本主題大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),或者更具體地涉及用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的齒輪箱的輸入軸。
背景技術(shù):
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)大體上包括布置成與彼此流動(dòng)連通的風(fēng)扇和芯部。此外,燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的芯部大體上包括以串流順序的壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒區(qū)段、渦輪區(qū)段和排氣區(qū)段。在操作中,空氣從風(fēng)扇提供至壓縮機(jī)區(qū)段的入口,其中一個(gè)或更多個(gè)軸向壓縮機(jī)逐漸地壓縮空氣,直到其到達(dá)燃燒區(qū)段。燃料在燃燒區(qū)段內(nèi)與壓縮的空氣混合并且焚燒,以提供燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒區(qū)段發(fā)送至渦輪區(qū)段。穿過渦輪區(qū)段的燃料氣體流驅(qū)動(dòng)渦輪區(qū)段,并且接著發(fā)送穿過排氣區(qū)段(例如,至大氣)。此外,芯部大體上包括一個(gè)或更多個(gè)軸,其在渦輪區(qū)段與壓縮機(jī)區(qū)段之間延伸,使得渦輪區(qū)段的旋轉(zhuǎn)還驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)區(qū)段。
芯部的一個(gè)或更多個(gè)軸還可機(jī)械地聯(lián)接于風(fēng)扇,以便于風(fēng)扇在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的操作期間的旋轉(zhuǎn)。然而,為了將芯部的一個(gè)或更多個(gè)軸的轉(zhuǎn)速逐步降低至更有效的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,齒輪箱可提供成將芯部的一個(gè)或更多個(gè)軸機(jī)械地聯(lián)接于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的風(fēng)扇軸。
齒輪箱可安裝成允許適應(yīng)一些移動(dòng)(例如,風(fēng)扇和/或芯部內(nèi)的振動(dòng))。然而,極端事件,如飛鳥撞擊或失去風(fēng)扇葉片,可促進(jìn)例如風(fēng)扇軸沿燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向方向、徑向方向和/或周向方向的相當(dāng)大移動(dòng)。這些極端事件可使齒輪箱的過去且可允許的范圍移位,這可引起齒輪箱內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)齒輪卡緊(bind up)或以其它方式故障。此外,甚至在正常操作狀態(tài)期間,齒輪箱可經(jīng)受由熱膨脹/收縮、空中機(jī)動(dòng)、機(jī)械負(fù)載等引起的顯著的應(yīng)變和/或移位。隨著時(shí)間的過去,這些可用于縮短齒輪箱和發(fā)動(dòng)機(jī)自身的可用壽命。
因此,能夠適應(yīng)一定量的移位同時(shí)將此類移位與齒輪箱隔離的用于齒輪箱的輸入軸將是有用的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)將在以下描述中部分地闡述,或者可從描述為明顯的,或者可通過本發(fā)明的實(shí)踐學(xué)習(xí)。
根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例,提供了一種渦輪齒輪箱輸入軸。渦輪齒輪箱輸入軸可包括與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力齒輪箱接合并且沿其中心發(fā)動(dòng)機(jī)軸線延伸的齒輪聯(lián)接件。渦輪齒輪箱輸入軸還可包括同軸地連結(jié)于齒輪聯(lián)接件的可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段,以及與齒輪聯(lián)接件相對(duì)地連結(jié)于可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件。轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件可與發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)軸接合。
