用于管理齿轮上的夹紧负载的设备和方法技术

一种行星齿轮包括销和环状行星齿轮缘。所述销具有销半径。所述销包括销外表面。所述环状行星齿轮缘具有内半径和外半径。所述环状行星齿轮缘包括内表面和外表面。所述内表面和所述销外表面限定其间的间隙。当将径向力施加到所述行星齿轮时，所述间隙大于0。

Equipment and method for managing clamping loads on Gears

A planetary gear includes a pin and a ring planetary gear. The pin has a pin radius. The pin includes the outer surface of the pin. The annular planetary gear rim has an inner radius and an outer radius. The annular planetary gear includes an inner surface and an outer surface. The inner surface and the outer surface of the pin limit the gap between them. When the radial force is applied to the planetary gear, the gap is greater than 0.

【技术实现步骤摘要】
用于管理齿轮上的夹紧负载的设备和方法
本专利技术的领域大体上涉及用于管理齿轮箱中的负载的系统和方法，并且更确切地说，涉及用于管理具有轴颈(journal)或流体膜轴承的行星齿轮上的夹紧(pinch)负载的设备和方法。
技术介绍
飞机发动机通常包括风扇、低压压缩机和通过低压轴以串联配置旋转连接的低压涡轮。低压轴以旋转方式连接到低压涡轮和动力齿轮箱。动力齿轮箱包括多个齿轮，且以旋转方式连接到低压风扇和低压压缩机。齿轮包括围绕轴颈轴承或流体膜轴承的齿轮缘。轴颈轴承包括由流体膜围绕的销。流体膜允许齿轮缘环绕静止销旋转。飞机发动机可在低压轴上产生相当大的扭转负载。低压轴上的扭转负载可对动力齿轮箱内的齿轮施加扭转力。另外，通过行星齿轮传递的这些扭转负载可能会对齿轮内的轴颈轴承施加不均匀分布的负载。这些不均匀分布的负载导致销与齿轮缘夹紧，这会诱发齿轮缘与销之间的较高接触应力，并且降低轴颈轴承以及动力齿轮箱的可靠性。
技术实现思路
一方面，一种行星齿轮包括销和环状行星齿轮缘。销具有销半径。销包括销外表面。环状行星齿轮缘具有内半径和外半径。环状行星齿轮缘包括内表面和外表面。内表面和销外表面限定其间的间隙。当将径向力施加到行星齿轮时，间隙大于0。另一方面，一种齿轮总成包括太阳齿轮和环形齿轮。齿轮总成还包括连接到环形齿轮和太阳齿轮的多个行星齿轮。多个行星齿轮中的每个行星齿轮包括销和环状行星齿轮缘。销具有销半径。销包括销外表面。环状行星齿轮缘具有内半径和外半径。环状行星齿轮缘包括内表面和外表面。内表面和销外表面限定其间的间隙。当将径向力施加到行星齿轮时，间隙大于0。在又一方面，提供一种制造行星齿轮的方法。行星齿轮包括包围轴承销的行星齿轮缘。行星齿轮具有内半径、外半径、厚度、杨氏弹性模量、弯曲应力中性轴半径和宽度。轴承销具有轴承销半径。内半径和轴承销半径限定其间的间隙。当将径向力施加到行星齿轮时，内半径和轴承销半径进一步限定其间的间隙的变化。所述方法包括确定被施加到行星齿轮的径向力。所述方法还包括基于径向力而确定弯曲应力中性轴半径、厚度、杨氏弹性模量和宽度。所述方法进一步包括基于弯曲应力中性轴半径、厚度、杨氏弹性模量和宽度而确定间隙，所述弯曲应力中性轴半径、厚度、杨氏弹性模量和宽度是基于径向力。所述方法还包括基于间隙而确定轴承销半径。所述方法进一步包括基于弯曲应力中性轴半径、径向力、厚度、宽度、间隙和杨氏弹性模量而确定间隙变化和齿轮夹紧比。所述方法还包括基于齿轮夹紧比而制造行星齿轮。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解，在所有图中相同的标记表示相同的部件，在附图中：图1是示范性燃气涡轮发动机的示意图；图2是可与图1中所示的燃气涡轮发动机一起使用的示范性周转齿轮系的示意图；图3是图2中所示的周转齿轮系的部分剖视示意图；图4是图3中所示的具有致使行星齿轮缘偏转的合成切向力和径向力的行星齿轮的示意图；并且图5是制造图4中所示的行星齿轮的方法的流程图。除非另外指明，否则本文中所提供的附图意图说明本专利技术的实施例的特征。这些特征被认为适用于包括本专利技术的一个或多个实施例的广泛多种系统。因此，附图并不希望包括实践本文中所公开的实施例所需的所属领域的技术人员已知的所有常规特征。具体实施方式在以下说明书和权利要求书中，将引用若干术语，所述术语应定义为具有以下含义。除非上下文明确地另外指明，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数指代物。“任选的”或“任选地”表示随后描述的事件或情形可以发生或可以不发生，并且所述描述包括事件发生的情况和事件不发生的情况。如本文在整个说明书和权利要求书中所使用的估计性措辞可适用于修饰任何数量表示，所述数量表示可以在不引起其相关的基本功能的改变的情况下以可允许的方式变化。因此，由例如“约”、“大约”和“基本上”的术语修饰的值不限于所指定的确切值。在至少一些情况下，估计性措辞可对应于用于测量所述值的仪器的精度。在此处以及说明书和权利要求书通篇中，除非上下文或语言另外指示，否则范围极限可组合且/或互换，此类范围被识别且包括其中所含的所有子范围。本文中所描述的齿轮的实施例管理例如飞机发动机的涡轮机中的动力齿轮箱中的合成切向和径向负载。行星齿轮包括包围轴颈或流体膜轴承的行星齿轮缘。轴颈或流体膜轴承包括由行星齿轮缘包围的销和设置在销与行星齿轮缘之间的流体。销与行星齿轮缘之间的距离被定义为间隙。行星齿轮缘绕轴颈或流体膜轴承旋转。多个齿轮齿绕行星齿轮缘的外径向表面周向地设置。太阳齿轮和低压动力轴被配置成通过绕太阳齿轮的径向外周界周向地间隔开的多个互补轮齿使行星齿轮旋转。低压动力轴对太阳齿轮施加扭转力，太阳齿轮通过利用相等且相反的力而平衡的行星齿轮对环形齿轮施加力并且通过销产生反作用力。行星齿轮缘归因于扭转力而偏转和变形。本文中所描述的行星齿轮已协作地设计成具有轴颈或流体膜轴承，使得当对行星齿轮施加扭转负载时，间隙不为零。间隙维持大于零改进了负载能力，减少了热量产生，并且增大了行星齿轮和动力齿轮箱的可靠性。此外，本文中所描述的行星齿轮通过减少行星齿轮中的材料量而减小了飞机的重量。图1是根据本专利技术的示范性实施例的燃气涡轮发动机110的示意性横截面图。在示范性实施例中，燃气涡轮发动机110是高旁路涡扇喷气发动机110，其在本文中被称作“涡扇发动机110”。如图1中所示，涡扇发动机110限定轴向方向A(平行于纵向中心线112延伸，纵向中心线112是出于参考目的而提供)和径向方向R。一般来说，涡扇发动机110包括风扇区段114和设置在风扇区段114下游的核心涡轮发动机116。所描绘的示范性核心涡轮发动机116大体上包括基本上管状的外部壳体118，所述外部壳体118限定环状入口120。外部壳体118包住呈串流关系的：压缩机区段123，其包括增压机或低压(LP)压缩机122和高压(HP)压缩机124；燃烧区段126；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮128和低压(LP)涡轮130；以及喷气排气喷嘴区段132。高压(HP)轴或转轴134以驱动方式将HP涡轮128连接到HP压缩机124。低压(LP)轴或转轴136以驱动方式将LP涡轮130连接到LP压缩机122。压缩机区段123、燃烧区段126、涡轮区段和喷嘴区段132一起限定核心空气流动路径137。对于所描绘的实施例，风扇区段114包括可变桨距风扇138，所述可变桨距风扇138具有以间隔开的方式连接到圆盘142的多个风扇叶片140。如所描绘，风扇叶片140大体上沿径向方向R从圆盘142向外延伸。每个风扇叶片140可借助于风扇叶片140以操作方式连接到合适的变距机构144而绕桨距轴线P相对于圆盘142旋转，所述变距机构144被配置成联合地共同变化风扇叶片140的桨距。风扇叶片140、圆盘142和变距机构144一起可通过LP轴136横越动力齿轮箱146绕纵向轴线112而旋转。动力齿轮箱146包括多个齿轮，以用于将风扇138相对于LP轴136的旋转速度调整成更高效的旋转风扇速度。在替代实施例中，风扇叶片140是固定浆距风扇叶片而非可变桨距风扇叶片。而且，在示范性实施例中，圆盘142由可旋转的前毂148覆盖，所述前毂148被设计成空气动力学轮廓以促本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种行星齿轮，包括：销，其具有销半径，所述销包括销外表面；以及环状行星齿轮缘，其具有内半径、直径和外半径，所述环状行星齿轮缘包括内表面和外表面，所述内表面和所述销外表面限定其间的间隙，其中当将径向力施加到所述行星齿轮时，所述间隙大于0。

