一種傳動軸裝置的製作方法
2023-04-28 21:33:31
本發明涉及一種傳動軸裝置，具體涉及一種航空發動機領域高速試驗設備的高速傳動軸裝置。
背景技術：
航空發動機的研製包含各種各樣的地面試驗研究和試驗驗證，離不開試驗設備的建設和技術發展。隨著航空發動機附件傳動系統不斷朝著高速小型化、集成一體化的方向發展，試驗設備的轉速越來越高，對地面試驗設備模擬試驗件的安裝、潤滑、加載、支承、動力輸入等提出了更高的要求。高速軸系的設計要保證試驗器在高速狀態下運行平穩、可靠，避免出現軸承溫升高、振動大等現象。
現有試驗設備的高速軸系設計成亞臨界軸，依靠提高軸系及其支承的剛度提高轉速，軸系的設計難度較大，受剛度制約轉速的提高有限，且支承剛度遠大於發動機上附件傳動系統動力輸入軸的支承剛度，無法實現試驗件支承剛度的模擬。採用彈性元件對軸承施加預載，對裝配的尺寸控制要求高，調節不方便。
技術實現要素：
本發明的目的是設計一種在高速狀態下運行平穩、可靠，避免出現軸承溫升高、振動大等現象，並充分模擬試驗件在發動機上的安裝、潤滑、支承剛度、動力輸入等條件的高速傳動軸裝置。
為實現上述目的，本發明提供一種傳動軸裝置，用於一試驗設備傳遞功率和轉速至一試驗件，其包括：一傳動軸、一前機閘、一中間機閘及一後機閘。其中，前機閘、中間機閘及後機閘順序連接。所述傳動軸伸入於順序連接的所述前機閘、所述中間機閘及所述後機閘內，所述前機閘上設置有一前軸承，所述後機閘上設置有一後軸承，所述前軸承與所述後軸承支承所述傳動軸。傳動軸的輸入端連接試驗設備的高速膜盤聯軸器，傳動軸的輸出端安裝有齒輪，通過一齒輪傳遞轉速和功率至試驗件。傳動軸上設有一盤狀結構，中間機閘的內壁與傳動軸之間的空間被盤狀結構隔成兩個封閉壓力腔，盤狀結構在傳動軸旋轉時能夠與中間機閘的內壁形成旋轉封閉；其中一個封閉壓力腔與前機閘隔開，另一個封閉壓力腔與後機閘隔開，兩個壓力腔均設置有進氣接頭。
在本發明的一個實施例中，前機閘上固定有一前彈性支承，一前軸承支承在前彈性支承上。後機閘上固定有一後彈性支承，一後軸承支承在後彈性支承上。
在本發明的一個實施例中，前機閘、中間機閘及後機閘順序連接後，前機閘、中間機閘及後機閘之間通過定位銷精確定位。前軸承及後軸承所在的安裝孔的軸心線位置處的同軸度不大於0.02mm。
在本發明的一個實施例中，前軸承為球軸承，述後軸承為滾棒軸承。
在本發明的一個實施例中，前機閘設置有內部油路和噴嘴，可實現前軸承的潤滑，並通過前彈性支承在徑向上形成擠壓油膜。後機閘設置有內部油路和噴嘴，可實現後軸承的潤滑，並通過後彈性支承在徑向上形成擠壓油膜。
在本發明的一個實施例中，傳動軸裝置還包括一第一密封環以及一第二密封環。第一密封環間隔前機閘及中間機閘，第二密封環間隔中間機閘及後機閘。中間機閘的兩個封閉壓力腔，其中一個封閉壓力腔由第一密封環與前機閘隔開，另一個封閉壓力腔由第二密封環與後機閘隔開。
在本發明的一個實施例中，傳動軸的盤狀結構邊緣設置為篦齒結構，傳動軸與第一密封環對應部分設置為篦齒結構，傳動軸與第二密封環對應部分設置為篦齒結構。
在本發明的一個實施例中，盤狀結構的邊緣的篦齒結構與中間機閘的內壁的徑向間隙為0.15mm～0.3mm；傳動軸與第一密封環所對應的設置為篦齒結構的部分與第一密封環的徑向間隙為0.15mm～0.3mm；傳動軸與第二密封環所對應的設置為篦齒結構的部分與第二密封環的徑向間隙為0.15mm～0.3mm。