根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例,提供了一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可沿中心軸線延伸,并且包括用于接收和壓縮流體流的壓縮機(jī)、燃燒器、渦輪、動(dòng)力齒輪箱和齒輪箱輸入軸。燃燒器和渦輪可定位在壓縮機(jī)下游。動(dòng)力齒輪箱可繞著中心軸線設(shè)置以接收渦輪處生成的旋轉(zhuǎn)輸入。齒輪箱輸入軸可以可操作地連接渦輪和動(dòng)力齒輪箱。齒輪箱輸入軸可包括齒輪聯(lián)接件、可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段和轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件。齒輪聯(lián)接件可與動(dòng)力齒輪箱接合并且沿中心發(fā)動(dòng)機(jī)軸線延伸??煞蛛x的調(diào)節(jié)節(jié)段可同軸地連結(jié)于齒輪聯(lián)接件,而轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件可與渦輪接合并且與齒輪聯(lián)接件相對(duì)地連結(jié)于可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段。
技術(shù)方案1. 一種渦輪齒輪箱輸入軸,包括:
齒輪聯(lián)接件,其與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力齒輪箱接合并且沿其中心發(fā)動(dòng)機(jī)軸線延伸;
可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段,其同軸地連結(jié)于所述齒輪聯(lián)接件;以及
轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件,其與所述齒輪聯(lián)接件相對(duì)地連結(jié)于所述可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段,所述轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件與發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)軸接合。
技術(shù)方案2. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪齒輪箱輸入軸,其特征在于,所述可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段包括
從前端部沿軸向延伸至后端部的本體,
在所述本體的所述前端部處沿徑向延伸的前凸緣,
在所述本體的所述后端部處沿徑向延伸的后凸緣,
設(shè)置在所述本體與所述前凸緣之間的前過渡半徑,以及
設(shè)置在所述本體與所述后凸緣之間的后過渡半徑。
技術(shù)方案3. 根據(jù)技術(shù)方案2所述的渦輪齒輪箱輸入軸,其特征在于,所述齒輪聯(lián)接件包括
定位在所述動(dòng)力齒輪箱的一部分上的齒輪接合面,
朝所述可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段沿軸向延伸的柄,以及
沿徑向延伸以接合所述可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段的所述前凸緣的柄凸緣。
技術(shù)方案4. 根據(jù)技術(shù)方案3所述的渦輪齒輪箱輸入軸,其特征在于,所述前凸緣限定軸向孔口,并且所述柄凸緣限定與所述前凸緣的所述軸向孔口同心的軸向孔口,所述齒輪箱輸入軸還包括設(shè)置穿過所述前凸緣的所述軸向孔口和所述柄凸緣的所述軸向孔口的附接螺栓。
技術(shù)方案5. 根據(jù)技術(shù)方案3所述的渦輪齒輪箱輸入軸,其特征在于,所述前凸緣包括
從所述前過渡半徑沿徑向延伸的前帶,所述前帶具有沿所述軸向方向限定的帶厚度;以及
設(shè)置在所述前帶上與所述柄凸緣接合的周向附接邊沿,所述周向附接邊沿具有大于所述前帶的所述帶厚度的邊沿厚度。
技術(shù)方案6. 根據(jù)技術(shù)方案5所述的渦輪齒輪箱輸入軸,其特征在于,開槽接頭形成在所述柄凸緣與所述周向附接邊沿之間。
技術(shù)方案7. 根據(jù)技術(shù)方案2所述的渦輪齒輪箱輸入軸,其特征在于,所述轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件包括
與所述齒輪聯(lián)接件同軸并且沿與其相反的方向延伸的心軸,以及
沿徑向延伸以接合所述可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段的所述后凸緣的心軸凸緣。
技術(shù)方案8. 根據(jù)技術(shù)方案7所述的渦輪齒輪箱輸入軸,其特征在于,所述后凸緣包括
從所述后過渡半徑沿徑向延伸的后帶,所述后帶具有沿所述軸向方向限定的帶厚度,以及
設(shè)置在所述后帶上與所述心軸凸緣接合的周向附接邊沿,所述周向附接邊沿具有大于所述后帶的所述帶厚度的邊沿厚度。
技術(shù)方案9. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪齒輪箱輸入軸,其特征在于,所述可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段包括同軸地連結(jié)在所述齒輪聯(lián)接件與所述轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件之間的多個(gè)可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段。
技術(shù)方案10. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的渦輪齒輪箱輸入軸,其特征在于,所述齒輪聯(lián)接件由具有第一彈性模量的第一材料形成,并且其中所述可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段由具有第二彈性模量的第二材料形成,所述第二彈性模量小于所述第一彈性模量。
