一种自由变距螺旋桨的制作方法

1.本实用新型属于螺旋桨技术领域，具体涉及一种自由变距螺旋桨。


背景技术：

2.螺旋桨是飞行器的关键元件，螺旋桨用于将飞行器的电机或者发动机中转轴的转动转化为推动力，从而为飞行器提供飞行的动力。螺旋桨的变距控制装置是在发动机和飞机的各种工作状态下，控制螺旋桨能在最佳的桨叶角的状态下工作，以达到螺旋桨的最佳工作效率。由于飞机的飞行环境非常复杂，研究螺旋桨的变距控制装置，使其更精确地控制桨叶变角，达到螺旋桨的最佳输出效率是永久不变的课题。传统的螺旋桨的边距控制装置存在的问题在于：一方面，变距动力传递传统或依赖锥形齿轮传递结构，或者为连杆传递结构等，无一例外都存在构造及动作复杂的缺陷，后期维护及维修更是十分繁复；另一方面，对于传统的桨毂与桨叶的连接结构，只采用单轴承的方式来确保桨叶能相对桨毂产生回转动作即可；然而，桨叶在工作时同时还需承受巨大的离心力，该离心力施加在桨叶与桨毂的连接处，长时间后容易造成该连接部位出现配合问题，从而给螺旋桨的正常可靠工作带来较大影响。此外的，自由变距螺旋桨要求桨叶和桨毂的连接结构可以保证快速可靠的变距，连接结构需使用上述的轴承等零件，因此桨叶根部必须选用金属材料结构。由于桨叶根部为金属结构，桨叶叶身为复合材料结构，金属结构和复合材料结构材料属性不同，金属与复合材料连接是目前桨叶设计的一大难点。因此，现在只有大型螺旋桨桨叶采用复合材料结构，其桨叶根部连接结构是：首先设计金属外套状的桨根支座，在桨根支座外壁处留有与轴承的内圈配合的表面，桨根支座内部铺放复合材料的承力梁，承力梁由多层布层组成，在承力梁的末端嵌入复合材料的倒楔布层，使承力梁呈倒楔结构，起到承受桨叶离心力的作用。承力梁内部装有支撑管，防止复合材料在离心力作用下向内部压溃；整体入炉固化成型，此时桨根支座与复合材料成为一体。显然，上述现有连接结构结构复杂，整个制造过程涉及诸多装配流程和入炉固化工艺，造成桨叶的成本很高，从而给实际的生产经营及后期维护均带来诸多困扰。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理而使用可靠便捷的自由变距螺旋桨，其能在确保桨叶相对桨毂的正常回转功能的同时，桨叶与桨毂的连接强度亦能得到有效保证，并同步具备结构简单紧凑、装配流程简洁且成本低的优点。
4.为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
5.一种自由变距螺旋桨，包括桨毂以及通过桨根部回转配合于桨毂的装配腔内的桨叶，其特征在于：桨根部包括套筒状的桨根支座，桨根支座上同轴的布置环形凸起，在环形凸起与桨叶的叶片部之间的一段桨根支座上同轴的回转配合有回转连接座，所述回转连接座与环形凸起之间间隙构成可供推力轴承安置的夹持间隙，回转连接座的内环面与桨根支座的外壁之间夹设有防尘密封圈，回转连接座的外环面与装配腔腔壁间形成固接配合。
6.优选的，所述桨根支座外形呈两端细而中部粗的三段式的阶梯轴套状，其中部大轴径段构成所述环形凸起，前部小轴径段构成可供推力轴承及回转连接座安装的前安装段，后部小轴径段构成可供径向轴承的内圈装配的后安装段；径向轴承的内圈一端抵紧在环形凸起的相应轴肩处，另一端通过轴向装配在桨根支座端面上的压紧环夹紧在后安装段上，径向轴承的外圈装配于装配腔内预设的一段轴承配合段上。
7.优选的，所述径向轴承为深沟球轴承，推力轴承为滚针推力轴承。
8.优选的，所述回转连接座的外环面处设置外锯齿螺纹段，装配腔腔壁处相应设置内配合螺纹段，以使得两者间形成螺纹配合。
