向接触面310的径向内侧。第二径向接触面312可限定套环内径(D2)。套环内径(D2)可以套环轴线(CA)为中心。第二径向接触面312可构造成与第二构件306对接。例如,在一个实施例中,第二径向接触面312可构造成接纳和固定行星销214。在一个实施例中,第二径向接触面312可沿环形主体308的基本上整个轴向长度(L)与第二构件306对接。应当认识到,第二构件306和第二径向接触面312之间的对接可为摩擦接触。

如图3-6中所描绘的,环形主体308可包括在第一径向接触面310和第二径向接触面312之间延伸的轴向面314。在一个实施例中,轴向面314可朝作用于第二构件306上的负荷定向。轴向面314可限定具有不对称横截面轮廓的通道316。如尤其在图3B和6中所示的那样。通道316可包围套环轴线(CA)。通道316的不对称横截面轮廓可构造成降低压配合联接件300内的边缘接触压力。在一个实施例中,不对称横截面轮廓的几何形状可容许相对于没有通道316的压配合套环接触压力降低至少40%。例如,通道316的几何形状可通过容许将其中产生的负荷分布到压配合套环302的更大部分来减轻在第二径向接触面312处产生的接触压力。这种分布能够可归因于由包围套环轴线(CA)的通道316的不对称横截面几何形状导致的压配合套环302的柔度增大。应当认识到,通道316的横截面轮廓可能缺乏径向对称性和/或轴向对称性。

尤其参考图3B和6,在一个实施例中,压配合套环302可包括第一轴向部分318,该第一轴向部分在第二径向接触面312和通道316的第一斜面320之间沿轴向面314延伸。第一轴向部分318可限定第一部分厚度322。另外,在一个实施例中,压配合套环302可包括第二轴向部分324,该第二轴向部分在第一径向接触面310和通道316的第二斜面326之间沿轴向面314延伸。第二轴向部分324可限定第二部分厚度328。在一个实施例中,第二部分厚度328可大于第一部分厚度322。应当认识到,比第二轴向部分324薄的第一轴向部分318可导致第二径向接触面312的一部分具有大于第一径向接触面310的最大柔度的柔度。还应当认识到,第一轴向部分318和第二轴向部分324可定位于相同的轴向位置处。

在一个实施例中,通道316还可包括设置在第一斜面320和第二斜面326之间的基座部分330。基座部分可相对于第二径向接触面312限定第一角度332。第一角度332可小于90度。例如,在一个实施例中,第一角度332可大于45度且小于或等于80度。在附加实施例中,第一角度332可大于55度且小于65度。在进一步的实施例中,第一角度332可大于或等于70度且小于或等于80度。另外,第一斜面320可相对于第二径向接触面312限定小于第一角度332的第二角度334。例如,在一个实施例中,第二角度334可小于45度。在附加实施例中,第二角度334可大于或等于15度且小于或等于30度。在进一步的实施例中,第二角度334可大于或等于30度且小于或等于40度。

应当认识到,通道316的不对称横截面轮廓的几何形状可形成为使得第二角度334小于第一角度332并且第一角度332小于90度。这种不对称的横截面轮廓可促进接触应力集中从第二径向接触面312从套环轴线(CA)沿径向向外传递。例如,接触应力集中可从第一角度332朝限定在基座部分330和第一径向接触面310之间的第三角度336传递。在一个实施例中,第三角度336可大于90度。因此,在一个实施例中,形成在基座部分330和第一斜面320之间的角度可大于形成在基座部分330和第二斜面326之间的角度。照此,应力集中可从第一斜面320/基座部分330的角度朝第二斜面326/基座部分330的角度传递。因此,应当认识到,减小第二角度334的大小可降低沿第二径向接触面312的接触应力集中。此外,应当认识到,第二部分厚度328可通过建立第二斜面326和第一径向接触面310之间的第四角度344来确定。

