一种适用于高温环境附件机匣的石墨密封压缩量补偿结构的制作方法

1.本实用新型属于高温环境发动机附件机匣设计技术领域，涉及一种高温环境下使用的石墨密封结构，具体涉及一种适用于高温环境附件机匣的石墨密封压缩量补偿结构。


背景技术：

2.机械石墨密封是利用波簧弹力推动静环将石墨密封面和东环上的密封面紧密贴合在一起，达到密封的目的，因此，机械石墨密封对波簧压缩量的变化范围有严格的规定，如果压缩量不符合设计要求则会严重影响机械石墨密封的工作性能。附件机匣机械石墨密封的安装结构见图1，该结构是附件传动机匣的典型齿轮轴石墨密封结构，齿轮轴采用两端球轴承简支方式，机匣壳体和机匣盖上轴承衬套挡肩之间的距离为h，齿轮轴两端轴承端面之间距离尺寸为h，h和h之间的差值，就是齿轮轴轴承的轴向窜量空间。通常传动设计中需要一定的轴承的轴向窜量空间，通常量值在0.3～1.4mm之间。由于齿轮轴上机械石墨封严件，则对齿轮轴轴向窜量公差设计就需要有严格的限制，这时轴承窜量通常规定在消除球轴承游隙的条件下保证窜量值公差为
±
0.1mm。
3.但是，高温环境的发动机附件机匣工作温度可以达到300℃以上，机匣壳体为耐高温铝合金，齿轮通常采用耐高温齿轮钢，铸造铝合金和钢相比热线膨胀量较大，机匣壳体轴向延长更明显，导致高温工况下轴承的轴向窜量空间发生较大变化，机械石墨密封静环安装在机匣壳体上,机械石墨密封动环安装在齿轮轴上，由于机匣壳体和齿轮轴热线膨胀的差异,这样导致高温工况下机械石墨密封静环相对机械石墨密封动环发生后移,两者的距离发生较大变化。例如，附件机匣壳体轴承安装两端为距离100mm时，铝、镁合金和钢的热膨胀量差值为0.39mm，远大于
±
0.1mm，如此机械石墨密封波簧压缩量显著降低，导致机械石墨封严在高温条件下不能正常工作。