技術(shù)方案11. 一種沿中心軸線延伸的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),包括:
用于接收和壓縮流體流的壓縮機(jī);
定位在所述壓縮機(jī)下游的燃燒器;
定位在所述壓縮機(jī)下游的渦輪;
動(dòng)力齒輪箱,其繞著所述中心軸線設(shè)置以接收所述渦輪處生成的旋轉(zhuǎn)輸入;以及
齒輪箱輸入軸,其可操作地連接所述渦輪和所述動(dòng)力齒輪箱,所述齒輪箱輸入軸包括
齒輪聯(lián)接件,其與所述動(dòng)力齒輪箱接合并且沿所述中心發(fā)動(dòng)機(jī)軸線延伸,
可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段,其同軸地連結(jié)于所述齒輪聯(lián)接件,以及
轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件,其與所述渦輪接合并且與所述齒輪聯(lián)接件相對(duì)地連結(jié)于所述可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段。
技術(shù)方案12. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),其特征在于,所述可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段包括
從前端部沿軸向延伸至后端部的本體,
在所述本體的所述前端部處沿徑向延伸的前凸緣,
在所述本體的所述后端部處沿徑向延伸的后凸緣,
設(shè)置在所述本體與所述前凸緣之間的前過渡半徑,以及
設(shè)置在所述本體與所述后凸緣之間的后過渡半徑。
技術(shù)方案13. 根據(jù)技術(shù)方案12所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),其特征在于,所述齒輪聯(lián)接件包括:
定位在所述動(dòng)力齒輪箱的一部分上的齒輪接合面;
朝所述可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段沿軸向延伸的柄,以及
沿徑向延伸以接合所述可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段的所述前凸緣的柄凸緣。
技術(shù)方案14. 根據(jù)技術(shù)方案13所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),其特征在于,所述前凸緣限定軸向孔口,并且所述柄凸緣限定與所述前凸緣的所述軸向孔口同心的軸向孔口,所述齒輪箱輸入軸還包括設(shè)置穿過所述前凸緣的所述軸向孔口和所述柄凸緣的所述軸向孔口的附接螺栓。
技術(shù)方案15. 根據(jù)技術(shù)方案13所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),其特征在于,所述前凸緣包括:
從所述前過渡半徑沿徑向延伸的前帶,所述前帶具有沿所述軸向方向限定的帶厚度;以及
設(shè)置在所述前帶上與所述柄凸緣接合的周向附接邊沿,所述周向附接邊沿具有大于所述前帶的所述帶厚度的邊沿厚度。
技術(shù)方案16. 根據(jù)技術(shù)方案15所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),其特征在于,開槽接頭形成在所述柄凸緣與所述周向附接邊沿之間。
技術(shù)方案17. 根據(jù)技術(shù)方案12所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),其特征在于,所述轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件包括:
與所述齒輪聯(lián)接件同軸并且沿與其相反的方向延伸的心軸,以及
沿徑向延伸以接合所述可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段的所述后凸緣的心軸凸緣。
技術(shù)方案18. 根據(jù)技術(shù)方案17所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),其特征在于,所述后凸緣包括:
從所述后過渡半徑沿徑向延伸的后帶,所述后帶具有沿所述軸向方向限定的帶厚度,以及
設(shè)置在所述后帶上與所述心軸凸緣接合的周向附接邊沿,所述周向附接邊沿具有大于所述后帶的所述帶厚度的邊沿厚度。
技術(shù)方案19. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),其特征在于,所述可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段包括同軸地連結(jié)在所述齒輪聯(lián)接件與所述轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件之間的多個(gè)可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段。
技術(shù)方案20. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),其特征在于,所述齒輪聯(lián)接件由具有第一彈性模量的第一材料形成,并且其中所述可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段由具有第二彈性模量的第二材料形成,所述第二彈性模量小于所述第一彈性模量。