9.优选的，桨叶还包括用于配合桨根部的叶片部，叶片部的尾端同轴插入桨根支座的筒腔内从而使得两者形成孔轴插接配合；该自由变距螺旋桨还包括用于填充叶片部与桨根支座之间的孔轴配合间隙的胀紧套，胀紧套外壁与桨根支座筒腔壁之间和/或胀紧套内壁与叶片部外壁之间为锥面配合，且该锥面的锥尖指向方向与叶片部相对桨根支座的插接方向同向；所述桨根支座的外壁处设置外螺纹段，同轴套设在叶片部上的锁紧螺母与桨根支座间形成螺纹配合，且锁紧螺母的内端面构成用于将胀紧套抵紧在所述孔轴配合间隙内的抵靠面。
10.优选的，两组以上的弧瓦状的胀紧片彼此配合形成瓣环状的所述胀紧套，各胀紧片环绕桨根支座轴线依序均布。
11.优选的，所述锁紧螺母外形呈具备二段式阶梯孔状筒腔的套筒状；锁紧螺母的大孔径段布置内螺纹段从而配合所述桨根支座，锁紧螺母的孔肩构成所述抵靠面。
12.优选的，胀紧套的外筒端处布置便于抵紧所述抵靠面的外翻边。
13.优选的，所述外翻边的外径大于桨根支座筒径。
14.优选的，所述叶片部的尾端同轴设置环状的限位凸台，胀紧套的内筒端与限位凸台的外环面间形成用于限制叶片部脱离桨根支座的止口配合。
15.本实用新型的有益效果在于：
16.1)、在传统的变距螺旋桨的回转结构的基础上，本实用新型增设了依靠桨根支座与回转连接座夹持定位的推力轴承结构；这样，工作时，桨叶正常回转配合在桨毂内，而主要起到承受轴向力的推力轴承起到承受桨叶的离心力的功能，以便满足桨叶最大两倍离心力载荷的要求。防尘密封圈可有效的封闭作为相对静件的回转连接座和相对动件的桨根支座的配合间隙，以确保其工作的可靠性及稳定性。
17.综上，本实用新型能在确保桨叶相对桨毂的正常回转功能的同时，桨叶与桨毂的连接强度亦能得到有效保证，并同步具备结构简单紧凑、装配流程简洁且成本低的优点。
18.2)、作为上述方案的进一步优选方案，作为径向轴承的深沟球轴承主要用于支撑桨叶，减小调距时的摩擦力。作为推力轴承的滚针推力轴承主要用于承受桨叶的离心力，可以满足桨叶最大两倍离心力载荷的要求。
19.3)、回转连接座与桨毂间可有多种装配方式，如两者间直接焊固或通过螺钉等法兰紧固，或两者间依靠铆接等方式形成一体结构等。本实用新型优选采用螺纹配合方式，以确保两者的模块化拆装目的。实际工作时，优选螺纹齿型为锯齿状，且锯齿倒伏方向与叶片部的装入方向相反，以保证巨大离心力下叶片部仍能可靠的固定在桨根支座上。
20.4)、进一步的，本实用新型通过在叶片部与桨根部的孔轴配合间隙内打入胀紧套，
并通过锁紧螺母来进一步的定位和压紧胀紧套，即可利用胀紧套的锥面胀紧来简便化的确保叶片部与桨根部的可靠装配状态。即使在螺旋桨工作时产生的巨大离心力下，本实用新型亦能有效的保证叶片部与桨根部的高连接强度，使之不仅适用于大型自由变距螺旋桨场合所使用，同时也能应用于小型自由变距螺旋桨结构中，使用范围能得到进一步提升。
21.5)、实际操作时，为确保胀紧套的胀紧功能，本实用新型优选采用瓣环式而非整体式的胀紧套。此外，对于锁紧螺母而言，通过其内部筒腔处孔肩相对胀紧片的外翻边的抵压性，从而进一步确保了胀紧套的安装可靠性。
22.6)、对于外翻边而言，其具备两种功能：一方面，外翻边直接面抵靠锁紧螺母的孔肩，从而使得锁紧螺母能更好压紧胀紧套；另一方面，外翻边的外径需大于桨根支座筒径，从而避免胀紧套在装配及工作时整体掉入桨根支座的筒腔内。
23.7)、叶片部的根部也即尾端设置限位凸台，从而用于防止因叶片部未有效锁紧而导致的意外甩出状况。当然，实际使用时，限位凸台也可以为凸棱甚至是凸点等，只需能起到与胀紧套的止口配合功能即可，此处就不再赘述。
附图说明
24.图1为本实用新型的装配结构剖视图；
25.图2为图1的i部分局部放大图；
26.图3为桨叶的剖视示意图；
27.图4为图3所示结构的立体结构爆炸图。
28.本实用新型各标号与部件名称的实际对应关系如下：
29.10
‑
桨根部 11
