一种基于气动与结构匹配性设计的轴功率输出单元体

技术领域

本发明涉及涡桨发动机技术领域，更具体的是涉及动力涡轮式轴功率输出单元体技术领域。

背景技术

轴功率输出单元体位于燃气发生器后方，减速器前方，单元体使燃气发生器产生的高温高压燃气在动力涡轮内膨胀，推动动力涡轮旋转输出功。涡轮连接的轴与减速器的输入轴是同一根，这样轴在旋转过程就带动了减速器工作，从而带动减速器后的螺旋桨工作。与此同时，因为后边的减速器比较重，所以单元体还起到传递力的作用。现有轴功率输出单元体大体分为动力涡轮，输入轴，轴系支撑组建，燃气流道几部分，在涡桨发动机紧凑尺寸的限制下，现有轴功率输出单元体的零部件较多且安装复杂，相对精度要求也不易满足。

因此，为了解决上述问题，我们迫切需要一种将部分功能零件集成设计的轴功率输出单元体。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于气动与结构匹配性设计的轴功率输出单元体。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种基于气动与结构匹配性设计的轴功率输出单元体，包括转轴，转轴上从左到右依次设有反向螺母、动力涡轮、带有篦齿的一体式前段尾喷管、后段尾喷管、容置后段尾喷管的后段壳体、锁紧螺母，转轴上设有与一体式前段尾喷管连接的轴套，轴套与转轴之间设有与锁紧螺母接触的稳定装置，轴套上设有与稳定装置连通的滑油回路，一体式前段尾喷管、后段尾喷管、后段壳体构成气流腔道。

一体式前段尾喷管从里到外依次设有尾喷头套、筋板、支撑段，支撑段的内壁设有多个且均匀分布在其自身的筋板，尾喷头套的内壁设有篦齿。

转轴上设有衬套，尾喷头套套设在衬套上，篦齿与衬套外壁接触。

衬套包括从左到右依次设置的固定套、固定环，固定环的外径大于固定套的外径，固定环与转轴形成固定槽，固定槽内设有前角接触陶瓷球轴承，固定套的延伸端与动力涡轮接触。

尾喷头套内壁设有容置腔，尾喷头套外壁设有连接槽，固定环延伸至容置腔内，容置腔内设有垫块，固定环设在垫块内，前角接触陶瓷球轴承设在容置腔内，前角接触陶瓷球轴承上方设有与容置腔腔壁可拆卸连接的轴套，轴套的延伸端与垫块接触，连接槽上设有可拆卸连接的后段尾喷管。

支撑段的连接端连接有前段壳体，前段壳体上设有多个且均匀分布在其自身的安装孔，支撑段容置在前段壳体内。

稳定装置包括从左到右依次设在轴套内腔的前角接触陶瓷球轴承、前挡块、轴系挡块、后挡块，轴系挡块内设有缠在转轴上的预紧弹簧，后挡块与锁紧螺母之间设有后角接触陶瓷球轴承。

滑油回路包括设在轴套上的滑油入口通道、滑油出口通道，前挡块从上往下依次设有与滑油入口通道连通的进油口、与滑油出口通道连通的出油口，进油口、出油口与前角接触陶瓷球轴承连通。

后段壳体上设有两个沿其自身竖向中心线对称设置的排气口。

转轴的延伸端设有键槽。

本发明的有益效果如下：

1、在本发明中，轴套与滑油回路集成设计和一体式前段尾喷管通过篦齿封严，可阻止了大量高温燃气经间隙侵入轴承腔导致轴承过热而损坏，还能为导流高温燃气的导流壁提供支撑，因此，本发明在实现输出功率的同时，还尽可能的减少了零件数量，简化了发动机的结构。

2、本发明中，轴套上设有滑油回路可为前角接触陶瓷球轴承降温，进一步降低了前角接触陶瓷球轴承在使用过程中的温度。

3、本发明中，一体式前段尾喷管、后段尾喷管、后段壳体构成气流腔道，其中，一体式前段尾喷管为高温燃气提供了导流，使得高温燃气可在气流腔道中流动，最终从后段壳体流出，且一体式前段尾喷管、后段尾喷管、后段壳体组成了发动机中介承力结构。

4、本发明中，尾喷头套的内壁上设有篦齿，可阻止大量高温然气经间隙侵入轴承腔导致轴承过热而损坏，因尾喷头套与支撑段通过多个均匀分布的筋板连接，所以多个筋板之间的距离为高温然气提供了导流通道。

