本發(fā)明涉及一種用于地面燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)等領(lǐng)域的高溫側(cè)軸承腔內(nèi)的調(diào)整墊結(jié)構(gòu)。利用該調(diào)整墊結(jié)構(gòu)端面的各類凹態(tài)齒形結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)高溫側(cè)軸承腔內(nèi)滑油的冷態(tài)啟動供給以及軸承內(nèi)環(huán)跑道的低溫控制。

背景技術(shù)：

高速旋轉(zhuǎn)軸承的軸承腔冷態(tài)滑油預(yù)供給以及軸承內(nèi)環(huán)跑道溫度控制是地面燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域有重要意義的兩個工程性問題。

在燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，旋轉(zhuǎn)部件的軸向和徑向間隙是依靠壓緊在旋轉(zhuǎn)軸上的各類調(diào)整墊結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的，這是一個低成本、高效的傳統(tǒng)設(shè)計方案。但考慮到壓緊力的存在，傳統(tǒng)調(diào)整墊結(jié)構(gòu)在熱端部件中的使用，并不能降低調(diào)整墊端面?zhèn)鬟f的熱量。因此調(diào)整墊一側(cè)的軸承跑道內(nèi)環(huán)不可避免地受高溫部件熱傳導(dǎo)的影響。這種高溫的熱傳導(dǎo)效應(yīng)，將會導(dǎo)致軸承跑道內(nèi)環(huán)溫度上升，惡化軸承的工作條件。同時，溫度的上升將會導(dǎo)致軸承冷態(tài)裝配時的內(nèi)環(huán)過盈量選取、軸承徑向油隙的選取難度增大。因此，如何解決軸承內(nèi)環(huán)工作溫度過高的問題是影響發(fā)動機(jī)安全性和壽命的一個重要技術(shù)問題。

此外，地面燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)在地面冷態(tài)啟動時，軸承腔往往處于一個“干油池”的狀態(tài)，考慮到滑油箱內(nèi)滑油向軸承腔內(nèi)軸承供給滑油的延遲滯后現(xiàn)象，如何保證機(jī)器啟動狀態(tài)時滑油的預(yù)供給也是一個突出的難點(diǎn)技術(shù)性問題。另外，當(dāng)發(fā)動機(jī)遇到緊急停車，附件箱滑油供給系統(tǒng)會緊急停止，此時，也需要軸承腔內(nèi)設(shè)計有相關(guān)的兜油結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對軸承進(jìn)行補(bǔ)充潤滑、冷卻，保證停車過程中的軸承安全、可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。這些要求均在相關(guān)的國軍標(biāo)或者行業(yè)使用規(guī)范中進(jìn)行了規(guī)定。因此，有效實現(xiàn)軸承腔內(nèi)滑油的預(yù)供給，也是影響燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)可靠性進(jìn)一步提升的關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明旨在提供一種應(yīng)用于發(fā)動機(jī)高溫側(cè)軸承腔內(nèi)的調(diào)整墊結(jié)構(gòu)，用以實現(xiàn)發(fā)動機(jī)高溫側(cè)軸承腔內(nèi)滑油的冷態(tài)啟動供給以及軸承內(nèi)環(huán)跑道的低溫控制。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

一種應(yīng)用于發(fā)動機(jī)高溫側(cè)軸承腔內(nèi)的調(diào)整墊結(jié)構(gòu)，所述發(fā)動機(jī)高溫側(cè)軸承腔內(nèi)設(shè)置有套設(shè)在渦輪軸上的軸承、調(diào)整墊和封嚴(yán)蓖齒環(huán)，所述調(diào)整墊的一個端面抵接封嚴(yán)蓖齒環(huán)，另一個端面抵接封軸承跑道內(nèi)環(huán)，所述調(diào)整墊通過其內(nèi)環(huán)圓柱面過盈配合在所述渦輪軸上并實現(xiàn)傳扭，所述封嚴(yán)蓖齒環(huán)的內(nèi)側(cè)為熱端渦輪轉(zhuǎn)動部件，其特征在于，至少在所述調(diào)整墊的、與軸承跑道內(nèi)環(huán)相抵接的一個端面上設(shè)置有多個齒形凹槽，所述齒形凹槽的深度至少需保證所述調(diào)整墊端面熱阻的提高，以及發(fā)動機(jī)停車后在所述齒形凹槽內(nèi)能夠積存液態(tài)滑油，發(fā)動機(jī)冷態(tài)啟動瞬間軸承用滑油的供給。

