[发明专利]具有带有高密度滚子总成的圆柱形滚子轴承的行星齿轮箱

说明书

提供一种行星齿轮箱，以连接到周转齿轮传动组件的支架，周转齿轮传动组件具有单个输入和单个输出且包括太阳齿轮、环形齿轮和可在圆柱形滚子轴承上旋转的至少一个双螺旋行星齿轮，圆柱形滚子轴承具有笼，笼具有为圆柱形滚子的直径的15%到25%的横向腹板厚度和超过1.0的L/D比率。燃气涡轮发动机包括风扇和LP轴，LP轴将压缩机联接到涡轮。周转齿轮传动组件具有来自联接到太阳齿轮的LP轴的单个输入、联接到风扇的轴的单个输出，以及行星轴承笼，行星轴承笼具有为滚子的直径的15%到25%的横向腹板厚度。

技术领域

本公开大体涉及圆柱形滚子轴承，或更具体而言涉及用于燃气涡轮发动机中的周转齿轮箱中的行星齿轮的圆柱形滚子轴承。

背景技术

燃气涡轮发动机大体包括风扇和核心，它们布置成彼此处于流连通，其中核心在通过燃气涡轮的流方向上设置在风扇下游。燃气涡轮发动机的核心大体包括处于串行流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。对于多轴燃气涡轮发动机，压缩机区段可包括设置在低压压缩机(LP压缩机)下游的高压压缩机(HP压缩机)，以及涡轮区段可类似地包括低压涡轮(LP涡轮)，其设置在高压涡轮(HP涡轮)下游。对于这种构造，HP压缩机通过高压轴(HP轴)与HP涡轮联接，并且LP压缩机通过低压轴(LP轴)与LP涡轮联接。

在运行中，经过风扇的空气的至少一部分被提供给核心的入口。这种空气部分逐渐被LP压缩机压缩且然后被HP压缩机压缩，直到压缩空气到达燃烧区段。燃料在燃烧区段内与压缩空气混合和燃烧，以提供燃烧气体。燃烧气体被从燃烧区段引导通过HP涡轮和然后通过LP涡轮。通过涡轮区段的燃烧气体流驱动HP涡轮和LP涡轮，HP涡轮和LP涡轮各自又通过HP轴和LP轴驱动HP压缩机和LP压缩机中的相应一个。燃烧气体然后被引导通过排气区段，例如，到达大气。

LP涡轮驱动LP轴，LP轴驱动LP压缩机。除了驱动LP压缩机，LP轴可通过周转齿轮传动(gearing)组件的风扇齿轮箱驱动风扇，周转齿轮传动组件允许风扇与LP轴的旋转速度相比每单位时间旋转更少的转数，以便获得更大的效率。风扇齿轮箱可旋转地支承相对于环形齿轮居中地设置的太阳齿轮，以及多个行星齿轮，行星齿轮设置成围绕太阳齿轮且接合在太阳齿轮和环形齿轮之间。LP轴通过联接到太阳齿轮而将输入提供给周转齿轮传动组件，而风扇联接成与行星齿轮的支架一致地旋转。各个行星齿轮与太阳齿轮和环形齿轮啮合，环形齿轮保持固定。风扇的轴可在其自己的轴承上旋转，其自己的轴承容纳在太阳齿轮箱中，太阳齿轮箱称为风扇齿轮箱，其固定到支架的旋转中心区域。各个行星齿轮可在其自己的轴承上旋转，其自己的轴承容纳在行星齿轮箱内，行星齿轮箱固定到支架的周缘区域上。

对于任何给定的燃气涡轮发动机应用，行星齿轮设计成在LP轴的旋转速度和风扇轴的旋转速度之间提供设定的减速比率。因为容纳各个行星齿轮的各个行星齿轮箱设置在燃气涡轮发动机的流路径内，所以挑战一方面在于设计满足发动机的所有飞行条件的可靠和鲁棒的行星齿轮箱，而另一方面在于设计行星齿轮箱，该行星齿轮箱足够紧凑以配合在流流径内，使得不要求整个发动机大小与本来容纳行星齿轮箱所需要的相比更大和更重。

陶瓷滚动元件与钢滚子相比重量较轻且已知其提供更长的寿命，但是陶瓷滚动元件以球滚子轴承或球形滚子轴承的形式使用，其不是沿轴向顺从性的且因此与一些螺旋齿轮构造不相容。

因此，将有用的是一种燃气涡轮发动机，其具有一个或多个构件，以减小风扇和LP轴之间进行周转齿轮传动所需要的封壳。特别地，将特别有益的是一种燃气涡轮发动机，其具有一个或多个构件，以减小容纳行星齿轮传动装置的行星齿轮的行星齿轮箱所需要的封壳。

发明内容

将在以下描述中部分地阐述本发明的各方面和优点，或者根据该描述，本发明的各方面和优点可为明显的，或者可通过实践本发明来学习本发明的各方面和优点。