本發(fā)明的這些及其它的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將參照以下描述和所附權(quán)利要求變得更好理解。并入在本說明書中并且構(gòu)成本說明書的部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例,并且連同描述用于闡釋本發(fā)明的原理。
附圖說明
包括針對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員的其最佳模式的本發(fā)明的完整且開放的公開在參照附圖的說明書中闡述,在該附圖中:
圖1提供了根據(jù)本主題的各種實(shí)施例的示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性截面視圖;
圖2提供了安裝在本公開的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例內(nèi)的齒輪箱的截面視圖;
圖3提供了圖2的安裝的齒輪箱的示意性截面視圖;以及
圖4提供了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的齒輪箱輸入軸的放大視圖。
部件列表
10 渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)
12 縱向/軸向中心線中心軸線
14 風(fēng)扇區(qū)段
16 芯部渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)
18 外殼
20 入口
22 低壓壓縮機(jī)
24 高壓壓縮機(jī)
26 燃燒區(qū)段
28 高壓渦輪
30 低壓渦輪
32 噴氣排氣區(qū)段
34 高壓軸/轉(zhuǎn)軸
36 低壓軸/轉(zhuǎn)軸
38 風(fēng)扇
40 葉片
42 盤
44 促動(dòng)部件
46 動(dòng)力齒輪箱
47 聯(lián)接系統(tǒng)
48 機(jī)艙
50 風(fēng)扇殼或機(jī)艙
52 出口導(dǎo)葉
54 下游區(qū)段
56 旁通空氣流通路
58 空氣
60 入口
62 空氣的第一部分
64 空氣的第二部分
66 燃燒氣體
68 定子導(dǎo)葉
70 渦輪轉(zhuǎn)子葉片
72 定子導(dǎo)葉
74 渦輪轉(zhuǎn)子葉片
76 風(fēng)扇噴嘴排氣區(qū)段
78 熱氣體路徑
100 齒輪箱
102 齒輪系
104 風(fēng)扇軸
106 支柱
108 軸承組件
112 輸入軸
114 齒輪聯(lián)接件
116 轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件
118 調(diào)節(jié)節(jié)段
120 (調(diào)節(jié)節(jié)段的)前端部
122 (調(diào)節(jié)節(jié)段的)后端部
124 (調(diào)節(jié)節(jié)段的)本體
126 前凸緣
128 后凸緣
130 過渡半徑(前)
132 過渡半徑(后)
134 第一徑向長度
136 第二徑向長度
138 轉(zhuǎn)角倒角
140 線性角
142 (前凸緣的)帶
144 (后凸緣的)帶
146 (前凸緣的)周向附接邊沿
148 (后凸緣的)周向附接邊沿
150 (前凸緣的)帶厚度
152 (后凸緣的)帶厚度
154 (前凸緣的)邊沿厚度
156 (后凸緣的)邊沿厚度
158 接合面
160 柄
162 柄凸緣
164 (柄的)帶
165 柄半徑
166 (柄的)周向邊沿
168 (柄的)帶厚度
170 (柄的)邊沿厚度
172 心軸
174 心軸凸緣
176 (心軸的)帶
177 心軸半徑
178 (心軸的)周向邊沿
180 (心軸的)帶厚度
182 (心軸的)邊沿厚度
184 軸向孔口
186 聯(lián)接螺栓
188 開槽接頭(前)
190 開槽接頭(后)
192 槽口
A 軸向方向
R 徑向方向。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的本實(shí)施例,其一個(gè)或更多個(gè)實(shí)例在附圖中示出。詳細(xì)描述使用了數(shù)字和字母標(biāo)號(hào)來表示附圖中的特征。附圖和描述中相似或類似的標(biāo)記用于表示本發(fā)明的相似或類似的部分。如本文中使用的,用語"第一"、"第二"和"第三"可以可互換地使用,以將一個(gè)構(gòu)件與另一個(gè)區(qū)分開,并且不旨在表示獨(dú)立構(gòu)件的位置或重要性。
現(xiàn)在參照附圖,其中同樣的數(shù)字遍及附圖指示相同元件,圖1為根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性截面視圖。更具體而言,對(duì)于圖1的實(shí)施例,燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)為本文中稱為"渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)10"的高旁通渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)10。如圖1中所示,渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)10限定軸向方向A(平行于為了參照提供的縱向中心線或中心軸線12延伸)和徑向方向R。大體上,渦扇10包括風(fēng)扇區(qū)段14和設(shè)置在風(fēng)扇區(qū)段14下游的芯部渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)16。