在本發明的一個實施例中，後機閘設置有端蓋，端蓋採用迷宮密封結構，用於後軸承滑的油腔軸向密封。
在本發明的一個實施例中，前機閘設置有調整墊，用以調整傳動軸的齒輪與試驗件連接時的齒隙。
本發明的有益效果在於：首先，本發明的轉動軸裝置中多處採用篦齒結構，將傳動軸與機閘隔成幾個內腔，可通過調節內腔間的空氣壓差，實現軸承軸向預載，防止軸承高速輕載打滑；其次，傳動軸軸向具有一段盤狀結構，可提供用於實現軸承軸向預載的受力面積；再次，本發明採用彈性支承，以形成擠壓油膜進而形成阻尼，並可通過調整彈性支承的剛度模擬試驗件在發動機上的支承剛度。實現了高轉速下高速傳動軸系平穩、可靠的運行，可模擬試驗件在發動機上的支承、潤滑等真實工況。軸承腔油路密封可靠。
附圖說明
圖1為本發明其中一個實施例的示意圖。
其中，附圖標記說明如下：
1傳動軸
2齒輪
3前彈性支承
4鎖緊螺母
5前軸承
6前機匣
7第一密封環
8中間機匣
9進氣接頭
10第二密封環
11後機匣
12後軸承
13後彈性支承
14擋圈
15鎖緊螺母
16端蓋
17調整墊
具體實施方式
以下將結合附圖，通過本發明的具體實施例對本發明所提供的技術方案進行詳細說明，以供本領域技術人員對本發明進行更明確的了解。需要說明的是，以下實施例所提供的技術方案及說明書附圖僅供對本發明進行說明使用，並非用於對本發明加以限制。其中相同的元件、步驟將以相同的附圖標記加以說明。以下實施例及附圖中，與本發明非直接相關的元件、步驟均已省略而未示出；且附圖中各元件間的尺寸關係僅為求容易了解，非用以限制實際比例。
以下詳細敘述本發明的一實施例，從而對本發明所提供的技術方案進行詳細說明，以供本領域技術人員對本發明進行更明確的了解。
參見圖1，圖1為本發明的一個實施例的示意圖。在本實施例中，提供一種傳動軸裝置，包括傳動軸1、前機閘6、中間機閘8及後機閘11。其中，前機閘6、中間機閘8及後機閘11順序連接。在本實施例中，各個機閘之間通過螺栓連接固定，本領域技術人員可以根據實際需要選擇其他連接方式，如焊接、鉚接、榫接等，本發明並不以此為限。傳動軸1伸入順序連接的前機閘6、中間機閘8及後機閘11中，前機閘6上設有一前軸承5，後機閘11上設置有一後軸承12，前軸承5和後軸承12支承傳動軸1。傳動軸1的輸入端連接試驗設備的高速膜盤聯軸器，傳動軸的輸出端安裝有齒輪2，通過齒輪2傳遞轉速和功率至試驗件。在本實施例中，前軸承5為球軸承，後軸承12為滾棒軸承。本領域技術人員可以根據實際需要選擇其他形式的軸承，如法蘭軸承，組合軸承等，本發明並不以此為限。在本實施例中，前機閘6、中間機閘8及後機閘11順序連接後，前機閘6、中間機閘8及後機閘11之間通過定位銷精確定位，使前軸承5及後軸承12所在的安裝孔的軸心線位置處的同軸度不大於0.02mm。傳動軸1上設置有一盤狀結構，中間機閘8的內壁與傳動軸1之間的空間被盤狀結構隔成兩個封閉壓力腔，盤狀結構在傳動軸1旋轉時能夠與中間機閘的內壁形成旋轉封閉。其中一個封閉壓力腔與前機閘6隔開，另一個封閉壓力腔與後機閘11隔開。兩個封閉壓力腔分別設置有進氣接頭9。在實際操作中，可通過進氣接頭9向兩個壓力腔中注入不同壓力的空氣形成壓力差，以使傳動軸1能夠根據壓力差進行軸向的預載調整。在本發明的一些實施例中，該注氣過程可連接遠程控制注氣設備，對注氣過程實現遠程控制。
