风扇轴及风扇支撑装置的制作方法

1.本实用新型涉及航空发动机领域，具体涉及一种风扇轴及风扇支撑装置。


背景技术：

2.适航规章要求航空发动机在发生风扇叶片飞脱(fbo)事件后不能导致灾难性后果，为此，风扇轴通常设置有熔断结构。在风扇叶片飞脱事件发生时，巨大的不平衡载荷使得风扇轴熔断结构断裂，改变原轴系的力学状态，分散不平衡载荷，减小危害。当前，风扇轴大多设置有主熔断结构和次熔断结构，主熔断结构设置于第一锥壁，第一锥壁一端连接前轴承，另一端连接机匣，前轴承还连接风扇轴的前端，次熔断结构设置于第二锥壁，第二锥壁一端通过球铰表面连接风扇轴的后端，另一端连接后轴承，后轴承还连接机匣。一旦发生风扇叶片飞脱事件，主熔断结构熔断，增压级摆动，次熔断结构熔断，后轴承座与风扇轴后端的连接部分脱开，沿球铰表面相对滑动，风扇轴前后摆动，以分散不平衡载荷。但在不平衡载荷过大时，后轴承座与风扇轴后端的连接完全脱开，后轴承对风扇轴后端的轴向固定失效，风扇轴失去轴向固定，在轴向上窜动，不利于发动机安全。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种风扇轴及风扇支撑装置，用于改善熔断情况下风扇轴失去轴向固定的情况。
4.根据本实用新型实施例的一个方面的一种风扇轴，该风扇轴包括熔断结构以及轴体；轴体包括第一段、第二段和第三段；其中，所述第一段和所述第三段经由并列设置的所述熔断结构与所述第二段分别连接，所述熔断结构环绕所述第二段设置，所述第二段的轴体壁厚小于所述第一段和所述第三段，所述熔断结构设置成与所述第二段共同承担载荷，所述第二段设置成在所述熔断结构熔断后保持所述第一段和所述第三段的连接。
5.在一个或多个实施例中，所述熔断结构包括第一法兰、第二法兰以及连接部，所述第一法兰连接所述第一段，所述第二法兰连接所述第三段，所述连接部周向设置于所述第一法兰和所述第二法兰之间，连接所述第一法兰和所述第二法兰；所述第二段由所述连接部周向环绕且两端分别连接所述第一段和所述第三段；所述熔断结构设置成通过所述连接部进行熔断。
6.在一个或多个实施例中，多个所述连接部在所述第一法兰和所述第二法兰之间均布设置。
7.在一个或多个实施例中，所述第一法兰和所述第二法兰周向均布设置有连接孔，所述连接部由紧固件提供，所述紧固件一端通过所述连接孔连接所述第一法兰，另一端通过所述连接孔连接所述第二法兰。
8.在一个或多个实施例中，所述连接部在所述第一法兰和所述第二法兰之间连续设置。
9.在一个或多个实施例中，所述连接部由环状连接件提供，所述环状连接件轴向一
侧连接所述第一法兰，轴向另一侧连接所述第二法兰。
10.在一个或多个实施例中，所述环状连接件、所述第一法兰和所述第二法兰一体制成。
11.在一个或多个实施例中，所述环状连接件在周向上均布设置有熔断孔。
12.在一个或多个实施例中，所述第一法兰与所述第一段的夹角处设置有倒角，所述第一法兰与所述第二段的夹角处设置有倒角，所述第二法兰与所述第三段的夹角设置有倒角，所述第二法兰与所述第二段的夹角处设置有倒角。
13.根据本实用新型实施例另一个方面的一种风扇支撑装置，该风扇支撑装置包括风扇轴、第一锥壁以及第二锥壁，所述风扇轴的前端通过前轴承和所述第一锥壁连接到机匣，所述风扇轴的后端通过后轴承和所述第二锥壁连接到机匣，所述第一锥壁至所述机匣的传力路径和/或所述第二锥壁至所述机匣的传力路径设置有熔断结构，所述风扇轴为上述的风扇轴。
14.本实用新型实施例具备如下有益效果：
15.在熔断结构熔断的情况下，风扇轴后端的轴向固定有效，不影响风扇轴的轴向固定，在分散不平衡载荷的同时，保证轴向连接的安全性。
附图说明
16.本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
17.图1是风扇轴的结构示意图；
18.图2是风扇轴的结构示意图；
19.图3是风扇轴的结构示意图；
20.图4是风扇支撑装置的结构示意图。
21.附图标记：
22.1-熔断结构
23.2-轴体
24.3-第一段
25.4-第二段
26.5-第三段
27.6-第一法兰
28.7-第二法兰
29.8-销钉孔
30.9-倒角
31.10-风扇轴
32.11-第一锥壁
33.12-第二锥壁
34.13-机匣
35.14-前轴承
36.15-后轴承
37.16-减薄段
38.17-球铰表面连接
39.18-环状连接件
40.19-熔断孔
41.20-销钉
具体实施方式