繪出的示例性芯部渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)16大體上包括大致管狀的外殼18,其限定環(huán)形入口20。外殼18包圍成串流關(guān)系的包括增壓器或低壓(LP)壓縮機(jī)22和高壓(HP)壓縮機(jī)24的壓縮機(jī)區(qū)段;燃燒器或燃燒區(qū)段26;包括高壓(HP)渦輪28和低壓(LP)渦輪30的渦輪區(qū)段;以及噴氣排氣噴嘴區(qū)段32。高壓(HP)軸或轉(zhuǎn)軸34將HP渦輪28傳動(dòng)地連接于HP壓縮機(jī)24。低壓(LP)軸或轉(zhuǎn)軸36將LP渦輪30傳動(dòng)地連接于LP壓縮機(jī)22。
對(duì)于所繪實(shí)施例,風(fēng)扇區(qū)段14包括可變槳距風(fēng)扇38,其具有以間隔開的方式聯(lián)接于盤42的多個(gè)風(fēng)扇葉片40。如所繪,風(fēng)扇葉片40從盤42大體上沿徑向方向R向外延伸。各個(gè)風(fēng)扇葉片40能夠依靠風(fēng)扇葉片40操作性地聯(lián)接于適合的促動(dòng)部件44關(guān)于盤42繞著槳距軸線P旋轉(zhuǎn),適合的促動(dòng)部件44構(gòu)造成一致地共同改變風(fēng)扇葉片40的槳距。風(fēng)扇葉片40、盤42和促動(dòng)部件44能夠通過橫跨動(dòng)力齒輪箱46的LP軸36繞著縱軸線12一起旋轉(zhuǎn)。動(dòng)力齒輪箱46包括用于使LP軸36的轉(zhuǎn)速逐步降低至更有效的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的多個(gè)齒輪,并且通過一個(gè)或更多個(gè)聯(lián)接系統(tǒng)47附接于芯部框架或風(fēng)扇框架中的一個(gè)或兩者。
仍參照?qǐng)D1的示例性實(shí)施例,盤42由可旋轉(zhuǎn)的前轂48覆蓋,可旋轉(zhuǎn)的前轂48空氣動(dòng)力地定輪廓成促進(jìn)空氣流穿過多個(gè)風(fēng)扇葉片40。此外,示例性風(fēng)扇區(qū)段14包括環(huán)形風(fēng)扇殼或外機(jī)艙50,其沿周向包繞風(fēng)扇38和/或芯部渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)16的至少一部分。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是,機(jī)艙50可構(gòu)造成由多個(gè)沿周向間隔的出口導(dǎo)葉52關(guān)于芯部渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)16支承。此外,機(jī)艙50的下游區(qū)段54可在芯部渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)16的外部分之上延伸,以便限定其間的旁通空氣流通路56。
在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作期間,一定體積的空氣58通過機(jī)艙50和/或風(fēng)扇區(qū)段14的相關(guān)聯(lián)的入口60進(jìn)入渦扇10。在一定體積的空氣58橫穿風(fēng)扇葉片40時(shí),如由箭頭62指示的空氣58的第一部分引導(dǎo)或發(fā)送到旁通空氣流通路56中,而如由箭頭64指示的空氣58的第二部分引導(dǎo)或發(fā)送到LP壓縮機(jī)22中??諝獾牡谝徊糠?2與空氣的第二部分64之間的比率通常稱為涵道比。空氣的第二部分64的壓力接著在其發(fā)送穿過高壓(HP)壓縮機(jī)24且到燃燒區(qū)段26中時(shí)增大,其中其與燃料混合并且焚燒以提供燃燒氣體66。
燃燒氣體66發(fā)送穿過HP渦輪28,其中來自燃燒氣體66的熱能和/或動(dòng)能的一部分經(jīng)由聯(lián)接于外殼18的HP渦輪定子導(dǎo)葉68和聯(lián)接于HP軸或轉(zhuǎn)軸34的HP渦輪轉(zhuǎn)子葉片70的連續(xù)級(jí)抽取,因此引起HP軸或轉(zhuǎn)軸34旋轉(zhuǎn),由此支持HP壓縮機(jī)24的操作。燃燒氣體66接著發(fā)送穿過LP渦輪30,其中熱能和動(dòng)能的第二部分經(jīng)由聯(lián)接于外殼18的LP渦輪定子導(dǎo)葉72和聯(lián)接于LP軸或轉(zhuǎn)軸36的LP渦輪轉(zhuǎn)子葉片74的連續(xù)級(jí)從燃燒氣體66抽取,因此引起LP軸或轉(zhuǎn)軸36旋轉(zhuǎn),由此支持LP壓縮機(jī)22的操作和/或風(fēng)扇38的旋轉(zhuǎn)。
燃燒氣體66隨后發(fā)送穿過芯部渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)16的噴氣排氣噴嘴區(qū)段32來提供推進(jìn)推力。同時(shí),空氣的第一部分62的壓力在空氣的第一部分62在其從渦扇10的風(fēng)扇噴嘴排氣區(qū)段76排出之前發(fā)送穿過旁通空氣流通路56時(shí)顯著地增大,也提供了推進(jìn)推力。HP渦輪28、LP渦輪30和噴氣排氣噴嘴區(qū)段32至少部分地限定用于將燃燒氣體66發(fā)送穿過芯部渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)16的熱氣體路徑78。
