[发明专利]一种可降低热应力的涡轮后承力浮动结构

说明书

本发明提供了一种可降低热应力的涡轮后承力浮动结构，包括外流道机匣、封严罩、承力机匣和承力支柱，所述封严罩、所述承力支柱和所述承力机匣固定连接，所述外流道机匣的两端通过浮动连接部与所述承力机匣柔性连接。本发明通过改变承力机匣和外流道机匣间的连接刚性，可有效降解决机匣径向热变形不协调问题，从而降低热应力，提高机匣使用寿命。

技术领域

本公开涉及航空发动机涡轮设计技术领域，尤其涉及一种可降低热应力的涡轮后承力浮动结构。

背景技术

现有的航空发动机涡轮后承力结构如图1所示，主要由外流道机匣1、封严罩2、承力机匣3、后支板4、承力支柱5、内流道机匣后段6、内流道机匣前段7、后支撑环8、前支撑环9、螺栓10、螺栓11和螺栓12等组成。其中承力机匣3和承力支柱5为承力件，用于传递低压涡轮转子的载荷；外流道机匣1、内流道机匣后段6、内流道机匣前段7和后支板4为流道件，形成发动机内涵流道。一般情况下，外流道机匣1、封严罩2、承力支柱5与承力机匣3通过螺栓11和螺栓12连接在一起，形成刚性连接，实现各零件间径向和轴向定位可靠。

涡轮后承力工作时，位于如图2所示的外流道机匣1和承力机匣3的径向配合13、径向配合14以及径向配合15处常产生大应力(外流道机匣1上主要表现为压应力，承力机匣3上主要表现为拉应力)，在该区域极易产生疲劳裂纹，降低了涡轮承力机匣的使用寿命，严重时需要提前换件，为经济带来较大的损失的同时也为发动机的飞行安全带来了较大的隐患。

经分析，产生大应力原因主要为外流道机匣1为流道件，直接与燃气接触，温度较高，热变形较大，承力机匣3位于外流道机匣1外部，不与燃气接触且由冷气进行冷却，温度较低，热变形较小，二者之间又为螺栓刚性连接，工作时常常由于径向热变形不协调引起较大的热应力，因此需要提出一种新的结构，可以有效解决外流道机匣1和承力机匣3之间的径向热变形不协调问题，从而降低热应力，提高使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种可降低热应力的涡轮后承力浮动结构，通过改变承力机匣和外流道机匣间的连接刚性，可有效降解决机匣径向热变形不协调问题，从而降低热应力，提高机匣使用寿命。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可降低热应力的涡轮后承力浮动结构，包括外流道机匣、封严罩、承力机匣和承力支柱，所述封严罩、所述承力支柱和所述承力机匣固定连接，所述外流道机匣的两端通过浮动连接部与所述承力机匣柔性连接。

进一步地，所述浮动连接部包括后端浮动连接结构和前端浮动连接结构，所述外流道机匣的后端向外延伸形成J型的钩状凹槽，所述承力机匣的后端垂直向内侧延伸一段形成连接边，所述连接边伸入所述钩状凹槽内，

还包括弹性W垫圈，所述弹性W垫圈嵌设与所述连接边与所述所述钩状凹槽内壁之间，使所述连接边的端部与所述钩状凹槽的端部内壁之间相抵接，构成所述后端浮动连接结构。

进一步地，所述承力机匣的后端向靠近所述弹性W垫圈的方向延伸形成凸台，所述凸台位于所述弹性W垫圈的凹进处，将所述弹性W垫圈进行限位。

进一步地，所述凸台的伸出长度不小于0.5倍的所述弹性W垫圈的高度。

进一步地，所述弹性W垫圈上包括平直段，所述弹性W垫圈分别与所述连接边以及所述钩状凹槽内壁之间的接触部均设置为所述平直段。

进一步地，所述弹性W垫圈还包括位于所述平直段两端的圆弧段，以及连接相邻圆弧段的直线段，所述圆弧段的半径不小于0.5倍的所述弹性W垫圈的高度，且所述平直段的长度和所述弹性W垫圈的厚度均不小于0.25倍的所述弹性W垫圈的高度。

进一步地，所述弹性W垫圈的轴向长度不小于2倍的高度。