现在参看图3和图5,在一个实施例中,轴向面314可为位于第一轴向位置处的第一轴向面。在这样的实施例中,压配合套环302还可包括在第一径向接触面310和第二径向接触面312之间延伸的第二轴向面338。第二轴向面338可位于第二轴向位置处。第二轴向面338可限定凹部340。凹部340可包围套环轴线(CA)。在一个实施例中,凹部340可在第一径向接触面310与第二径向接触面312之间居中。凹部340可构造成增大压配合套环302的柔度,从而降低边缘接触应力集中。

现在参考图3-5,在一个实施例中,第一构件304可包括包围套环轴线(CA)的凹槽。在这样的实施例中,凹槽342可定位在压配合套环302的径向外侧。凹槽342可定向在与通道316相同的轴向方向上。在一个实施例中,凹槽342可具有小于通道316的最大深度的最大深度。应当认识到,凹槽342可促进降低压配合套环302的边缘接触应力集中。

现在参看图7,呈现了用于降低压配合联接件300中的边缘接触应力集中的方法500的流程图。大体上,方法500将在本文中参考图3-6中所示的压配合套环302来描述。尽管图8出于图示和论述的目的而描绘以特定顺序执行的步骤,但本文中所论述的方法不限于任何特定的顺序或布置。使用本文提供的公开内容的本领域技术人员将认识到,在不离开本公开内容的范围的情况下,本文公开的方法的各种步骤可以以各种方式省略、重排、组合和/或改编。

如图8中所示,方法500可包括,在502处,形成具有不对称横截面轮廓的通道,该通道在压配合套环的轴向面中包围套环轴线。压配合套环可限定套环轴线并且包括具有第一径向接触面和第二径向接触面的环形主体。轴向面可在第一径向接触面和第二径向接触面之间延伸。如504处所示,方法500可包括将压配合套环压入由第一构件限定的开口中,使得第一径向接触面与第一构件对接。如506处所示,该方法500可包括将第二构件压入由压配合套环的第二径向接触面限定的开口中,使得第二径向接触面与第二构件对接,从而将第二构件联接到第一构件。

在一个实施例中,形成具有不对称横截面轮廓的通道可包括计算沿第一径向接触面的第一边缘应力集中和沿第二径向接触面的第二边缘应力集中。该方法还可包括形成通道的基座部分。基座部分可相对于第二径向接触面限定小于90°的第一角度。第一角度可设定成以便将第二边缘应力集中的一部分从第二径向接触面沿径向向外传递。该方法还可包括形成通道的第一斜面。第一斜面可相对于第二径向接触面限定小于第一角度的第二角度。第二角度可设定成以便将第二边缘应力集中的一部分从第二径向接触面沿径向向外传递。该方法还可包括形成通道的第二斜面。第二斜面可设置在第一斜面的径向外侧。基座部分可设置在第一斜面和第二斜面之间。

在另外的实施例中,形成具有不对称横截面轮廓的通道还可包括限定在第二径向接触面和第一斜面之间沿轴向面延伸的第一轴向部分。第一轴向部分可限定第一部分厚度。该方法还可包括限定在第一径向接触面和第二斜面之间沿轴向面延伸的第二轴向部分。第二轴向部分可限定大于第一部分厚度的第二部分厚度。此外,该方法可包括将通道定位在导致第一部分厚度的位置处,该第一部分厚度构造降低在第二径向接触面处的边缘接触应力集中。此外,该方法可包括通过设定第二斜面和第一径向接触面之间的第四角度来建立第二部分厚度以减少第一径向接触面处的应力集中。

再次参看图1,大体上,发动机100可包括核心燃气涡轮发动机(总体上由参考标记114指示)和定位于其上游的风扇区段116。核心发动机114大体上可包括限定环形入口120的基本管状的外壳118。此外,外壳118可进一步包封和支承增压压缩机122,以用于将进入核心发动机114的空气的压力升高到第一压力水平。高压多级轴流式压缩机124然后可从增压压缩机122接收加压空气,且进一步增大此空气的压力。然后,离开高压压缩机124的压缩空气可流到燃烧器126,在燃烧器内燃料通过燃料系统162喷射到加压空气流中,其中所得的混合物在燃烧器126内燃烧。高能燃烧产物从燃烧器126沿发动机100的热燃气路径引导至第一(高压,HP)涡轮128以用于经由第一(高压,HP)驱动轴130驱动高压压缩机124,且然后引导至第二(低压,LP)涡轮132以用于经由大体上与第一驱动轴130同轴的第二(低压,LP)驱动轴134驱动增压压缩机122和风扇区段116。在驱动涡轮128和132中的每个之后,燃烧产物可经由排气喷嘴136从核心发动机114排出以提供推进喷气推力。

