一种高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构

技术领域

本申请属于高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构设计技术领域，具体涉及一种高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构。

背景技术

低马赫数涡轮发动机，例如马赫数二级航空发动机，低压转子支撑系统如图1所示，风扇前支点轴承1套接在风扇轴2前端，通过风扇前支点轴承安装座3连接在内中介机匣前端，风扇后支点轴承7套接风扇轴2后端，通过风扇前支点轴承安装座8连接在中介机匣后端内上，压气机前支点轴承4套接在压气机转子前轴颈5上，通过压气机前支点轴承安装座6连接在中介机匣后端内，中介机匣后端内风扇后支点轴承7位于压气机前支点轴承4前侧。

低马赫数涡轮发动机低压转子支撑系统中，风扇轴2、涡轮轴9之间以连接结构连接，连接结构需要保证风扇转子、涡轮转子之间扭矩、轴向力的可靠传递，以及保证风扇转子、涡轮转子之间的可靠定心，当前，低马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构如图2所示，风扇轴2后端套设在涡轮轴9前端，其间以套齿配合连接，以此保证风扇转子、涡轮转子之间扭矩传递，风扇轴2内具有环形止动凸出，在涡轮轴9前端螺接压紧螺母10，压紧螺母10压紧在环形止动凸出上，使环形止动凸出抵靠在涡轮轴9前端凸出部位上，以此保证风扇转子、涡轮转子之间轴向力的可靠传递，此外，风扇轴2后端、涡轮轴9前端之间通过两处柱面配合，该两处柱面位于套齿结构两侧，以此保证风扇转子、涡轮转子之间的可靠定心，在该种技术方案下，发动机工作时，低压转子前向轴向力、高中压转子后向轴向力，分别通过风扇前支点轴承1、压气机前支点轴承4经相应的轴承安装座向中介机匣传递，整体传力路径较长，传力路径上各结构件承受较大载荷，重量较大，在整体上增大了发动机的质量。

高马赫数涡轮发动机的最大飞行高度、最大飞行速度远高于低马赫数涡轮发动机，高马赫数涡轮发动机工作时，风扇进口的温度远高于低马赫数涡轮发动机进口温度，需要使用耐高温性能更好的材料进行制造，使得风扇转子重量和重心相对于低马赫数涡轮发动机大幅度改变，改变了低压转子支撑系统固有的动力学特性，为保证风扇的动力学特性，提高风扇的动力学稳定工作裕度，不宜采用低马赫数涡轮发动机低压转子支撑系统方案，当前，高马赫数涡轮发动机低压转子支撑系统设计如图3所示，压气机前支点轴承4套接在压气机转子前轴颈5上，通过压气机前支点轴承安装座6连接在中介机匣后端内，风扇后支点轴承7套接涡轮轴9前端，安装在压气机转子前轴颈5内侧，风扇后支点轴承7改动到压气机前支点轴承4后侧，风扇轴2后端伸入到涡轮轴9前端进行连接，在该种情形下，低压转子前向轴向力可经风扇后支点轴承7、压气机转子前轴颈5传递到压气机前支点轴承4上，高压转子后向轴向力可经压气机转子前轴颈5传递到压气机前支点轴承4上，低压转子前向轴向力、高压转子后向轴向力在压气机前支点轴承4上相互抵消一部分，剩余部分经压气机前支点轴承安装座6传递到中介机匣上，在一定程度上缩短了传力路径，且使传力路径上各结构件承受载荷较小，重量较小，尤其是可降低中介机匣重量，可在整体上降低发动机的质量，但在该种技术方案在，受结构空间限制，难以采用低马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构，为此需要设计新的风扇轴与涡轮轴间连接结构，保证高马赫数涡轮发动机风扇转子、涡轮转子之间扭矩、轴向力的可靠传递，以及保证风扇转子、涡轮转子之间的可靠定心，鉴于此，提出本申请。

需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本申请的目的是提供一种高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构，以保证高马赫数涡轮发动机风扇转子、涡轮转子之间扭矩、轴向力的可靠传递，以及保证风扇转子、涡轮转子之间的可靠定心。

本申请的技术方案是：

一种高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构，包括：

涡轮轴，前端内部具有环形定位凸出；

风扇轴，后端伸入到涡轮轴前端内，与涡轮轴前端之间通过套齿配合连接，以及通过两处圆柱面配合进行定心，该两处圆柱面位于套齿两侧，且内部具有环形限位凸出、环形限位槽；

转接筒，在风扇轴内设置，后端伸入到涡轮轴前端内，与环形定位凸出之间螺纹连接，前端外侧具有环形压紧凸出；环形压紧凸出压紧在环形限位凸出上，使风扇轴前端抵靠在环形定位凸出上；