‑
桨根支座 11a
‑
环形凸起
30.12
‑
回转连接座 13
‑
推力轴承 14
‑
径向轴承 15
‑
压紧环
31.20
‑
叶片部 21
‑
限位凸台
32.30
‑
胀紧套 31
‑
胀紧片 32
‑
外翻边
33.40
‑
锁紧螺母 50
‑
桨毂
具体实施方式
34.为便于理解，此处结合图1
‑
4，对本实用新型的具体结构及工作方式作以下进一步描述：
35.本实用新型的具体装配结构参照图1
‑
2所示，其包括带有三组装配腔的桨毂50，三组桨叶对应的通过桨根部10螺纹配合在桨毂50处相应的装配腔内，从而实现其装配效果。对于桨叶而言，其包括沿桨叶长度方向由后至前依序布置的桨根部10及叶片部20。装配时，桨根部10起到承前启后的功能，用于衔接叶片部20与桨毂50。
36.对于桨根部10而言，如图2
‑
3所示的，其以桨根支座11为主体，并在桨根支座11上由后至前依序划分出后安装段、环形凸起11a以及前安装段。后安装段处安装有主要承受径向力的径向轴承14，优选深沟球轴承，并通过压紧环15将径向轴承14的内圈压紧装配在环形凸起11a的后侧轴肩处，以起到支撑桨叶和减小调距时的摩擦力的功能。前安装段处安装有主要承受轴向力的推力轴承13，优选滚针推力轴承，并通过回转连接座12与环形凸起11a的前侧轴肩的彼此夹持来固定该推力轴承13，以起到用于承受桨叶的离心力的功能，可以
满足桨叶最大两倍离心力载荷的要求。当上述装配操作完成后，直接将套设在桨根支座11上的回转连接座12如图2所示的螺纹配合在装配腔内，即很方便的实现桨根部10与桨毂的全部装配流程。
37.在本实用新型中，叶片部20则通过孔轴配合的方式插接在桨根部10内，从而实现两者的可靠连接状态。具体装配时，如图1
‑
4所示的，本实用新型包括彼此插接的桨根支座11与叶片部20，且在叶片部20上再设置锁紧螺母40及胀紧套30，以实现预定的装配效果。实际安装时，多瓣式的胀紧套30及叶片部20的尾端均位于套筒状的桨根支座11的筒腔内。由图3
‑
4所示结构可看出，多瓣式的胀紧套30沿其轴线方向为变外径结构，其目的在于通过胀紧套30的锥面与桨根支座11筒腔处相应锥面之间的配合，从而实现其胀紧式装配效果。当然，胀紧套30也可设计为可变内径结构，甚至胀紧套30为常规套筒而桨根支座11或叶片部20外壁为单锥面结构等，只需能确保相应配合面处能形成锥面配合即可，实际可根据现场状况酌情使用。
38.对于叶片部20而言，其尾部通常呈圆柱形，因此适于安装多瓣式的胀紧套30。叶片部20的尾部带有如图3所示的限位凸台21，以便防止叶片部20因未有效锁紧而出现意外甩出状况。
39.在图4中，三组胀紧片31所形成的多瓣式的胀紧套30紧紧地夹住叶片部20尾端，并随着锁紧螺母40的锁紧动作而被持续钉入叶片部20与桨根部10的孔轴配合间隙内，从而依靠胀紧套30的胀紧作用来确保叶片部20与桨根部10的可靠连接功能。如图3
‑
4所示的，本实用新型还在胀紧套30的用于配合锁紧螺母40的外筒端处布置外翻边32。外翻边32一方面增大了锁紧螺母40与胀紧套30的接触面；另一方面又因其布置于桨根支座11的相应筒端外侧，从而可有效的防止胀紧套30意外掉入桨根支座11的筒腔内。正常情况下，外翻边32与桨根支座11的筒端面不接触。
40.当然，对于本领域技术人员而言，本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
41.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
42.本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。