应当认识到,每个涡轮128,132大体上可包括一个或多个涡轮级,其中每个级均包括涡轮喷嘴和下游涡轮转子。如下文将描述,涡轮喷嘴可包括设置成围绕发动机100的中心线轴线112的环形阵列的多个导叶,以用于使燃烧产物流通过涡轮级朝形成涡轮转子的部分的转子叶片的对应环形阵列转向或以其他方式引导。如大体上理解的,转子叶片可联接到涡轮转子的转子盘,转子盘继而旋转地联接到涡轮的驱动轴(例如,驱动轴130或134)。

此外,如图1中所示,发动机100的风扇区段116可大体上包括可旋转的轴流式风扇转子138,其构造成由环形风扇壳140包绕。在特定实施例中,(LP)驱动轴134可直接地连接到风扇转子138,诸如在直接驱动构造中。在备选构造中,(LP)驱动轴134可经由齿轮箱137连接到风扇转子138,齿轮箱可具有呈间接驱动或齿轮驱动构造的周转齿轮装置200。这种减速装置可根据期望或需要包括在发动机100内的任何适合的轴/转轴之间。应当认识到,齿轮箱137可位于发动100内的任何合适的位置处,以包括LP涡轮132。

本领域的普通技术人员将认识到,风扇壳140可构造成相对于核心发动机114由多个基本沿径向延伸的、沿周向间隔开的出口导向导叶142支承。照此,风扇壳140可包封风扇转子138和其对应的风扇转子叶片144。此外,风扇壳140的下游区段146可在核心发动机114的外部部分上延伸,以便限定提供附加推进喷气推力的副(或旁通)气流导管148。

在发动机100的操作期间,应当认识到,初始空气流(由箭头150指示)可通过风扇壳140的相关联的入口152进入发动机100。空气流150然后穿过风扇叶片144,且分成移动穿过导管148的第一压缩空气流(由箭头154指示)和进入增压压缩机122中的第二压缩空气流(由箭头156指示)。然后,第二压缩空气流156的压力增大并进入高压压缩机124(如箭头158指示)。在与燃料混合且在燃烧器126内燃烧之后,燃烧产物160离开燃烧器126并且流过第一涡轮128。此后,燃烧产物160流过第二涡轮132并且离开排气喷嘴136,以向发动机100提供推力。

图8提供了示例计算系统400的框图,该示例计算系统代表用于实施根据本主题的示例性实施例的本文中描述的示例性方法500的计算装置。如图所示,计算系统400可包括一个或多个计算装置402。所述一个或多个计算装置402可包括一个或多个处理器404和一个或多个存储器装置406。一个或多个处理器404可包括任何适合的处理装置,诸如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑装置或其它适合的处理装置。一个或多个存储器装置406可包括一个或多个计算机可读介质,包括但不限于非暂时性计算机可读介质、RAM、ROM、硬盘驱动器、闪速驱动器或其它存储器装置。

一个或多个存储器装置406可储存可由一个或多个处理器404访问的信息,包括可由一个或多个处理器404执行的计算机可读指令408。指令408可为在由一个或多个处理器404执行时引起一个或多个处理器404执行操作的任何指令集。指令408可为以任何适合的编程语言编写的软件,或者可在硬件中实施。在一些实施例中,指令408可由一个或多个处理器404执行以引起一个或多个处理器404执行用于降低压配合中的边缘接触应力集中的过程,或用于实施本文中所述的任何其它过程。

存储器装置404可进一步存储可由处理器404访问的数据410。例如,数据410可包括要支承的齿轮对的数量、耗散负荷、体积限制、制造工艺或如本文中所述的材料特性。根据本主题的示例性实施例,数据410可包括一个或多个表格、函数、算法、模型、等式等。