然而,應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是,圖1中所繪的示例性風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)10僅經(jīng)由實(shí)例,并且在其它示例性實(shí)施例中,渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)10可具有任何其它適合的構(gòu)造。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2,提供了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的齒輪箱100的側(cè)視圖。在至少某些示例性實(shí)施例中,圖2的齒輪箱100可并入到圖1的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)10中(例如,構(gòu)造為所繪的示例性齒輪箱46),并且因此相同或相似的數(shù)字可表示相同或相似的部分。
對(duì)于圖2的實(shí)施例,齒輪箱100包括用于將旋轉(zhuǎn)功率從LP軸36傳遞至輸出軸或風(fēng)扇軸104的齒輪系102。具體而言,LP軸36附接于輸入軸112以驅(qū)動(dòng)輸入軸112。LP軸36由包括支柱106的芯部框架支承在芯部16內(nèi)。支柱106構(gòu)造成經(jīng)由軸承組件108支承LP軸36。對(duì)于所繪實(shí)施例,軸承組件108包括單個(gè)滾珠軸承組件,其可適應(yīng)LP軸36的旋轉(zhuǎn),并且沿徑向方向R支承LP軸36。然而,在其它示例性實(shí)施例中,此外或作為備選,軸承組件108可包括任何其它適合的軸承元件,如一個(gè)或更多個(gè)滾柱軸承元件。
因此,在操作期間,輸入軸112可沿第一方向?qū)⑿D(zhuǎn)功率從LP軸36提供至齒輪系102。齒輪系102接著可使附接的風(fēng)扇軸104旋轉(zhuǎn)以驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇38,使多個(gè)風(fēng)扇葉片40旋轉(zhuǎn),并且向渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)10提供推力。
輸入軸112沿中心軸線12在連接于齒輪箱100且與其接合的齒輪聯(lián)接件114和連接于LP軸36且與其接合的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件116之間延伸。輸入軸112的某些實(shí)施例具有一個(gè)或更多個(gè)分立的可分離節(jié)段。例如,某些實(shí)施例包括調(diào)節(jié)節(jié)段118,其同軸地連結(jié)于齒輪聯(lián)接件114和轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件122。如圖2至4中所示,調(diào)節(jié)節(jié)段118在前端部120處連結(jié)于齒輪聯(lián)接件114,并且在相對(duì)的后端部122處連結(jié)于轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件116。盡管圖2和3中示出了單個(gè)調(diào)節(jié)節(jié)段118,但可選的實(shí)施例可包括同軸地連結(jié)在齒輪聯(lián)接件114與轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件116之間的多個(gè)可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段118。
在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作期間,風(fēng)扇38上的振動(dòng)和其它力可傳播穿過風(fēng)扇軸104至齒輪箱100。例如,橫跨多個(gè)風(fēng)扇葉片40的湍流空氣流,或?qū)Χ鄠€(gè)風(fēng)扇葉片40的飛鳥撞擊可在風(fēng)扇軸104上生成應(yīng)力和振動(dòng)。有利地,輸入軸112可構(gòu)造成顯著地吸收和減輕此類應(yīng)力和振動(dòng),而不使齒輪箱100的齒輪系102內(nèi)的齒輪中的一個(gè)或更多個(gè)脫軌。
如圖3和4中所示,某些實(shí)施例的調(diào)節(jié)節(jié)段118包括從前端部120沿軸向延伸至后端部122的本體124。本體124可形成為與齒輪聯(lián)接件114和轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件116的至少一部分同心地安裝。前凸緣126在本體124的前端部120處沿徑向延伸,而后凸緣128在本體124的后端部122處沿徑向延伸。各個(gè)凸緣126,128由過渡半徑130,132連結(jié)于本體124。前過渡半徑130設(shè)置在本體124與前凸緣126之間,而后過渡半徑132設(shè)置在本體124與后凸緣128之間。各個(gè)過渡半徑130,132具有一個(gè)或更多個(gè)徑向長度134,136。如果對(duì)于單個(gè)過渡半徑130,132包括多個(gè)徑向長度134,136,則第一徑向長度134可限定外表面彎曲輪廓的沿軸向延伸的部分,而第二徑向長度136可限定外表面彎曲輪廓的沿徑向延伸的部分。前過渡半徑130和后過渡半徑132可由同樣或分立的徑向長度134,136限定。盡管所示的過渡半徑130,132大體上形成凸緣126,128與本體124之間的90°角,但設(shè)想出,大體上的鈍角或銳角可由各個(gè)過渡半徑130,132形成,而不脫離本主題的范圍。