防转筒，在风扇轴内设置，后端套设在转接筒前端，与转接筒前端之间以套齿配合连接，前端与风扇轴后端内侧之间以套齿配合连接；

弹簧卡圈，设置在环形限位槽中，抵靠在防转筒前端。

根据本申请的至少一个实施例，上述的高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构中，涡轮轴外侧套接有风扇后支点轴承，风扇后支点轴承安装在压气机转子前轴颈内侧，压气机转子前轴颈外侧套接有压气机前支点轴承，压气机前支点轴承通过压气机前支点轴承安装座连接在中介机匣后端内。

根据本申请的至少一个实施例，上述的高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构中，风扇轴后端外侧具有外侧压紧凸出；

所述高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构，还包括：

环形转接段，后端套设在涡轮轴前端，与涡轮轴前端之间通过柱面配合进行定心，前端套设在风扇轴后端，与外侧压紧凸出之间通过柱面配合进行定心，内侧具有内侧定位凸出；内侧定位凸出与风扇轴后端之间通过套齿配合连接；外侧压紧凸出压紧在内侧定位凸出上，使内侧定位凸出压紧在涡轮轴前端；

风扇后支点轴承套接在环形转接段前端。

根据本申请的至少一个实施例，上述的高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构中，外侧压紧凸出与环形转接段内侧之间具有环形密封槽，环形密封槽内设置有密封圈。

附图说明

图1是现有低马赫数涡轮发动机低压转子支撑系统的示意图；

图2是现有低马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构的示意图；

图3现有高马赫数涡轮发动机低压转子支撑系统的示意图；

图4是本申请实施例提供的高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构示意图；

其中：

1-风扇前支点轴承；2-风扇轴；3-风扇前支点轴承安装座；4-压气机前支点轴承；5-压气机转子前轴颈；6-压气机前支点轴承安装座；7-风扇后支点轴承；8-风扇后支点轴承安装座；9-涡轮轴；10-压紧螺母；11-转接筒；12-防转筒；13-弹簧挡圈；14-环形转接段。

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，此外，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本申请的限制。

具体实施方式

为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。

此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。

下面结合附图1至图4对本申请做进一步详细说明。

一种高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构，包括：

涡轮轴9，前端内部具有环形定位凸出；

风扇轴2，后端伸入到涡轮轴9前端内，与涡轮轴9前端之间通过套齿配合连接，以此保证风扇转子、涡轮转子之间扭矩传递，以及通过两处圆柱面配合进行定心，该两处圆柱面位于套齿两侧，以此保证风扇转子、涡轮转子之间的可靠定心，且风扇轴2后端内部具有环形限位凸出、环形限位槽；

转接筒11，在风扇轴2内设置，后端伸入到涡轮轴9前端内，与环形定位凸出之间螺纹连接，前端外侧具有环形压紧凸出；环形压紧凸出压紧在环形限位凸出上，使风扇轴2前端抵靠在环形定位凸出上，以此保证风扇转子、涡轮转子之间轴向力的可靠传递；

防转筒12，在风扇轴2内设置，后端套设在转接筒11前端，与转接筒11前端之间以套齿配合连接，前端与风扇轴2后端内侧之间以套齿配合连接，以此防止转接筒11、涡轮轴9间螺纹发生松动，保证风扇转子、涡轮转子之间轴向力传递的可靠性；

弹簧卡圈13，设置在环形限位槽中，抵靠在防转筒12前端，对防转筒12在风扇轴2后端内进行可靠定位，阻止防转筒12向外松动。

对于上述实施例公开的高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构，领域内技术人员可以理解的是，其设计利用转接筒11、防转筒12、弹簧卡圈13在空间受限的情形下，充分利用风扇轴2、涡轮轴9内部空间，实现对风扇轴2后端、涡轮轴9前端之间的可靠连接，且能欧有效保证风扇转子、涡轮转子之间扭矩、轴向力的可靠传递，以及保证风扇转子、涡轮转子之间的可靠定心。

在一些可选的实施例中，上述的高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构中，风扇轴2后端外侧具有外侧压紧凸出；

所述高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构，还包括：

环形转接段14，后端套设在涡轮轴9前端，与涡轮轴9前端之间通过柱面配合进行定心，前端套设在风扇轴2后端，与外侧压紧凸出之间通过柱面配合进行定心，内侧具有内侧定位凸出；内侧定位凸出与风扇轴2后端之间通过套齿配合连接；外侧压紧凸出压紧在内侧定位凸出上，使内侧定位凸出压紧在涡轮轴9前端；

环形转接段14前端套接有风扇后支点轴承7，风扇后支点轴承7安装在压气机转子前轴颈5内侧，压气机转子前轴颈5外侧套接有压气机前支点轴承4，压气机前支点轴承4通过压气机前支点轴承安装座6连接在中介机匣后端内。

对于上述实施例公开的高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构，领域内技术人员可以理解的是，其设计以环形转接段14在风扇轴2、涡轮轴9、风扇后支点轴承7之间进行转接，可防止各凸出部位之间在装配时发生干涉，便于装配。

在一些可选的实施例中，上述的高马赫数涡轮发动机风扇轴与涡轮轴间连接结构中，外侧压紧凸出与环形转接段14内侧之间具有环形密封槽，环形密封槽内设置有密封圈。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。