[发明专利]发动机风扇传动轴和滚动轴承之间的连接模块

说明书

技术领域

本发明涉及到带风扇的飞机发动机领域，特别涉及到在这些发动机内实施的装置，以对风扇叶片损失所造成的不平衡的反应。文件EP 1 653 051, EP 1 916 431, FR 2 752 024 和 FR 2 888 621对这个问题给予了特别描述。

本发明特别适用于涡轮喷气发动机。

背景技术

参照图1，图1为现有技术已知设计类型飞机涡轮喷气发动机1的局部示意图。

传统上，这种涡轮喷气发动机1的纵轴2是以安装风扇叶片6的风扇转子4为中心，以及刚性安装的传动轴8，这样，其就随同转子4一起转动，后者又称之为风扇轮盘。

涡轮喷气发动机1还包括机匣/定子10，构成了固定式的刚性壳体，此处，该机匣在图1中可以清楚看到。为了固定和导向轴8，设有三个滚动轴承，沿轴线2前后间隔排列，这些轴承从前往后分别标为12a, 12b和12c。

三个滚动轴承的每个轴承的外环通过连接装置而固定到机匣上，这些连接装置分别标为14a, 14b和14c。每个所述连接装置的形式为轴承托架的形式，构成了将外环连接到机匣上的环形结构，或者连接到该机匣的外延伸段上，正如最靠近转子4的前轴承12a一样。

最前端的轴承12a和最后端的轴承12c均设计成可传递径向力，而中间滚动轴承12b也设计成轴向固定轴8。

关于前轴承12a，其轴承托架14a通过可熔机械联杆16a连接到机匣10上。该联杆(例如)采用螺杆制成，其数量、尺寸和位置都可选择，以便赋予所期望的可熔性，这个将在下面介绍。

在图1所示正常飞行布局时，可熔机械联杆16a可足以承受前轴承12a所传递的径向力，该轴承用来在涡轮喷气发动机的纵轴2上保持轴8的转动。

在遇到引起一个或多个风扇叶片6损失的异常问题时，转子4会受到不平衡，这会对涡轮喷气发动机的结构造成极高的径向力，特别是轴承托架14a, 14b和14c。

如前所述，当轴承托架14a受到极高径向力时，可熔机械联杆16a可断裂，所述径向力的幅度是可以预测的。参照图2，这些断裂的最直接后果是转子4的径向位移。传动轴8，因为中间轴承12b和后部轴承12c而继续保持在轴线2上，其会经受偏转而随转子位移。为此，在轴8和中间轴承12b之间设置一个连接模块18，其可在机械可熔杆断裂出现叶片损失后转换为球接头连接形式，这将在下面介绍。这有助于轴的声波折射，因为在构成球接头连接部分的该中间轴承区域会形成一种偏转交合，如图2所示。

偏转幅度是通过转子的多个接触点来限制的，而定子的面积是在涡轮机结构设计阶段就预定了的。另外，轴承托架14a与机匣20a延伸段轴向对接限制了这种偏转，而延伸段首先用来支撑可熔联杆16a。因此，如图2所示，这种状态示出了轴承托架14a和机匣延伸段20a之间的定位接触22，其中，机匣延伸段采用环形滚道形式。

当产生接触时，轴8会采用所属领域技术人员所熟知的方式受到渐进运动，在此期间，其继续自身转动，但同时保持偏转状态，因此，也会围绕纵轴2转动，且与其保持一定角度偏转，除了两个轴承12b,12c区域外，偶尔也会不断地在轴线2上引导该轴8，并使其在该轴线上位于中心。

轴8及其转子4的渐进运动以及部件14a,20a的接触，使得托架14a相对于机匣20a的延伸段而移动。由于接触力很高，这种相对移动属于滚动移动，通常无滑动。

根据上面所述设计方案，其可以实现尽可能快地机械分离。例如，可设计成在风扇叶片6损失瞬间和可熔机械联杆16a断裂瞬间之间，不会超过大约一个毫秒的持续时间。

这种机械分离机制，尽管因为叶片损失所造成的高失衡，可使得涡轮喷气发动机结构的完整性得到保持。

如上所述，连接模块18安装在风扇转子4传动轴8和中间滚动轴承12b之间。这种模块主要包括球形接头连接部分，在正常飞行情况下，其处于锁紧状态。为此，该模块包括与传动轴相连接并带有罩盖的内环形结构，以及相对于中间滚动轴承内环而固定的外环形结构。此外，该外形结构将滚道分开，后者形状与罩盖形状相匹配，从而共同形成所述球面接头连接部分。此外，外结构为通过球面滚道和匹配形轨道之间的接触而径向支撑在内结构上，彼此紧紧相贴。

此外，为了使得球面接头连接部分处于锁紧状态，在模块内结构和外结构之间设有可熔嵌片。这种解决方案的主要不足是，一旦球面接头连接部分处于非锁定状态时，其工作会因为球面滚道之间的紧密配合而出现阻力受到影响。此外，控制球面接头连接部分的状态变化是很复杂的，调整需要的时间长，成本高。

发明内容