另外的實(shí)施例包括限定成與各個(gè)彎曲輪廓相對(duì)的轉(zhuǎn)角倒角138。如圖3的示例性實(shí)施例中所見,轉(zhuǎn)角倒角138的特定實(shí)施例可限定成線性角140。一些實(shí)施例的線性角140限定成關(guān)于軸向中心線12成10°和70°的角。其它實(shí)施例的線性角140限定成關(guān)于軸向中心線12成20°和40°的角。轉(zhuǎn)角倒角138的備選實(shí)施例可限定成凸形弧(未繪出)。
作為一些凸緣實(shí)施例的部分,帶142,144可從過渡半徑130,132沿徑向延伸。此外,周向附接邊沿146,148可設(shè)置在帶142,144的徑向末端處。各個(gè)帶142,144具有帶厚度150,152。當(dāng)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)時(shí),帶厚度150,152可沿軸向方向A限定。類似地,各個(gè)周向附接邊沿146,148具有沿軸向方向A限定的邊沿厚度154,156。某些實(shí)施例并入小于邊沿厚度154,156的帶厚度150,152,并且有利地容許凸緣126,128偏轉(zhuǎn),而不接合相鄰的齒輪聯(lián)接件114或轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件116。一些實(shí)施例可包括前凸緣126或后凸緣128或兩者處的此類特征。
例如,在示例性實(shí)施例中,前帶142從前過渡半徑130沿徑向延伸。前帶142具有沿軸向方向A限定的帶厚度150,并且周向附接邊沿146設(shè)置在前帶142上,與齒輪聯(lián)接件114的一部分接合。周向附接邊沿146具有大于前帶142的帶厚度150的邊沿厚度154。在附加或備選的實(shí)施例中,后帶144從后過渡半徑132沿徑向延伸。后帶144具有沿軸向方向A限定的帶厚度152,并且周向附接邊沿148設(shè)置在后帶144上,與轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件116的一部分接合。周向附接邊沿148具有大于后帶144的帶厚度152的邊沿厚度156。
調(diào)節(jié)節(jié)段118的某些實(shí)施例可由彎曲成期望形狀的單件材料形成,或者作為備選,可由若干分立元件形成。
轉(zhuǎn)到齒輪聯(lián)接件114,一些實(shí)施例包括定位在動(dòng)力齒輪箱100的一部分上的齒輪接合面158。接合面158可限定一個(gè)或更多個(gè)齒輪齒以在操作期間驅(qū)動(dòng)齒輪箱100。柄160從接合面158朝可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段118沿軸向延伸。在柄160的軸向末端處,柄凸緣162沿徑向延伸來接合可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段118的前凸緣126。在一些實(shí)施例中,接合面158和柄160可形成為單個(gè)一體件。在備選實(shí)施例中,接合面158可為根據(jù)一種或適合的方法選擇性地連結(jié)于柄的分立部件。
類似于調(diào)節(jié)節(jié)段凸緣,柄凸緣162可包括具有帶厚度168的帶164,以及具有大于柄帶164的厚度168的厚度的周向附接邊沿166。此外,柄半徑165可根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)徑向長度134,136設(shè)置在柄160與柄帶164之間。盡管所示的柄半徑165大體上形成柄凸緣162與柄160之間的90°的角,但設(shè)想出,大體上的鈍角或銳角可由柄半徑165形成,而不脫離本主題的范圍。
關(guān)于轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件116,一些實(shí)施例包括與齒輪聯(lián)接件114同軸且沿與其相反的方向延伸的心軸172。心軸凸緣174在軸向末端處沿徑向延伸,以接合可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段118的后凸緣128。心軸凸緣174可包括具有帶厚度180的帶176,以及具有大于心軸帶176的厚度180的厚度的周向附接邊沿178。此外,心軸半徑177可根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)徑向長度134,136設(shè)置在心軸172與心軸帶176之間。盡管所示的心軸半徑177大體上形成心軸凸緣174與心軸172之間的90°的角,但設(shè)想出,大體上的鈍角或銳角可由心軸半徑177形成,而不脫離本主題的范圍。
齒輪聯(lián)接件114和轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件116中的各個(gè)可選擇性地連結(jié)于可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段118,以容許輸入軸112的非破壞性拆卸和再組裝。有利地,在發(fā)現(xiàn)輸入軸112的一部分損壞或需要保養(yǎng)的情況下,該部分可除去和/或替換,而不完全拆卸齒輪箱100。此外,發(fā)動(dòng)機(jī)的其它特征可在不除去整個(gè)輸入軸112的情況下接近。
