[发明专利]一种弹性缓冲机匣的刚度系数设计方法

说明书

本申请公开了一种弹性缓冲机匣及其刚度设计方法，所述弹性缓冲机匣沿轴向依次包括法兰部分段、第一轴承座段、过渡段、第二轴承座段，所述法兰部分段设置有法兰边，所述法兰边通过螺栓与外机匣固定连接，从而将弹性缓冲机匣的一端固定在外机匣上；所述第一轴承座段的内孔与安装在功率输出轴组件上的第一轴承的外圆相匹配；所述第二轴承座段的内孔与安装在功率输出轴组件上的第二轴承的外圆相匹配；过渡段的直径沿轴向方向由所述第一轴承座段的直径向所述第二轴承座段的直径逐渐过渡。本申请通过减小弹性缓冲机匣的刚度系数，延长冲击力的作用时间，从而达到使动力涡轮转子系统与机匣免受振动冲击伤害的作用，确保航空发动机整机安全平稳工作。

技术领域

本申请涉及航空涡轴发动机领域，特别地，涉及一种弹性缓冲机匣的刚度系数设计方法。

背景技术

目前，采用前输出形式的涡轴发动机，其动力由动力涡轮通过动力涡轮轴传递到输出轴，使得动力涡轮轴细长，长径比大且“柔”，且两端带弹性支承，弹性支承一般需要设计挤压油膜减振，当发动机转子系统出现冲击或大幅振动瞬间，其油膜间隙会消失并造成转子系统与机匣的刚性碰撞，如果不进行防护，将对转子系统及各承力机匣造成损伤。为此，有必要设计了一种弹性缓冲机匣，该弹性缓冲机匣可起到柔性防护的作用，避免或减小转子系统与刚性机匣的振动冲击伤害。

发明内容

本申请一方面提供了一种弹性缓冲机匣，以解决现有发动机转子系统出现冲击或大幅振动瞬间时，弹性支承因油膜间隙消失造成转子系统与机匣的刚性碰撞，最终导致对转子系统及各承力机匣造成冲击损伤的技术问题。

本申请采用的技术方案如下：

一种弹性缓冲机匣，所述弹性缓冲机匣沿轴向依次包括法兰部分段、第一轴承座段、过渡段、第二轴承座段，

所述法兰部分段设置有法兰边，所述法兰边通过螺栓与外机匣固定连接，从而将弹性缓冲机匣的一端固定在外机匣上；

所述第一轴承座段的内孔与安装在功率输出轴组件上的第一轴承的外圆相匹配；

所述第二轴承座段的内孔与安装在功率输出轴组件上的第二轴承的外圆相匹配；

所述过渡段的直径沿轴向方向由所述第一轴承座段的直径向所述第二轴承座段的直径逐渐过渡，用于减小弹性缓冲机匣的刚度系数K，从而延长冲击力的作用时间，达到减小冲击力的目的。

进一步地，所述第一轴承的中心横截面与外机匣的安装边的跨距M的取值范围为：10mm～100mm；

所述第二轴承的中心横截面与外机匣的安装边的跨距N的取值范围为：M+(20mm～100mm)。

进一步地，所述过渡段包括沿轴向方向依次设置的变厚锥形段和等厚锥形段，所述变厚锥形段与第一轴承座段的连接处、所述变厚锥形段和等厚锥形段的连接处、所述等厚锥形段与第二轴承座段的连接处均通过圆弧平滑过渡。

进一步地，所述过渡段的纵截面轮廓为半径为R的圆弧线。

进一步地，所述过渡段的纵截面轮廓为向弹性缓冲机匣中轴线方向内凹的圆弧线。

进一步地，所述过渡段的纵截面轮廓为向远离弹性缓冲机匣中轴线方向外凸的圆弧形。

进一步地，所述过渡段为等壁厚过渡段或变壁厚过渡段，所述变壁厚过渡段的厚度由第一轴承座段向第二轴承座段方向逐渐减小。

本申请另一方面还提供了一种弹性缓冲机匣的刚度系数设计方法，包括步骤：

1)根据轴承和转轴的尺寸及转子动力学要求确定机匣总长L、第一轴承座段的内径r1，以及厚度比s＝h1/h2＝(R1-r1)/(R2-r2)，其中，第一轴承座段的外径为R1，厚度为h1＝R1-r1，第二轴承座段的外径为R2，内径为r2，厚度为h2＝R2-r2；