5、本发明中，转轴上设有衬套可使篦齿与衬套接触的更严密，从而防止大量高温然气经间隙侵入轴承腔内。

6、本发明中，因固定环的外径大于固定套的外径，所以固定环可防止大量高温然气经间隙侵入轴承腔内，还能与转轴形成固定槽固定前角接触陶瓷球轴承，因动力涡轮通过反向螺母固定位置，所以固定套的延伸端与动力涡轮接触可保证前接触陶瓷球轴承固定在固定槽内。

7、本发明中，轴套、后段尾喷管分别与尾喷头套可拆卸连接，可保证三者的连接性，从而降低其对高温然气的气流影响。

8、本发明中，垫块可使轴套、前角接触陶瓷球轴承、衬套的安装更紧凑、封闭，从而防止大量高温然气经间隙侵入轴承腔内。

9、本发明中，前段壳体上的安装孔可便于工作人员安装前段壳体与然气发生器。

10、本发明中，预紧弹簧可为转轴左右两端的前角接触陶瓷球轴承、后角接触陶瓷球轴承提供预紧力，保证发动机在使用过程中整体轴系的稳定性，减小振动。

11、本发明中，滑油依次从滑油入口通道、进油口进入前角接触陶瓷球轴承，因前角接触陶瓷球轴承与进油口、出油口连通，所以滑油为前角接触陶瓷球轴承降温后会依次从出油口、滑油出口通道排出，因轴套与滑油入口通道、滑油出口通道集成设计，所以可阻止大量高温然气经间隙侵入轴承腔导致轴承过热而损坏，也减少了零件数量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A的局部放大图；

图3是一体式前段尾喷管的结构示意图；

图4是支撑段的结构示意图；

图5是固定槽的结构示意图；

图6是前段壳体、后段壳体、后段尾喷管的链接示意图；

图7是后段尾喷管的结构示意图；

附图标记：11转轴，111键槽，112固定槽，12轴套，121滑油入口，122滑油出口，123出油口，124进油口，13后挡块，14轴系挡块，141弹簧，15前挡块，16前角接触陶瓷球轴承，17垫块，18衬套，181固定套，182固定环，19一体式前段尾喷管，191尾喷头套，1911容置腔，1912连接槽，192篦齿，193筋板，194支撑段，20动力涡轮，21反向螺母，22前段壳体，221安装孔，23后段尾喷管，24后段壳体，241排气口，25后角接触陶瓷球轴承，26锁紧螺母。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1到7所示，本实施例提供一种基于气动与结构匹配性设计的轴功率输出单元体，包括转轴11，转轴11上从左到右依次设有反向螺母21、动力涡轮20、带有篦齿192的一体式前段尾喷管19、后段尾喷管23、容置后段尾喷管23的后段壳体24、锁紧螺母26，转轴11上设有与一体式前段尾喷管19连接的轴套12，轴套12与转轴11之间设有与锁紧螺母26接触的稳定装置，轴套12上设有与稳定装置连通的滑油回路，一体式前段尾喷管19、后段尾喷管23、后段壳体24构成气流腔道。

本实施例通过轴套12与滑油回路集成设计和一体式前段尾喷管19通过篦齿192封严可在实现输出功率的同时，还尽可能的减少零件数量，因而简化了安装步骤以及发动机的结构；其中，轴套12上设有滑油回路可为前角接触陶瓷球轴承16降温，进一步降低了前角接触陶瓷球轴承16在使用过程中的温度，因而避免了角接触陶瓷球轴承因过热而损坏的情况，带有篦齿192的一体式前段尾喷管19可阻止大量高温然气经间隙侵入轴承腔导致轴承过热而损坏，一体式前段尾喷管19、后段尾喷管23、后段壳体24构成气流腔道，不仅为高温燃油提供了流动通道，也组成了发动机中介承力结构；因滑油回路设在轴套12上，一体式前段尾喷管19、后段尾喷管23、后段壳体24构成不仅构成气流腔道也组成了发动机中介承力结构，所以，本实施例在实现出输出功率的同时，还尽可能的减少了零件数量，简化了发动机的结构。

具体的，高温燃气经过动力涡轮20，流经带篦齿192封严的一体式前段尾喷管19、后段尾喷管23、前段壳体22和后段壳体24形成的气流腔道，最终由后段壳体24处排出。动力涡轮20通过带动转轴11的旋转，将高温燃气的能量转换为机械功，转轴11后段与减速器连接，达到驱动外部负载，输出功率的目的。