一个或多个计算装置402还可包括用于例如与系统的其它构件通信的通信接口412。通信接口412可包括用于与一个或多个网络对接的任何适合的构件,包括例如发射器、接收器、端口、控制器、天线或其它适合的构件。

本文中所论述的技术参照基于计算机的系统,以及由基于计算机的系统采取的动作和发送至和发送自基于计算机的系统的信息。本领域的普通技术人员将认识到,基于计算机的系统的固有灵活性允许构件之间和之中的任务和功能的多种可能构造、组合和划分。例如,本文中所论述的过程可使用单个计算装置或组合工作的多个计算装置来实施。数据库、存储器、指令和应用可在单个系统上实施或分布横跨多个系统。分布式构件可按顺序或并行地操作。

本书面描述使用示例来公开本发明,包括最佳模式,且还使本领域的任何技术人员能够实践本发明,包括制作和使用任何装置或系统,以及执行任何并入的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定,且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例包括并非不同于权利要求的书面语言的结构元件,或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件,则此类其它示例旨在处于权利要求的范围内。

本发明的其它方面由以下条款的主题提供:

条款1. 一种用于燃气涡轮航空发动机的周转齿轮装置,该周转齿轮装置包括:多个行星齿轮,这些行星齿轮围绕传动轴线沿周向设置并且可操作地联接到多个行星销;行星支架,该行星支架包括:侧板,侧板包括用于将侧板连接到旋转部件或静止结构的联接部分,以及沿传动轴线与侧板同轴的中心环,多个行星销中的每个行星销经由压配合套环联接到中心环;以及压配合套环,其限定套环轴线并包括环形主体,该环形主体具有:限定套环外径的第一径向接触面,第一径向接触面构造成与由中心环限定的销开口对接;第二径向接触面,其设置在第一径向接触面的径向内侧并限定以套环轴线为中心的套环内径,第二径向接触面构造成接纳多个行星销中的一个;以及在第一径向接触面和第二径向接触面之间延伸的轴向面,轴向面面向多个行星齿轮,轴向面限定具有不对称横截面轮廓的通道,该通道包围套环轴线,其中不对称横截面轮廓构造成降低边缘接触压力。

条款2. 任何前述条款所述的周转齿轮装置,其中轴向面进一步包括:在第二径向接触面和通道的第一斜面之间沿轴向面延伸的第一轴向部分,所述第一轴向部分具有第一部分厚度,以及在第一径向接触面和通道的第二斜面之间沿轴向面延伸的第二轴向部分,第二轴向部分具有第二部分厚度,并且其中第二部分厚度大于第一部分厚度。

条款3. 任何前述条款所述的周转齿轮装置,其中通道进一步包括设置在第一斜面和第二斜面之间的基座部分,其中基座部分相对于第二径向接触面限定小于90度的第一角度,并且其中第一斜面相对于第二径向接触面限定小于第一角度的第二角度。

条款4. 任何前述条款所述的周转齿轮装置,其中轴向面是在第一轴向位置处的第一轴向面,压配合套环进一步包括:在第二轴向位置处在第一径向接触面和第二径向接触面之间延伸的第二轴向面,第二轴向面限定包围套环轴线的凹部。

条款5. 任何前述条款所述的周转齿轮装置,其中中心环包括包围套环轴线的凹槽。

条款6. 任何前述条款所述的周转齿轮装置,其中多个行星销包括至少五个行星销。

条款7. 一种用于将第一构件联接到第二构件的压配合套环,压配合套环限定套环轴线,并且包括环形主体,环形主体具有:限定套环外径的第一径向接触面,第一径向接触面构造成与第一构件对接;第二径向接触面,其设置在第一径向接触面的径向内侧并限定以套环轴线为中心的套环内径,第二径向接触面构造成与第二构件接合;以及在第一径向接触面和第二径向接触面之间延伸的轴向面,该轴向面限定具有不对称横截面轮廓的通道,该通道包围套环轴线,其中该不对称横截面轮廓构造成降低边缘接触压力。