[0042]“轴向”、“周向”等方位术语以风扇轴10为参考。此外，如本文所使用的，术语“第一”，“第二”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件在各个实施方式中必须位于如图所示的位置。
[0043]
第一实施例
[0044]
根据本实用新型的实施例的一个方面，提供一种风扇轴10。
[0045]
如图1和图2所示，风扇轴10包括熔断结构1和轴体2。
[0046]
如图1和图2所示，轴体2包括第一段3、第二段4和第三段5，第二段4一端连接第一段3，另一端连接第三段5，第二段4的轴体壁厚小于第一段3和第三段5。
[0047]
如图1和图2所示，熔断结构1包括第一法兰6、第二法兰7以及销钉20，熔断结构1环绕第二段4设置，具体地，第一法兰6设置在第一段3邻接第二段4的位置处，连接第一段3，第二法兰7设置在第三段5邻接第二段4的位置处，连接第三段5，多个销钉20在第一法兰6和第二法兰7之间周向均布设置，环绕第二段4，第一法兰6和第二法兰7周向均布设置有销钉孔8，销钉20一端通过销钉孔8连接第一法兰6，另一端通过销钉孔8连接第二法兰7，熔断结构1通过销钉20进行熔断。
[0048]
如图1和图2所示，第一法兰6与第一段3的夹角处设置有倒角9，第一法兰6与第二段4的夹角处设置有倒角9，第二法兰7与第三段5的夹角设置有倒角9，第二法兰7与第二段4的夹角处设置有倒角9。倒角9在销钉20被剪断，熔断结构1熔断的情况下，降低第一法兰6、第二法兰7与轴体2连接处的应力集中，提高安全性。
[0049]
如上所述，第一段3和第三段5经由并列设置的熔断结构1与第二段4分别连接。在熔断结构1未熔断的情况下，风扇轴10正常旋转，熔断结构1与第二段4共同承担载荷。在风扇叶片飞脱(fbo)事件发生后，风扇轴10承受不平衡载荷，熔断结构1中的销钉20被剪断，熔断结构1熔断，第二段4在销钉20被剪断后保持第一段3和第三段5的连接。
[0050]
在本实施例中，多个销钉20周向均布设置在第一法兰6和第二法兰7之间，连接第一法兰6和第二法兰7。在另一个或多个实施例中，多个螺钉周向均布设置在第一法兰6和第二法兰7之间，连接第一法兰6和第二法兰7，熔断结构1包括第一法兰6、第二法兰7以及螺钉，多个螺钉在第一法兰6和第二法兰7之间周向均布设置，环绕第二段4，第一法兰6和第二法兰7周向均布设置有螺孔，螺钉一端通过螺孔连接第一法兰6，另一端通过螺孔连接第二法兰7，熔断结构1通过螺钉进行熔断，在风扇叶片飞脱(fbo)事件发生后，风扇轴10承受不平衡载荷，熔断结构1中的螺钉被剪断，熔断结构1熔断，第二段4在螺钉被剪断后保持第一段3和第三段5的连接。在又一个或多个实施例中，多个其他结构形状的紧固件周向均布设置在第一法兰6和第二法兰7之间，连接第一法兰6和第二法兰7，熔断结构1包括第一法兰6、第二法兰7以及其他结构形状的紧固件，多个紧固件在第一法兰6和第二法兰7之间周向均
布设置，环绕第二段4，第一法兰6和第二法兰7周向均布设置有连接孔，紧固件一端通过连接孔连接第一法兰6，另一端通过连接孔连接第二法兰7，熔断结构1通过紧固件进行熔断，在风扇叶片飞脱(fbo)事件发生后，风扇轴10承受不平衡载荷，熔断结构1中的紧固件被剪断，熔断结构1熔断，第二段4在紧固件被剪断后保持第一段3和第三段5的连接。在又一个或多个实施例中，多个其他结构形状的连接部周向均布设置在第一法兰6和第二法兰7之间，连接第一法兰6和第二法兰7，熔断结构1包括第一法兰6、第二法兰7以及其他结构形状的连接部，多个连接部在第一法兰6和第二法兰7之间周向均布设置，环绕第二段4，连接第一法兰6和第二法兰7，熔断结构1通过连接部进行熔断，在风扇叶片飞脱(fbo)事件发生后，风扇轴10承受不平衡载荷，熔断结构1中的连接部被剪断，熔断结构1熔断，第二段4在连接部被剪断后保持第一段3和第三段5的连接。
[0051]
在本实施例中，第一法兰6、第二法兰7与轴体2的连接的夹角处设置有倒角9。在另一个或多个实施例中，第一法兰6、第二法兰7与轴体2的连接的夹角处设置有圆角。在又一个或多个实施例中，第一法兰6、第二法兰7与轴体2的连接的夹角处设置有其他形式的降低应力集中的结构。
[0052]
在本实施例中，多个连接部周向均布设置在第一法兰6和第二法兰7之间。在另一个或多个实施例中，连接部周向连续设置在第一法兰6和第二法兰7之间。
[0053]
第二实施例
[0054]
第二实施例是第一实施例的变化例，变化在于连接部周向连续设置在第一法兰6和第二法兰7之间。
[0055]
如图3所示，风扇轴10包括熔断结构1和轴体2。
[0056]