技术实现要素：

4.实用新型目的：为了解决上述问题，本实用新型提供了一种适用于高温环境附件机匣的石墨密封压缩量补偿结构，能够降低高温工况下附件机匣热线膨胀对机械石墨密封压缩量的影响，确保机械石墨密封的正常工作。
5.本实用新型的技术方案是：
6.一种适用于高温环境附件机匣的石墨密封压缩量补偿结构，包括齿轮轴、石墨密封动环、石墨密封静环、上球轴承、下球轴承和机匣壳体，齿轮轴通过上球轴承和下球轴承可转动地设在机匣壳体内，石墨密封动环和石墨密封静环设在下球轴承下方、齿轮轴的径向上；其中，齿轮轴的下部与下球轴承设有下单向轴向限位结构，齿轮轴与上球轴承之间设有上单向轴向限位结构。
7.进一步的，石墨密封动环套在齿轮轴上跟随齿轮轴轴向移动。该结构使得石墨密封动环随时能够起到密封的作用。
8.进一步的，石墨密封动环设在石墨密封静环和下球轴承之间，根据石墨密封静环
提供的弹性力将石墨密封静环向下球轴承挤压；石墨密封静环与机匣壳体间接固定连接。该结构保持了石墨密封动环的密封性，并且限制下球轴承向下移动。
9.进一步的，下单向轴向限位结构是设在齿轮轴径向上的一圈下凸台，下凸台限制下球轴承向上轴向移动。这样，铝、镁合金机匣壳体在高温下发生热线膨胀时，带动下球轴承和机械石墨密封静环同步位移，由于下球轴承和齿轮轴固定，齿轮轴也同步移动，如此，安装在齿轮轴上的机械石墨密封动环和安装在机匣壳体上的机械石墨密封静环就实现了同步移动。
10.进一步的，上单向轴向限位结构是设在齿轮轴径向上的一圈上凸台，上凸台限制上球轴承向下轴向移动；上球轴承顶部与机匣壳体之间具有空隙。上球轴承内环过盈配合，外环间隙配合，也就是允许上球轴承可轴向自由运动，该结构也是为了保证热线性膨胀时，石墨密封动环和机械石墨密封静环的距离不会发生变化，能够保证机械石墨密封的正常压缩量，确保机械石墨密封的正常工作。
11.进一步的，还包括上轴承衬套和下轴承衬套，上轴承衬套不具有对上球轴承的轴向限位结构，下轴承衬套具有对下球轴承的双向轴向限位结构。
12.本实用新型的有益效果如下：
13.1、本实用新型的结构未对原来的发动机附件机匣做出大的改变，就能够实现对石墨密封压缩量的补偿；
14.2、本实用新型的结构是全机械性的改进，具有可靠性强的优点；
15.3、本实用新型改进结构少，易于实现，改进成本低。
附图说明
16.图1为背景技术中的附件机匣石墨密封结构示意图；
17.图2为本实用新型实施例的附件机匣石墨密封结构示意图；
18.图中：1—齿轮轴，2—石墨密封动环，3—石墨密封静环，4—上球轴承，5—下球轴承，6—机匣壳体，7—上轴承衬套，8—下轴承衬套，9—调整垫，10—卡圈。
具体实施方式
19.本部分是本实用新型的实施例，用于解释和说明本实用新型的技术方案。
20.一种适用于高温环境附件机匣的石墨密封压缩量补偿结构，包括齿轮轴1、石墨密封动环2、石墨密封静环3、上球轴承4、下球轴承5和机匣壳体6，齿轮轴1通过上球轴承4和下球轴承5可转动地设在机匣壳体6内，石墨密封动环2和石墨密封静环3设在下球轴承5下方、齿轮轴1的径向上；其中，齿轮轴1的下部与下球轴承5设有下单向轴向限位结构，齿轮轴1与上球轴承4之间设有上单向轴向限位结构。
21.石墨密封动环2套在齿轮轴1上跟随齿轮轴1轴向移动。该结构使得石墨密封动环2随时能够起到密封的作用。
22.石墨密封动环2设在石墨密封静环3和下球轴承5之间，根据石墨密封静环3提供的弹性力将石墨密封静环3向下球轴承5挤压；石墨密封静环3与机匣壳体3间接固定连接。该结构保持了石墨密封动环2的密封性，并且限制下球轴承5向下移动。
23.下单向轴向限位结构是设在齿轮轴1径向上的一圈下凸台，下凸台限制下球轴承5
向上轴向移动。这样，铝、镁合金机匣壳体在高温下发生热线膨胀时，带动下球轴承5和机械石墨密封静环3同步位移，由于下球轴承4和齿轮轴1固定，齿轮轴1也同步移动，如此，安装在齿轮轴1上的机械石墨密封动环2和安装在机匣壳体上的机械石墨密封静环3就实现了同步移动。
24.上单向轴向限位结构是设在齿轮轴1径向上的一圈上凸台，上凸台限制上球轴承4向下轴向移动；上球轴承4顶部与机匣壳体6之间具有空隙。上球轴承4内环过盈配合，外环间隙配合，也就是允许上球轴承4可轴向自由运动，该结构也是为了保证热线性膨胀时，石墨密封动环和机械石墨密封静环的距离不会发生变化，能够保证机械石墨密封的正常压缩量，确保机械石墨密封的正常工作。
25.还包括上轴承衬套7和下轴承衬套8，上轴承衬套7不具有对上球轴承4的轴向限位结构，下轴承衬套8具有对下球轴承5的双向轴向限位结构。
26.本实用新型的原理如下：
27.本实用新型提供了一种适用于高温环境附件机匣的石墨密封压缩量补偿结构，如图2所示。该结构仍然是附件传动机匣的典型齿轮轴承安装设计结构，采用剖分式机匣和两端球轴承简支结构，机匣壳体6和机匣盖上轴承衬套挡肩之间的距离为h，齿轮轴两端轴承端面之间距离尺寸为h，h和h之间的差值，就是齿轮轴轴承的轴向窜量空间。通常传动设计中需要一定的轴承的轴向窜量空间，量值名义值选择0.4-1.3mm之间的量值，公差控制在
±
0.1mm。调整轴承定位方式，将下球轴承5外环使用卡圈固定，限制了下球轴承5的轴向移动，上球轴承4内环过盈配合，外环间隙配合，也就是允许上球轴承4可轴向自由运动。这样，铝、镁合金机匣壳体6在高温下发生热线膨胀时，带动靠近机械石墨密封一端的下球轴承4和机械石墨密封静环3同步位移，由于下球轴承4和齿轮轴1固定，齿轮轴1也同步移动，如此，安装在齿轮轴1上的机械石墨密封动环2和安装在机匣壳体6上的机械石墨密封静环3就实现了同步移动，这样就可以确保高温工况下附件机匣机械石墨密封动环2和机械石墨密封静环3的距离不会发生变化，能够保证机械石墨密封的正常压缩量，确保机械石墨密封的正常工作。