[发明专利]一种轴端螺母锁紧结构

说明书

一种轴端螺母锁紧结构，由螺母、传动轴和卡圈组成，所述螺母尾端设置有凹槽；传动轴尾端设置有锁尾槽、卡圈槽；其中，卡圈为一定厚度的金属圆环结构，金属环的一侧开有一定宽度的缺口，卡圈上还有一对关于缺口中心线对称的矩形锁尾；锁尾槽是位于传动轴尾端的一组偶数个周向均布的矩形槽，其宽度与卡圈上锁尾的宽度一致；卡圈槽是传动轴尾端内侧的一个环形槽，位于锁尾槽的中部，其宽度与卡圈的厚度一致，槽底直径略小于卡圈圆环外径；凹槽是螺母尾端的一组偶数个周向均布的矩形槽，其宽度与卡圈上锁尾的宽度一致。为了便于装配时压紧卡圈。本发明装卸方便；结构强度高，锁紧可靠性高；零件更换次数少，维护成本低。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机部件设计技术领域，具体的说，是其中的传动轴轴端压紧螺母的锁紧结构。

技术背景

燃气涡轮发动机，其工作原理是利用压气机的压缩空气和燃料混合燃烧后产生的热能驱动涡轮高速旋转，而涡轮又通过涡轮轴带动压气机，从而形成持续运转。压气机与涡轮通过传动轴相连，支撑于轴承之上。而轴承的内环或外环通常通过轴端螺母压紧于轴肩端面。由于航空发动机转子工作环境复杂，需要经受高温、强振动的复杂载荷。一旦轴端螺母在工作过程中松动退出，进而导致高速转动的转子失去可靠定位，将对发动机的安全造成巨大威胁。故轴端压紧螺母必须通过可靠的结构方式锁紧防松。

图1、图2所示的是已有的一种“筒式”轴端螺母锁紧结构，锁紧结构由螺母1尾端的锁尾1-1、传动轴2尾端周向均布的锁槽2-1组成。安装螺母并锁紧的过程是：使用工具拧紧螺母，使其压紧轴承内环3，达到拧紧力矩的要求；使用专用工具，在转动轴锁槽相对应的周向位置敲击锁尾，使其发生塑性变形陷入锁槽中，从而限制传动轴与螺母的相对转动，达到锁紧防松的目的。解除锁紧并拆卸螺母的过程与上述过程相反。

图3、图4和图5所示的是已有的另一种“锁片式”轴端螺母锁紧结构，锁紧结构由螺母1尾端的凹槽1-1、传动轴2尾端的锁片槽2-1、“T”型锁片4组成。其中，“T”型锁片由头部和锁尾组成，锁片槽与“T”型锁片形状一致。安装螺母并锁紧的过程是：将“T”型锁片放入传动轴的锁片槽中；使用工具拧紧螺母，使其压紧轴承内环3，达到拧紧力矩的要求；将锁尾弯折到螺母尾端的凹槽中，从而限制传动轴与螺母的相对转动，达到锁紧防松的目的。解除锁紧并拆卸螺母的过程与上述过程相反。

可以看出，无论是图1的锁紧结构还是图2的锁紧结构，都利用了金属的塑性变形来达到限制相对转动、锁紧螺母的目的。由于塑性变形的需要，决定了锁尾结构厚度较薄(一般小于1mm)，使得锁尾处结构强度较低；材料锁紧弯曲处塑性变形大，极易发生裂纹萌生等低周疲劳问题，且结构锁紧后无法进行有效的检测。试验数据表明，由于锁尾塑性变形区引起的锁紧失效事故多发频发，严重危害发动机的安全。为了避免以上强度问题，相关塑性变形零件必须频繁更换，增加了使用和维护成本。

发明内容

发明目的：针对目前现有轴端螺母锁紧结构的缺点，本发明名提出了一种卡圈式轴端螺母锁紧结构。

技术方案：一种轴端螺母锁紧结构，该锁紧结构由螺母1、传动轴2和卡圈4组成，所述螺母1尾端设置有凹槽1-1；传动轴2尾端设置有锁尾槽2-1、卡圈槽2-2；

其中，卡圈4是本发明的主要部件，其为一定厚度的金属圆环结构，金属环的一侧开有一定宽度的缺口4-2，卡圈上还有一对关于缺口中心线对称的矩形锁尾4-1；锁尾槽2-1是位于传动轴尾端的一组偶数个周向均布的矩形槽，其宽度与卡圈4上锁尾的宽度一致；卡圈槽2-2是传动轴尾端内侧的一个环形槽，位于锁尾槽2-1的中部，其宽度与卡圈4的厚度一致，槽底直径略小于卡圈4圆环外径；凹槽1-1是螺母尾端的一组偶数个周向均布的矩形槽，其宽度与卡圈4上锁尾的宽度一致。为了便于装配时压紧卡圈4，在卡圈4缺口两侧各有一个圆形工艺孔4-3。