進(jìn)一步地，在所述調(diào)整墊的端面上沿周向均勻布置。

進(jìn)一步地，各所述齒形凹槽的齒形相同或不相同。

進(jìn)一步地，所述調(diào)整墊的兩個端面上均設(shè)置有齒形凹槽。

進(jìn)一步地，各所述齒形凹槽的凹態(tài)齒形為圓弧齒形、三角齒形或者矩形凹齒中的一種或者幾種方式的組合。主要目標(biāo)為保證減少與對象件的接觸面積以降低熱傳導(dǎo)、積攢滑油以用于發(fā)動機(jī)/燃?xì)廨啓C(jī)冷態(tài)啟動。

進(jìn)一步地，各所述齒形凹槽的深度、寬度通過預(yù)供給滑油的要求以及熱傳導(dǎo)熱量降低的要求進(jìn)行選擇。

進(jìn)一步地，所述調(diào)整墊應(yīng)當(dāng)具有一定的徑向厚度和軸向?qū)挾龋ＷC在旋轉(zhuǎn)軸端頭的螺母擰緊力矩的作用下不發(fā)生有害的零件變形。相比傳統(tǒng)的調(diào)整墊，此類調(diào)整墊應(yīng)當(dāng)具有較大的軸向?qū)挾?，以保證各型凹齒狀齒形的加工。

優(yōu)選地，所述調(diào)整墊選取具有磁性的材料，保證端面可以采用平面磨床進(jìn)行加工。在加工工藝中要關(guān)注對零件端面平面度以及端面粗糙度的控制。

優(yōu)選地，所述調(diào)整墊的內(nèi)環(huán)圓柱面采用內(nèi)圓磨的方式進(jìn)行加工，保證內(nèi)孔與對象件的過盈配合。調(diào)整墊的傳扭通過位于旋轉(zhuǎn)軸端頭的擰緊螺母所施加的擰緊力矩最終實現(xiàn)。

進(jìn)一步地，所述發(fā)動機(jī)為燃?xì)廨啓C(jī)或航空發(fā)動機(jī)。

本發(fā)明的應(yīng)用于發(fā)動機(jī)高溫側(cè)軸承腔內(nèi)的調(diào)整墊結(jié)構(gòu)，其端面齒形凹槽的結(jié)構(gòu)形式，可以保證在發(fā)動機(jī)停車后，齒形凹槽內(nèi)可以積累一定的液態(tài)滑油，液態(tài)滑油的留存可以保證發(fā)動機(jī)冷態(tài)啟動瞬間軸承用滑油的供給。這在發(fā)動機(jī)高原低溫起飛或高溫起飛狀態(tài)下極為有利，以為在低溫環(huán)境下，滑油管路容易凍結(jié)；而在高溫環(huán)境下滑油粘性顯著增加，這些因素均會造成發(fā)動機(jī)啟動時滑油不能瞬間實現(xiàn)可靠地供給。

與傳統(tǒng)的調(diào)整墊結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明的應(yīng)用于發(fā)動機(jī)高溫側(cè)軸承腔內(nèi)的調(diào)整墊結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、加工成本低以及功能全面的優(yōu)點(diǎn)，可以實現(xiàn)降低高溫零件導(dǎo)熱并提供發(fā)動機(jī)冷態(tài)啟動所需滑油的雙重功效，能夠更為有效地控制軸承內(nèi)環(huán)的溫度并滿足發(fā)動機(jī)冷態(tài)啟動狀態(tài)的軸承滑油供給。