如图3所示，轴体2包括第一段3、第二段4和第三段5，第二段4一端连接第一段3，另一端连接第三段5，第二段4的轴体壁厚小于第一段3和第三段5。
[0057]
如图3所示，熔断结构1包括第一法兰6、第二法兰7以及环状连接件18，熔断结构1环绕第二段4设置，具体地，第一法兰6设置在第一段3邻接第二段4的位置处，连接第一段3，第二法兰7设置在第三段5邻接第二段4的位置处，连接第三段5，环状连接件18在第一法兰6和第二法兰7之间连续设置，环绕第二段4，环状连接件18、第一法兰6和第二法兰7一体制成，环状连接件18的轴向一侧连接第一法兰6，轴向另一侧连接第二法兰7，并在周向上均布设置有熔断孔19，熔断结构1通过环状连接件18进行熔断。
[0058]
如图3所示，第一法兰6与第一段3的夹角处设置有倒角9，第一法兰6与第二段4的夹角处设置有倒角9，第二法兰7与第三段5的夹角设置有倒角9，第二法兰7与第二段4的夹角处设置有倒角9。倒角9在环状连接件18被剪断，熔断结构1熔断的情况下，降低第一法兰6、第二法兰7与轴体2连接处的应力集中，提高安全性。
[0059]
如上所述，第一段3和第三段5经由并列设置的熔断结构1与第二段4分别连接。在熔断结构1未熔断的情况下，风扇轴10正常旋转，熔断结构1与第二段4共同承担载荷。在风扇叶片飞脱(fbo)事件发生后，风扇轴10承受不平衡载荷，熔断结构1中的环状连接件18被剪断，剪断是在熔断孔19处发生的，熔断结构1熔断，第二段4在环状连接件18被剪断后保持第一段3和第三段5的连接。
[0060]
在本实施例中，环状连接件18在周向上均布设置有熔断孔19，在熔断结构1中的环状连接件18被剪断时，剪断是在熔断孔19处发生的。在另一个或多个实施例中，环状连接件
18在周向上连续设置有环状减薄带，在熔断结构1中的环状连接件18被剪断时，剪断是沿着环状减薄带处发生的。在又一个或多个实施例中，环状连接件18在周向上设置有其他形状结构的强度减弱部，在熔断结构1中的环状连接件18被剪断时，剪断是在强度减弱部处发生的。在又一个或多个实施例中，环状连接件18不设置强度减弱部。在本实施例中，设置强度减弱部的有益效果是使得熔断结构1的熔断发生过程可控，不对风扇轴10的其他结构造成破坏，设置熔断孔19为强度减弱部的有益效果是结构简单。
[0061]
在本实施例中，环状连接件18、第一法兰6和第二法兰7一体制成。在另一个或多个实施例中，环状连接件18独立制成，其与第一法兰6和第二法兰7通过螺栓连接。在又一个或多个实施例中，环状连接件18独立制成，其与第一法兰6和第二法兰7通过其他形式连接。
[0062]
在本实施例中，环状连接件18连续设置在第一法兰6和第二法兰7之间，连接第一法兰6和第二法兰7。在另一个或多个实施例中，其他结构形状的连接部连续设置在第一法兰6和第二法兰7之间，连接第一法兰6和第二法兰7。
[0063]
在本实施例中，第一法兰6、第二法兰7与轴体2的连接的夹角处设置有倒角9。在另一个或多个实施例中，第一法兰6、第二法兰7与轴体2的连接的夹角处设置有圆角。在又一个或多个实施例中，第一法兰6、第二法兰7与轴体2的连接的夹角处设置有其他形式的降低应力集中的结构。
[0064]
第三实施例
[0065]
根据本实用新型的实施例的另一个方面，提供一种风扇支撑装置。
[0066]
如图4所示，风扇支撑装置包括风扇轴10、第一锥壁11以及第二锥壁12，风扇轴10的前端通过前轴承14和第一锥壁11连接到机匣13，风扇轴10的后端通过后轴承15和第二锥壁12连接到机匣13，第一锥壁11至机匣13的传力路径设置有主熔断结构，具体地，主熔断结构为第一锥壁11上设置的减薄段16，第二锥壁12至机匣13的传力路径设置有次熔断结构，具体地，次熔断结构为第二锥壁12处设置的第二锥壁12与风扇轴10的后端的球铰表面连接17，其中，风扇轴10为第一实施例和第二实施例中所述的风扇轴10。
[0067]
在本实施例中，第一锥壁11至机匣13的传力路径设置有主熔断结构，第二锥壁12至机匣13的传力路径设置有次熔断结构。在另一个或多个实施例中，仅第一锥壁11至机匣13的传力路径设置有主熔断结构，第二锥壁12至机匣13的传力路径不设置次熔断结构。
[0068]
在熔断结构熔断的情况下，风扇轴10的后端与后轴承座保持连接，后轴承座对风扇轴10的后端的轴向固定有效，不影响风扇轴10的轴向固定，在分散不平衡载荷的同时，保证轴向连接的安全性。
[0069]
本实用新型虽然以实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。