条款8. 任何前述条款所述的压配合套环,其中轴向面进一步包括:在第二径向接触面和通道的第一斜面之间沿轴向面延伸的第一轴向部分,第一轴向部分具有第一部分厚度,以及在第一径向接触面和通道的第二斜面之间沿轴向面延伸的第二轴向部分,第二轴向部分具有第二部分厚度,并且其中第二部分厚度大于第一部分厚度。

条款9. 任何前述条款所述的压配合套环,其中通道进一步包括设置在第一斜面和第二斜面之间的基座部分,其中基座部分相对于第二径向接触面限定小于90度的第一角度,并且其中第一斜面相对于第二径向接触面限定小于第一角度的第二角度。

条款10. 任何前述条款所述的压配合套环,其中第一角度大于或等于70度且小于或等于80度,并且其中第二角度大于或等于30度且小于或等于40度。

条款11. 任何前述条款所述的压配合套环,其中轴向面是在第一轴向位置处的第一轴向面,压配合套环进一步包括:在第二轴向位置处在第一径向接触面和第二径向接触面之间延伸的第二轴向面,第二轴向面限定包围套环轴线的凹部。

条款12. 任何前述条款所述的压配合套环,其中第一构件包括包围套环轴线的凹槽。

条款13. 任何前述条款所述的压配合套环,其中轴向面朝向作用在第二构件上的负荷定向。

条款14. 任何前述条款所述的压配合套环,其中第一构件是周转齿轮布置的行星支架,并且其中第二构件是行星销,其构造成在周转齿轮布置中支承行星齿轮。

条款15. 一种降低压配合中的边缘接触应力集中的方法,该方法包括:形成具有不对称横截面轮廓的通道,该通道在压配合套环的轴向面中包围套环轴线,该压配合套环限定套环轴线并且包括具有第一径向接触面和第二径向接触面的环形主体,并且其中轴向面在第一径向接触面和第二径向接触面之间延伸;将压配合套环压入由第一构件限定的开口中,使得第一径向接触面与第一构件对接;将第二构件压入由压配合套环的第二径向接触面限定的开口中,使得第二径向接触面与第二构件对接,从而将第二构件联接到第一构件。

条款16. 任何前述条款所述的方法,其中形成具有不对称横截面轮廓的通道进一步包括:计算沿第一径向接触面的第一边缘应力集中;以及计算沿第二径向接触面的第二边缘应力集中;形成通道的基座部分,基座部分相对于第二径向接触面限定小于90度的第一角度,第一角度设定成以便将第二边缘应力集中的一部分从第二径向接触面沿径向向外传递;形成通道的第一斜面,第一斜面相对于第二径向接触面限定小于第一角度的第二角度,第二角度被设定成以便将第二边缘应力集中的一部分从第二径向接触面沿径向向外传递;以及形成通道的第二斜面,第二斜面设置在第一斜面的径向外侧,其中基座部分设置于第一斜面与第二斜面之间。

条款17. 任何前述条款所述的方法,其中形成具有不对称横截面轮廓的通道进一步包括:限定在第二径向接触面和第一斜面之间沿轴向面延伸的第一轴向部分,第一轴向部分具有第一部分厚度;限定在第一径向接触面和第二斜面之间沿轴向面延伸的第二轴向部分,第二轴向部分具有大于第一部分厚度的第二部分厚度;将通道定位在导致第一部分厚度的位置处,该第一部分厚度构造成降低第二边缘接触应力集中;以及通过设定在第二斜面和第一径向接触面之间的第四角度来建立第二部分厚度,该第二部分厚度构造成降低第一边缘接触应力集中。

条款18. 任何前述条款所述的方法,其中形成具有不对称横截面轮廓的通道进一步包括将基座部分定位在计算为降低第二边缘接触应力集中的轴向位置处。

条款19. 任何前述条款所述的方法,其中轴向面是在第一轴向位置处的第一轴向面,所述方法还包括:在压配合套环的第二轴向面中形成包围套环轴线的凹部,第二轴向面位于第二轴向位置处。

条款20. 任何前述条款所述的方法,进一步包括:在第一构件中形成包围套环轴线的凹槽。

23页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:一种常闭式行走减速机

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!

技术分类