实施例2

如图1到4所示，在实施例一的基础上，本实施例提供一体式前段尾喷管19从里到外依次设有尾喷头套191、筋板193、支撑段194，支撑段194的内壁设有多个且均匀分布在其自身的筋板193，尾喷头套191的内壁设有篦齿192。

进一步地，转轴11上设有衬套18，尾喷头套191套设在衬套18上，篦齿192与衬套18外壁接触。

进一步地，衬套18包括从左到右依次设置的固定套181、固定环182，固定环182的外径大于固定套181的外径，固定环182与转轴11形成固定槽112，固定槽112内设有前角接触陶瓷球轴承16，固定套181的延伸端与动力涡轮20接触。

进一步地，尾喷头套191内壁设有容置腔1911，尾喷头套191外壁设有连接槽1912，固定环182延伸至容置腔1911内，容置腔1911内设有垫块17，固定环182设在垫块17内，前角接触陶瓷球轴承16设在容置腔1911内，前角接触陶瓷球轴承16上方设有与容置腔1911腔壁可拆卸连接的轴套12，轴套12的延伸端与垫块17接触，连接槽1912上设有可拆卸连接的后段尾喷管23。

在本实施例中，转轴11上设有衬套18，而衬套18与篦齿192接触，可防止大量高温然气经间隙侵入轴承腔内，因尾喷头套191与支撑段194通过多个均匀分布的筋板193连接，所以多个筋板193之间的距离为高温然气提供了导流通道，因固定环182的外径大于固定套181的外径，所以固定环182能与转轴11形成固定前角接触陶瓷球轴承16的固定槽112；尾喷头套191内壁设有容置腔1911、外壁设有连接槽1912，都是为了连接轴套12、后尾端喷管，使其降低对高温然气的气流影响，而垫块17可使轴套12、前角接触陶瓷球轴承16、衬套18的安装更紧凑、封闭，从而防止大量高温然气经间隙侵入轴承腔内。

具体的，后段尾喷管23、轴套12通过螺栓与尾喷头套191连接。

实施例3

如图1到7所示，在实施例二的基础上，本实施例提供支撑段194的连接端连接有前段壳体22，前段壳体22上设有多个且均匀分布在其自身的安装孔221，支撑段194容置在前段壳体22内。

在本实施例中，前段壳体22、一体式前段尾喷管19、后段尾喷管23和后段壳体24可形成一个完整的腔道，因支撑段194设在前段壳体22内，所以前段壳体22为高温然气提供了流向动力涡轮20的通道；前段壳体22上的安装孔221可便于工作人员安装前段壳体22与然气发生器。

实施例4

如图1所示，在实施例一的基础上，本实施例提供稳定装置包括从左到右依次设在轴套12内腔的前角接触陶瓷球轴承16、前挡块15、轴系挡块14、后挡块13，轴系挡块14内设有缠在转轴11上的预紧弹簧141，后挡块13与锁紧螺母26之间设有后角接触陶瓷球轴承25。

进一步的，滑油回路包括设在轴套12上的滑油入口121通道、滑油出口122通道，前挡块15从上往下依次设有与滑油入口121通道连通的进油口124、与滑油出口122通道连通的出油口123，进油口124、出油口123与前角接触陶瓷球轴承16连通。

本实施例中，预紧弹簧141可为转轴11左右两端的前角接触陶瓷球轴承16、后角接触陶瓷球轴承25提供预紧力，保证发动机在使用过程中整体轴系的稳定性，减小振动，而前挡块15、后挡块13可用于固定轴系挡块14；滑油依次从滑油入口121通道、进油口124进入前角接触陶瓷球轴承16，因前角接触陶瓷球轴承16的轴腔与进油口124、出油口123连通，所以滑油为前角接触陶瓷球轴承16降温后会依次从出油口123、滑油出口122通道排出，因此，轴套12与滑油入口121通道、滑油出口122通道集成设计，可阻止大量高温然气经间隙侵入轴承腔导致轴承过热而损坏，也减少了零件数量。

实施例5

如图6所示，在实施例一的基础上，本实施例提供后段壳体24上设有两个沿其自身竖向中心线对称设置的排气口241；转轴11的延伸端设有键槽111。

本实施例中，高温然气经过由一体式前段尾喷管19、后段尾喷管23、后段壳体24构成气流腔道后，最终有后段壳体24的排气口241处排出，达到了紧凑高功率密度涡轴发动机功率输出的目的；转轴11的延伸端设有键槽111可便于工作人员固定减速器，并在安装的时候可将锁紧螺母26取下，使后角接触陶瓷球轴承25由减速器前壳体顶紧，实现集成化。