一种空间轮系静子叶片调节装置及涡轮发动机的制作方法

1.本发明涉及涡轮发动机的叶片调节技术领域，尤其涉及一种空间轮系静子叶片调节装置及涡轮发动机。


背景技术：

2.涡轮发动机是一种利用旋转的机件自穿过它的流体中汲取动能的发动机形式，是内燃机的一种，常用作飞机与大型的船舶或车辆的发动机，而静子叶片则是涡轮发动机上的一个组成部件；
3.为了提高航空发动机压气机稳定的工作状态，一般的静子叶片都可以实现角度调节，同时每一级的调节的角度不同，航空发动机可调静子叶片调节装置一般通过驱动装置带动连杆机构实现叶片的角度调节，在传统结构中采用作动筒、四连杆机构和联动环等组成，由于传动环节复杂、零件数量多会导致误差的累积，因此在叶片角度调节过程中会出现卡死问题和因间隙和刚度不足等导致的回差问题，因此本发明提出一种空间轮系静子叶片调节装置及涡轮发动机以解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的在于提出一种空间轮系静子叶片调节装置及涡轮发动机，该种空间轮系静子叶片调节装置及涡轮发动机，是为了解决涡轮发动机的叶片调节技术领域仍然存在的调节过程中的卡死问题和传动回差等转角控制不准确的缺陷。
5.为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种空间轮系静子叶片调节装置，包括外涵道，所述外涵道内设有内涵道，且内涵道与外涵道之间设有静子叶片，所述静子叶片设有多组，多组所述静子叶片上均安装有驱动齿轮，且静子叶片通过驱动齿轮驱动，所述驱动齿轮的上方设有支撑座，且支撑座上安装有液压马达，所述液压马达的输出端与驱动齿轮连接，多组所述驱动齿轮中两两之间均设有换向齿轮，且换向齿轮与驱动齿轮啮合连接，所述换向齿轮的下方在外涵道上设有第一传动齿轮环和第二传动齿轮环，所述第一传动齿轮环和第二传动齿轮环之间设有多组叶片齿轮，且叶片齿轮与第一传动齿轮环和第二传动齿轮环啮合连接。
6.进一步改进在于：所述第一传动齿轮环、第二传动齿轮环和叶片齿轮组成齿轮传动机构，且齿轮传动机构沿着外涵道的轴线设有多组，所述第一传动齿轮环和第二传动齿轮环通过驱动齿轮啮合传动，且第一传动齿轮环和第二传动齿轮环均悬浮在外涵道的外表面上，所述外涵道上还设有位置调节机构，且位置调节机构与齿轮传动机构连接。
7.进一步改进在于：所述液压马达和驱动齿轮组成齿轮驱动机构，且齿轮驱动机构沿着外涵道的轴线设有多组，多组所述齿轮驱动机构内的驱动齿轮均为同轴设置。
8.进一步改进在于：所述位置调节机构包括设置在外涵道上的支座，所述支座内安装有轴承座，且轴承座通过紧定构件与支座连接，所述轴承座上设有第一轴承，且第一轴承与第一传动齿轮环和第二传动齿轮环接触。
9.进一步改进在于：所述支座内安装有弹簧，且弹簧位于紧定构件的一侧，所述弹簧与轴承座连接，且轴承座可在支座内进行平移作业。
10.进一步改进在于：所述驱动齿轮和换向齿轮均选自斜齿轮或人字形齿轮中的一种。
11.进一步改进在于：所述第一传动齿轮环、第二传动齿轮环以及叶片齿轮均为锥齿轮设计。
12.进一步改进在于：多组所述叶片齿轮沿着外涵道的圆周方向设置，且每组叶片齿轮的旋转方向均相同。
13.一种涡轮发动机，包括权利要求1-8所述的空间轮系静子叶片调节机。