【技术特征摘要】
2017.01.05 US 15/3992911.一种行星齿轮，包括：销，其具有销半径，所述销包括销外表面；以及环状行星齿轮缘，其具有内半径、直径和外半径，所述环状行星齿轮缘包括内表面和外表面，所述内表面和所述销外表面限定其间的间隙，其中当将径向力施加到所述行星齿轮时，所述间隙大于0。2.根据权利要求1所述的行星齿轮，其特征在于：进一步包括轴承，其中所述环状行星齿轮缘绕所述轴承周向地设置。3.根据权利要求2所述的行星齿轮，其特征在于：所述轴承包括轴颈轴承。4.根据权利要求1所述的行星齿轮，其特征在于：所述内半径和所述外半径限定其间的轮缘厚度，所述环状行星齿轮缘进一步具有弯曲应力中性轴、宽度、杨氏模量和齿轮夹紧比，其中所述齿轮夹紧比由下式定义其中“R”是所述弯曲应力中性轴半径，“Fr”是所述径向力，“T”是所述轮缘厚度，“w”是所述宽度，“c”是所述间隙，“E”是所述杨氏模量，并且“Γ”是所述齿轮夹紧比，其中所述齿轮夹紧比小于或等于约1。5.根据权利要求4所述的行星齿轮，其特征在于：所述齿轮夹紧比包括在从约0.1到约0.9的范围内并且包括约0.1和约0.9的值。6.根据权利要求4所述的行星齿轮，其特征在于：所述齿轮夹紧比包括在从约0.25到约0.75的范围内并且包括约0.25和约0.75的值。7.根据权利要求1所述的行星齿轮，其特征在于：间隙比被定义为所述间隙除以所述直径，其中所述间隙比包括在从每英寸所述直径约0.0005英寸所述间隙到每英寸所述直径约0.003英寸所述间隙的...

【专利技术属性】
技术研发人员：DL哈尔曼，DA布拉德利，孙长杰，BH埃尔塔斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US