在本實施例中，前軸承5支承在前彈性支承3上，後軸承12支承在後彈性支承13上。前彈性支承3固定於前機閘6上，後彈性支承13固定於後機閘11上，並分別在徑向形成擠壓油膜。其中，前彈性支承3通過螺栓與前機閘6固定，後彈性支承13通過螺栓固定在後機閘11上。本領域技術人員可以理解，前彈性支承3與前機閘6的固定、後彈性支承13與後機閘11的固定可以根據需要選擇其他的固定方式，如焊接或一體成型等，本實施例中的螺栓連接，僅為其中一個示例，並非用以限制本發明。此外，在本實施例中，後軸承12通過擋圈14和鎖緊螺母15固定在傳動軸1上，可進行鎖緊和防松。本領域技術人員也可以根據實際需要選擇其他的方式，本發明並不以此為限。
在本實施例中，前機閘6和後機閘11設置有內部油路和噴嘴，可通過這些結構實現對前軸承5和後軸承12的的潤滑，並通過前彈性支承3和後彈性支承13在徑向上形成擠壓油膜。
在本實施例中，傳動軸裝置還包括一第一密封環7和一第二密封環10。第一密封環7用以分隔開前機閘6和中間機閘8，第二密封環10用以分隔開中間機閘8和後機閘11。也即，第一密封環7將中間機閘8的一個封閉壓力腔與前機閘6上的前軸承5的油腔分隔開，第二密封環10將中間機閘8的另一個封閉壓力腔與後機閘11上的後軸承12的油腔分隔開。
在本實施例中，傳動軸1的盤狀結構邊緣設置為篦齒結構，傳動軸1與第一密封環7對應部分設置為篦齒結構，傳動軸1與所述第二密封環10對應部分也設置為篦齒結構。即，中間機閘8的兩個封閉壓力腔採用篦齒結構密封。本領域技術人員也可根據實際需要，選擇其他的結構以實現旋轉封閉。
在本實施例中，盤狀結構的邊緣的篦齒結構與中間機閘的內壁的徑向間隙為0.15mm～0.3mm；傳動軸與第一密封環所對應的設置為篦齒結構的部分與第一密封環的徑向間隙為0.15mm～0.3mm；傳動軸與第二密封環所對應的設置為篦齒結構的部分與第二密封環的徑向間隙為0.15mm～0.3mm。
在本實施例中，後機閘11還設置有端蓋16，端蓋16採用迷宮密封結構，用於後軸承12的油腔的軸向密封。本領域技術人員也可根據實際需要選擇其他的密封結構，本發明並不以此為限。
在本實施例中，前機閘6還設置有一調整墊17。鎖緊螺母4將齒輪2固定於傳動軸1後，可通過調整墊7調整齒輪2與試驗件連接時的齒隙。
本實施例中，傳動軸1為實心軸體，在一些實施例中，傳動軸1也可為多層軸體或空心軸體，本領域技術人員可根據實際需要進行選擇，本發明並不以此為限。
通過上述實施例的說明，本領域技術人員已可以了解，與現有技術相比，本發明的有益效果在於：首先，本發明的轉動軸裝置中多處採用篦齒結構，將傳動軸與機閘隔成幾個內腔，可通過調節內腔間的空氣壓差，實現軸承軸向預載，防止軸承高速輕載打滑；其次，傳動軸軸向具有一段盤狀結構，可提供用於實現軸承軸向預載的受力面積；再次，本發明採用彈性支承，以形成擠壓油膜進而形成阻尼，並可通過調整彈性支承的剛度模擬試驗件在發動機上的支承剛度；並且，本發明的一些實施例中，可以通過遠程調節供氣系統控制閥的節流直徑，調節密封腔篦齒兩端壓差，自動調節密封效果。由此，實現了高轉速下高速傳動軸系平穩、可靠的運行，模擬了試驗件在發動機上的支承、潤滑等真實工況。軸承腔油路密封可靠。
以上為本發明所提供的傳動軸裝置的一些實施例，通過實施例的說明，相信本領域技術人員能夠了解本發明的技術方案及其運作原理。然而以上僅為本發明的優選實施例，並非對本發明加以限制。本領域技術人員可根據實際需求對本發明所提供技術方案進行適當修改，所做修改及等效變換均不脫離本發明所要求保護的範圍。本發明所要求保護的權利範圍，當以所附的權利要求書為準。