在一些實(shí)施例中,一個(gè)或更多個(gè)機(jī)械附接元件可提供成選擇性地且非破壞性地形成輸入軸112。在示例性實(shí)施例中,匹配凸緣對(duì)限定相配的軸向孔。具體而言,調(diào)節(jié)節(jié)段118的前凸緣126限定軸向孔口184。柄凸緣162限定與前凸緣126的軸向孔口184同心的軸向孔口184。附接螺栓186設(shè)置穿過前凸緣126的軸向孔口184和柄凸緣162的軸向孔口184。還可提供一個(gè)或更多個(gè)附接螺母或墊圈。類似地,調(diào)節(jié)節(jié)段118的后凸緣128限定另一個(gè)軸向孔口184。心軸凸緣174限定與后凸緣128的軸向孔口184同心的軸向孔口184。附接螺栓186進(jìn)一步設(shè)置穿過后凸緣128的軸向孔口184和心軸凸緣174的軸向孔口184。
在附加或備選實(shí)施例中,開槽接頭190,192形成在一個(gè)或更多個(gè)節(jié)段之間。例如,前開槽接頭192可形成在柄凸緣162與前周向附接邊沿146之間。在某些實(shí)施例中,槽口192限定在柄凸緣162處,以接收周向附接邊沿146的一部分,并且橫跨其沿軸向延伸,如圖4中所示。作為備選,槽口192可限定在前凸緣126處以接收柄凸緣162的一部分。槽口192可根據(jù)針對(duì)齒輪聯(lián)接件114和調(diào)節(jié)節(jié)段118中的各個(gè)選擇的材料定位,由此適應(yīng)在操作期間的各個(gè)元件的熱膨脹。
在又一個(gè)示例性實(shí)施例中,后開槽接頭190形成在心軸凸緣174與后周向附接邊沿148之間。在某些實(shí)施例中,槽口192限定在心軸凸緣174處,以接收后周向附接邊沿148的一部分,并且橫跨其沿軸向延伸,如圖4中所示。作為備選,槽口192可限定在后凸緣128處以接收心軸凸緣174的一部分。槽口192可根據(jù)針對(duì)轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件116和調(diào)節(jié)節(jié)段118中的各個(gè)選擇的材料定位,由此適應(yīng)在操作期間的各個(gè)元件的熱膨脹。
此外,調(diào)節(jié)節(jié)段118、齒輪聯(lián)接件114和轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件116中的各個(gè)可由具有期望的機(jī)械性質(zhì)(例如,強(qiáng)度、延性、硬度、抗沖擊性等)的一種或更多種適合的材料形成。調(diào)節(jié)節(jié)段118、齒輪聯(lián)接件114和轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件116中的各個(gè)可由松散材料形成??蛇x地,調(diào)節(jié)節(jié)段材料可顯著地不同于齒輪聯(lián)接件114和/或轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件116的材料。在某些實(shí)施例中,齒輪聯(lián)接件114由具有第一彈性模量的第一材料形成,而可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段118由具有第二彈性模量的第二材料形成,第二彈性模量小于第一彈性模量。例如,齒輪聯(lián)接件114可由鋼合金形成,而調(diào)節(jié)節(jié)段118大致由鈦合金形成。
類似地,一些實(shí)施例的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件116由具有第一彈性模量的第一材料形成,而可分離的調(diào)節(jié)節(jié)段118由具有第二彈性模量的第二材料形成,第二彈性模量小于第一彈性模量。轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件116的第一材料可與齒輪聯(lián)接件114的相同,或者其可不同。例如,轉(zhuǎn)軸聯(lián)接件116可由鋼合金形成,而調(diào)節(jié)節(jié)段118大致由鈦合金形成。
該書面的描述使用實(shí)例以公開本發(fā)明(包括最佳模式),并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明(包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何并入的方法)。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求限定,并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這些其它實(shí)例包括不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件,或者如果這些其它實(shí)例包括與權(quán)利要求的字面語言無顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件,則這些其它實(shí)例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。