本發(fā)明的調(diào)整墊結(jié)構(gòu)，可廣泛應(yīng)用于地面燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)等領(lǐng)域，能夠降低高溫旋轉(zhuǎn)部件向軸承腔內(nèi)軸承跑道內(nèi)環(huán)導(dǎo)熱。通過使用該結(jié)構(gòu)，可以有效降低高溫零件向軸承跑道內(nèi)環(huán)的導(dǎo)熱，保證軸承跑道內(nèi)環(huán)的低溫狀態(tài),減少工作時冷卻用滑油的消耗；同時可以減小軸承跑道內(nèi)環(huán)冷態(tài)裝配時與對象件的過盈量，避免軸承跑道內(nèi)環(huán)與對象件零件分解時的擦傷風(fēng)險。這對于追求進(jìn)一步降低滑油消耗量的高性能地面燃?xì)廨啓C(jī)或者航空發(fā)動機(jī)具有重要的工程應(yīng)用意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明應(yīng)用于發(fā)動機(jī)高溫側(cè)軸承腔內(nèi)的調(diào)整墊結(jié)構(gòu)位置示意圖。

圖2為本發(fā)明的一種圓弧齒形凹齒調(diào)整墊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的一種矩形凹齒調(diào)整墊結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。需要說明的是，以下實施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實施例。

如圖1所示，本實施例是在航空發(fā)動機(jī)高壓后支點(diǎn)軸承腔中使用本發(fā)明的調(diào)整墊結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案。在該實施例中，發(fā)動機(jī)高溫側(cè)軸承腔內(nèi)設(shè)置有套設(shè)在高壓渦輪軸1上的高壓后支點(diǎn)棒軸承8、調(diào)整墊6和封嚴(yán)蓖齒環(huán)5，高壓后支點(diǎn)棒軸承8進(jìn)一步設(shè)置在軸承座9內(nèi)，軸承座9上配套設(shè)置供油噴嘴組件，調(diào)整墊6的一個端面抵接封嚴(yán)蓖齒環(huán)5，另一個端面抵接封高壓后支點(diǎn)棒軸承8的高壓軸系后支點(diǎn)軸承跑道內(nèi)環(huán)7，調(diào)整墊6通過其內(nèi)環(huán)圓柱面過盈配合在高壓渦輪軸1上并實現(xiàn)傳扭，封嚴(yán)蓖齒環(huán)5的內(nèi)側(cè)為高壓渦輪盤2，高壓渦輪盤2上設(shè)置有通過榫頭/榫齒結(jié)構(gòu)及葉片鎖片3固定的高壓渦輪葉片4，高壓軸系后支點(diǎn)軸承跑道內(nèi)環(huán)7的另一側(cè)依次設(shè)置鎖片10、壓緊螺母11和擰緊螺母12。在高壓渦輪葉片4和高壓渦輪盤2的榫頭/榫齒位置處接觸熱阻的作用下，主流通道內(nèi)高溫燃?xì)獾臏囟韧ㄟ^高壓渦輪葉片4向高壓渦輪盤2傳遞。并通過各類零件端面的接觸導(dǎo)熱依次通過封嚴(yán)蓖齒環(huán)5、調(diào)整墊6最終傳遞到發(fā)動機(jī)高溫側(cè)軸承腔內(nèi)的軸承跑道內(nèi)環(huán)7。至少在調(diào)整墊6的與軸承跑道內(nèi)環(huán)7相抵接的一個端面上設(shè)置有多個沿周向均勻布置的齒形凹槽61，各齒形凹槽61的齒形可以相同或不相同，優(yōu)選地，調(diào)整墊6的兩個端面均設(shè)置齒形凹槽61，齒形凹槽61的深度至少需保證調(diào)整墊端面熱阻的提高，以及發(fā)動機(jī)停車后在所述齒形凹槽61內(nèi)能夠積存液態(tài)滑油，發(fā)動機(jī)冷態(tài)啟動瞬間軸承用滑油的供給。調(diào)整墊6的端面齒形凹槽61的主要功能為，一是利用調(diào)整墊兩端凹齒和圓弧齒等各類齒形的凹態(tài)形狀，減少其與兩端零件的端面接觸面積，從而降低高溫?zé)岫诵D(zhuǎn)部件向軸承內(nèi)環(huán)跑道的導(dǎo)熱量，進(jìn)而降低軸承跑道的溫度；二是利用調(diào)整墊兩端的各類凹態(tài)齒形，在發(fā)動機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)停車過程中，在凹態(tài)齒形內(nèi)積攢一定的滑油。所積攢的滑油在機(jī)器冷運(yùn)轉(zhuǎn)啟動時會及時供給其所處軸承腔內(nèi)的軸承使用，消除由于滑油管路凍結(jié)、滑油管路過長而造成的滑油延遲供給現(xiàn)象，保證滑油的及時供給。即，保證軸承腔所在油池處于一種“濕油池”的狀態(tài)。

