[發明專利]動力齒輪箱銷布置

有效

• 申請號: 201611138983.0
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN107013340B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: W.H.哈斯廷
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/32
• 分類號: F02C7/32;F16H57/023
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 吳俊;鄧雪萌

一種行星齒輪箱具有能夠在行星軸承上旋轉的行星齒輪，該行星軸承包括安裝于周轉齒輪布置的托架的內環。內環的各個相對的相應端的相應圓柱形內表面不可旋轉地連接于固定于周轉齒輪布置的托架的一對支承插頭中的相應一個的相應圓柱形外表面。燃氣渦輪發動機包括風扇和LP軸，該LP軸將壓縮機聯接于渦輪。周轉齒輪布置具有來自聯接于太陽齒輪的LP軸的單個輸入、聯接于風扇軸的單個輸出，以及如上文所述的至少一個行星軸承。

技術領域

本主題大體上涉及圓柱形滾子軸承，或者更具體地涉及用于燃氣渦輪發動機中的周轉齒輪箱中的行星齒輪的圓柱形滾子軸承。

背景技術

燃氣渦輪發動機大體上包括布置成與彼此流動連通的風扇和芯部，其中芯部沿穿過燃氣渦輪的流動方向設置在風扇下游。燃氣渦輪發動機的芯部大體上包括以串流順序的壓縮機區段、燃燒區段、渦輪區段和排氣區段。關于多軸燃氣渦輪發動機，壓縮機區段可包括設置在低壓壓縮機(LP壓縮機)下游的高壓壓縮機(HP壓縮機)，并且渦輪區段可類似地包括設置在高壓渦輪(HP渦輪)下游的低壓渦輪(LP渦輪)。關于此類構造，HP壓縮機經由高壓軸(HP軸)與HP渦輪聯接，并且LP壓縮機經由低壓軸(LP軸)與LP渦輪聯接。

在操作中，風扇之上的空氣的至少一部分提供至芯部的入口。空氣的此類部分由LP壓縮機接著由HP壓縮機逐漸地壓縮，直到壓縮空氣到達燃燒區段。燃料在燃燒區段內與壓縮的空氣混合并且焚燒，以提供燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒區段發送穿過HP渦輪并且接著穿過LP渦輪。穿過渦輪區段的燃燒氣流驅動HP渦輪和LP渦輪，其中各個繼而經由HP軸和LP軸驅動HP壓縮機和LP壓縮機中的相應一個。燃燒氣體接著發送穿過排氣區段，例如，至大氣。

LP渦輪驅動LP軸，其驅動LP壓縮機。除驅動LP壓縮機之外，LP軸可通過周轉齒輪布置的動力齒輪箱驅動風扇，這允許風扇為了更高效率而在相比于LP軸的轉速的較小的每單位時間轉數下旋轉。動力齒輪箱可旋轉地支承太陽齒輪，其相對于環形齒輪和多個行星齒輪設置在中心，該多個行星齒輪圍繞太陽齒輪設置，并且接合在太陽齒輪與環形齒輪之間。LP軸通過聯接于太陽齒輪來將輸入提供至周轉齒輪布置，而風扇可聯接成與行星齒輪的托架或與環形齒輪一致地旋轉。各個行星齒輪與太陽齒輪和與環形齒輪嚙合。托架或環形齒輪中的一個可保持靜止，而非它們兩者。各個行星齒輪能夠在其自身的軸承上旋轉，該軸承安裝在收納在動力齒輪箱內的支承銷上，其固定于周轉齒輪布置的托架的外周區域。風扇的軸能夠在其自身的軸承上旋轉，該軸承收納在太陽齒輪箱中，該太陽齒輪箱也稱為風扇齒輪箱。

對于任何給定的燃氣渦輪發動機應用，行星齒輪設計成提供LP軸的轉速與風扇軸的轉速之間的固定減速比。由于收納各個行星齒輪的動力齒輪箱設置在燃氣渦輪發動機的流動路徑內，故挑戰在于設計一方面滿足發動機的所有飛行狀態的可靠且穩健的動力齒輪箱，同時另一方面設計足夠緊湊來以不需要整個發動機尺寸比為了容納動力齒輪箱將另外所需的更大且更重的方式配合在流動路徑內的動力齒輪箱。

用于動力齒輪箱的行星齒輪的托架合乎需要地形成為單個整體部分，以便最小化齒輪失準。然而，該一件式托架可使將各個行星軸承安裝于托架復雜化。經由由螺栓和扳手螺母構造保持在托架中的常規支承銷將各個行星軸承安裝于托架涉及支承銷和把手螺母的增加重量。為了滿足必要的設計要求，來自支承銷和把手螺母構造的夾持負載導致非常高的軸向負載。這些增大的負載降低設計穩健性，并且將重量添加至設計。相信現有支承銷設計中的最高應力由在安裝組件期間必須施加的扳手螺母轉矩引起的應力，而非由在動力齒輪箱的正常操作期間出現的應力導致。

此外，由于當前支承銷設計需要沿支承銷和軸承的內環的相當大長度的壓配合，故存在后續的組裝問題。大于六英寸長的壓配合支承銷必須落入托架的兩側中，并且這需要支承銷和內環與托架的兩側之間的大溫差。這產生了組裝風險，由此支承銷不能自始至終掉落穿過三個匹配件，并且因此一旦溫度正常化，則支承銷將變得卡住而沒有螺紋暴露。接著將變得必要的是從組件除去支承銷，并且必須在組件處執行第二次嘗試。除去卡住的支承銷所需的負載為高的，并且失敗的嘗試呈現了周圍的硬件或支承銷自身在除去和嘗試重新插入的過程中變得受損的附加風險。