14.本发明的有益效果为：该种空间轮系静子叶片调节装置及涡轮发动机采用了双向齿轮传送，每级叶片都有一组齿轮正反向驱动，大大提高了每个静子叶片的侧向刚度，不会出现侧移，减少了通过传动轴的传动环节，降低了误差的累积，并且可以有效解决目前航空发动机的静子叶片调节过程中的卡死问题和因间隙等导致的回差，此外，通过位置调节机构可以实现发动机在高温状态下热变形的误差补偿，大大提高了系统的稳定性，并提高航空发动机的使用寿命，降低航空发动机的维护成本。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本发明的整体结构立体示意图。
17.图2是本发明的正视示意图。
18.图3是本发明的图2局部a放大示意图。
19.图4是本发明的俯视结构示意图。
20.图5是本发明的齿轮驱动机构剖视示意图。
21.图6是本发明的换向齿轮剖视示意图。
22.图7是本发明的驱动齿轮分布放大立体示意图。
23.图8是本发明的静子叶片示意图。
24.图9是本发明的位置调节机构剖视图。
25.图10是本发明的齿轮转动方向示意图。
26.其中：1、外涵道；2、内涵道；3、静子叶片；4、驱动齿轮；5、支撑座；6、液压马达；7、换向齿轮；8、第一传动齿轮环；9、第二传动齿轮环；10、叶片齿轮；11、支座；12、轴承座；13、第一轴承；14、弹簧；15、第一级静子叶片；16、第二级静子叶片；17、第三级静子叶片；18、一到二级换向齿轮；19、二到三级换向齿轮；20、静子叶片调节机构；21、环形齿轮；22、连接齿轮；23、位置调节机构；24、紧定螺钉；25、固定转轴；26、第二轴承；27、锁紧螺母；28、齿轮换向机构；29、齿轮传动机构；30、第一级静子叶片驱动齿轮；31、第二级静子叶片驱动齿轮；32、第三级静子叶片驱动齿轮。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.根据图1-10所示，本实施例提出了一种空间轮系静子叶片调节装置，包括外涵道1，外涵道1内设有内涵道2，且内涵道2与外涵道1之间设有静子叶片3，静子叶片3设有多组，多组静子叶片3上均安装有驱动齿轮4，且静子叶片3通过驱动齿轮4驱动，驱动齿轮4的上方设有支撑座5，且支撑座5上安装有液压马达6，液压马达6可以由发动机的液压泵提供动力，通过液压马达6直接驱动装置，从而减少了驱动的环节，大大减少了误差的累积，液压马达6的输出端与驱动齿轮4连接，其中，液压马达6的输出端还安装有连接齿轮22，多组驱动齿轮4中两两之间均设有换向齿轮7，且换向齿轮7与驱动齿轮4啮合连接，换向齿轮7的下方在外涵道1上设有第一传动齿轮环8和第二传动齿轮环9，第一传动齿轮环8和第二传动齿轮环9之间设有多组叶片齿轮10，且叶片齿轮10与第一传动齿轮环8和第二传动齿轮环9啮合连接，在本实施例中，静子叶片3设有三组，分别为第一级静子叶片15、第二级静子叶片16和第三级静子叶片17，即驱动齿轮4设有三组，三组驱动齿轮4之间的换向齿轮7共设置有两组，其中，第一级静子叶片15的驱动由第二级静子叶片16的驱动齿轮4经由一到二级换向齿轮18的换向以及传动实现的，同理，第三级静子叶片17的驱动由第二级静子叶片16的驱动齿轮4经由二到三级换向齿轮19的换向以及传动实现。
31.如图1所示，可以在外涵道1的相对的周壁上设置两个静子叶片调节机构20，静子叶片调节机构20即是静子叶片调节装置。