位于調(diào)整墊6端面的齒形凹槽61可以有效減小調(diào)整墊6與對象件的端面接觸面積，進(jìn)而有效降低從高壓渦輪盤2通過封嚴(yán)蓖齒環(huán)5端面向調(diào)整墊6以及軸承跑道內(nèi)環(huán)7的熱傳導(dǎo)。當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)地面停車時，一部分滑油被積攢在、調(diào)整墊結(jié)構(gòu)6的端面凹齒內(nèi)，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動機(jī)再一次冷態(tài)啟動時，這些積攢的滑油會在離心力作用下向外甩動。通過各類齒形的設(shè)計和齒型參數(shù)的優(yōu)化，滑油的“拋甩”方向會得到優(yōu)化，使得這股被“拋甩”的滑油會向軸承側(cè)運(yùn)動，從而最終實現(xiàn)軸承腔內(nèi)軸承的預(yù)潤滑，避免軸承啟動時的干式摩擦，延長軸承的壽命。

調(diào)整墊端面齒形凹槽61的齒形可設(shè)計為如圖2所示的圓弧齒形，也可以設(shè)計為如圖3所示的矩形凹齒，或者是三角齒形或其他的齒形，可以是這些齒形的任何一種方式或者幾種方式的組合。通過端面齒型布置方案優(yōu)化組合，達(dá)到最優(yōu)的零件接觸熱阻降低以及滑油預(yù)供給的結(jié)構(gòu)設(shè)計效果。最終實現(xiàn)軸承跑道內(nèi)環(huán)的低溫工作條件以及機(jī)器冷態(tài)啟動時的滑油預(yù)供給。

齒形凹槽61的深度、寬度通過預(yù)供給滑油的要求以及熱傳導(dǎo)熱量降低的要求進(jìn)行選擇。調(diào)整墊6應(yīng)當(dāng)具有一定的徑向厚度和軸向?qū)挾?，保證在旋轉(zhuǎn)軸端頭的螺母擰緊力矩的作用下不發(fā)生有害的變形。相比傳統(tǒng)的調(diào)整墊，此類調(diào)整墊應(yīng)當(dāng)具有較大的軸向?qū)挾?，以保證各型凹齒狀齒形的加工。優(yōu)選地，調(diào)整墊6選取具有磁性的材料，保證端面可以采用平面磨床進(jìn)行加工。在加工工藝中要關(guān)注對零件端面平面度以及端面粗糙度的控制。調(diào)整墊6的內(nèi)環(huán)圓柱面采用內(nèi)圓磨的方式進(jìn)行加工，保證內(nèi)孔與對象件的過盈配合。調(diào)整墊的傳扭通過位于旋轉(zhuǎn)軸端頭的擰緊螺母所施加的擰緊力矩最終實現(xiàn)。

此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。