32.第一传动齿轮环8、第二传动齿轮环9和叶片齿轮10组成齿轮传动机构29，且齿轮传动机构29沿着外涵道1的轴线设有多组，第一传动齿轮环8和第二传动齿轮环9通过驱动齿轮4啮合传动，且第一传动齿轮环8和第二传动齿轮环9均悬浮在外涵道1的外表面上，外涵道1上还设有位置调节机构23，且位置调节机构23与齿轮传动机构连接，其中，第一传动齿轮环8上设有环形齿轮21，且环形齿轮21和连接齿轮22啮合，同时,叶片齿轮10与连接齿轮22连接，第二级静子叶片16的驱动齿轮4进行转动时，会带动叶片齿轮10和连接齿轮22进行转动，从而通过连接齿轮22与固定在第一传动齿轮环8上的环形齿轮21啮合传动，继而带动第一传动齿轮环8进行转动，第一传动齿轮环8和第二传动齿轮环9大致呈圆环状，即第一
传动齿轮环8和第二传动齿轮环9的内径均稍大于外涵道1的外径，从而可以围绕内涵道2或者外涵道11的轴线转动，并且悬浮于外涵道1的外表面之上，且第一传动齿轮环8和第二传动齿轮环9在它们的径向方向上并没有限位，仅在外涵道1的轴向上通过位置调节机构23对第一传动齿轮环8和第二传动齿轮环9进行限制。
33.液压马达6和驱动齿轮4组成齿轮驱动机构，且齿轮驱动机构沿着外涵道1的轴线设有多组，多组齿轮驱动机构内的驱动齿轮4均为同轴设置，其中，齿轮驱动机构还包括有连接齿轮22，如图4所示，第一级静子叶片驱动齿轮30、第二级静子叶片驱动齿轮31以及第三级静子叶片驱动齿轮32的旋转均小于180
°
，即驱动齿轮4的旋转无需像现有技术中的齿轮旋转360
°
，其仅需转动小于180
°
即可，受转动角度的需求，即可知并非在传动齿轮环第一传动齿轮环8、第二传动齿轮环9整个圆周上设置环形齿轮21。
34.位置调节机构23包括设置在外涵道1上的支座11，支座11内安装有轴承座12，且轴承座12通过紧定构件与支座11连接，轴承座12上设有第一轴承13，且第一轴承13与第一传动齿轮环8和第二传动齿轮环9接触。
35.支座11内安装有弹簧14，且弹簧14位于紧定构件的一侧，弹簧14与轴承座12连接，且轴承座12可在支座11内进行平移作业，本实施例中紧定构件采用的是紧定螺钉24，同时，本实施例中的第一轴承13为滚针轴承，而弹簧14是可以设置在支座11内，并与轴承座12向接触，并位于紧定螺钉24附近，通过设置的位置调节机构23，可以实现发动机在高温状态下热变形的误差补偿，大大提高了系统的稳定性。
36.所述驱动齿轮4和换向齿轮7均选自斜齿轮或人字形齿轮中的一种，人字形齿轮具有重合度高、轴向载荷小、承载能力高、工作平稳的优点，则选用人字形齿轮可以使得传动精准度更高，减小齿轮与齿轮之间的间隙，而斜齿轮具有传动平稳，冲击、振动和噪声较小等特点，从而在采用人字形齿轮或斜齿轮中的一种，来避免因间隙和刚度不足等导致的回差问题，其中换向齿轮7隶属于齿轮换向机构28，齿轮换向机构28还包括有固定转轴25，固定转轴25上通过第二轴承26与换向齿轮7连接，且通过锁紧螺母27固定，同时，采用斜齿传动的设置，其具有啮合性好，传动平稳的特点，同时斜齿传动将驱动齿轮4的驱动力矩分解到轴向方向，降低传动齿轮的驱动力矩，因此可以选择更小转矩的液压马达6。
37.第一传动齿轮环8、第二传动齿轮环9以及叶片齿轮10均为锥齿轮设计。
38.多组叶片齿轮10沿着外涵道1的圆周方向设置，且每组叶片齿轮10的旋转方向均相同，每个叶片齿轮10均连接到静子叶片3上，以通过叶片齿轮10的旋转来调节静子叶片3的转动角度，本实施例通过双向齿轮传动准确的调节了每个静子叶片3的角度，并且有效的解决目前航空发动机静子叶片3调节过程中的卡死问题，同时具有控制准确的效果，继而在一定程度上也避免了因间隙和刚度不足等导致的回差问题。
39.一种涡轮发动机，包括权利要求1-8的空间轮系静子叶片调节机。
40.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。