一种双转子结构及涡轮发动机制造技术

本发明专利技术公开了一种双转子结构及涡轮发动机，属于机械技术领域。双转子结构包括内转轴、外转轴、第一支承组件和第二支承组件，外转轴为空心轴，外转轴套设在内转轴上，内转轴的两端分别伸出外转轴的两端外，外转轴通过第一支承组件可转动地固定在涡轮发动机的机匣上，第一支承组件包括两套第一支承，两套第一支承分别分布于外转轴的两端，每套第一支承包括电磁轴承、中端盖和后端盖；中端盖和后端盖均为透盖、且中端盖和后端盖均套设在外转轴上，中端盖的外壁和后端盖的外壁均与机匣固定连接，同一套第一支承中电磁轴承的定子安装在中端盖和后端盖之间，电磁轴承的转子套设在外转轴上，同一电磁轴承的转子与定子相对，两套第一支承的后端盖相对。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械
，特别涉及一种双转子结构及涡轮发动机。
技术介绍
涡轮发动机是航空发动机的重要组成部分，用于驱动航空发动机的压气机工作。按照不同的转轴数量，涡轮发动机分为单转子、双转子和多转子涡轮发动机。其中，双转子涡轮发动机配置双转子结构。一般地，双转子结构包括两根转轴，高压转轴和低压转轴。高压转轴的一端连接涡轮发动机的高压涡轮，高压转轴的另一端连接高压压气机。高压转轴为空心轴，低压转轴的一端连接涡轮发动机的低压涡轮，低压转轴的另一端从高压转轴的空心穿过后连接低压压气机。在工作时，涡轮发动机通过高压转轴带动高压压气机高速旋转，通过低压转轴带动低压压气机低速转动。为了保证高压转轴和低压转轴独立转动，高压转轴和低压转轴之间设置滚动轴承B，低压转轴由滚动轴承支承B；而高压转轴则通过滚动轴承C固定在航空发动机的机匣上。随着航空技术的发展，对航空发动机转子系统的动态性能提出了新的要求。但是，在航空发动机运行时，由于无法主动控制滚动轴承的运动特性，特别是滚动轴承C的运动特性，因此无法实现高压转轴的运转情况的动态调整，也就无法实现航空发动机转子系统动态响应的在线调整。
技术实现思路
为了解决在航空发动机运行时，由于无法主动控制滚动轴承的运动特性，特别是滚动轴承C的运动特性，因此无法实现高压转轴的运转情况的动态调整，也就无法实现航空发动机转子系统动态响应的在线调整，本专利技术提供了一种双转子结构及涡轮发动机。所述技术方案如下：一方面，本专利技术提供了一种双转子结构，适用于涡轮发动机，所述双转子结构包括内转轴、外转轴、第一支承组件和第二支承组件，所述外转轴为空心轴，所述外转轴套设在所述内转轴上，所述内转轴的两端分别伸出所述外转轴的两端外，所述外转轴通过所述第一支承组件可转动地固定在所述涡轮发动机的机匣上，所述内转轴通过所述第二支承组件可转动地固定在所述外转轴上；所述第一支承组件包括两套第一支承，所述两套第一支承分别分布于所述外转轴的两端，每套所述第一支承包括电磁轴承、中端盖和后端盖；所述中端盖和所述后端盖均为透盖、且所述中端盖和所述后端盖均套设在所述外转轴上，所述中端盖的外壁和所述后端盖的外壁均与所述机匣固定连接，同一套所述第一支承中所述电磁轴承的定子安装在所述中端盖和所述后端盖之间，所述电磁轴承的转子套设在所述外转轴上，同一所述电磁轴承的转子与定子相对，两套所述第一支承的后端盖相对；所述电磁轴承配置至少两个位移传感器，同一套所述第一支承中所述电磁轴承的位移传感器安装在所述后端盖上，同一所述后端盖上的位移传感器是正交分布的、且均沿所述电磁轴承的径向分布，所述位移传感器的探头指向所述外转轴的圆周面；所述电磁轴承还配置有控制器和功率放大器，所述控制器与所述位移传感器电连接，所述功率放大器分别与所述控制器和所述电磁轴承的定子连接。可选的，所述外转轴的两端的外壁上分别沿径向方向设有定位凸缘，所述电磁轴承的转子是采用热套工艺安装在所述外转轴上的；在采用热套工艺安装所述电磁轴承的转子时，是采用所述定位凸缘进行定位的。可选的，位移传感器为电涡流位移传感器。可选的，所述外转轴的两端分别设有轴肩，所述电磁轴承的转子安装在所述轴肩上，每套所述第一支承还包括第一滚动轴承和前端盖，所述前端盖为透盖、且所述前端盖套设在所述外转轴上，同一套所述第一支承中所述前端盖固定在所述中端盖上，同一套所述第一支承中所述中端盖位于所述前端盖与所述后端盖之间，同一套所述第一支承中所述第一滚动轴承的定子安装在所述前端盖与所述中端盖之间；所述第一滚动轴承的转子套设在所述外转轴上、且所述第一滚动轴承的转子与所述外转轴之间存在间隙，所述第一滚动轴承的转子与所述外转轴之间的间隙小于所述电磁轴承的转子与所述电磁轴承的定子之间的间隙；所述第一滚动轴承的定子与所述第一滚动轴承的转子相对，所述第一滚动轴承的转子与相邻的轴肩之间存在间隙。可选的，所述第一滚动轴承为深沟球轴承或角接触球轴承。可选的，所述第二支承组件包括两套第二支承，所述两套第二支承分别分布于所述外转轴的两端，每套所述第二支承包括永磁轴承、内端盖和锁紧螺母；所述内端盖为透盖，所述内端盖套设在所述内转轴上、并与所述外转轴固定连接；所述外转轴的两端的内壁分别沿径向设有一圈内凸缘，同一套所述第二支承中所述永磁轴承的定子安装在相邻的内凸缘与所述内端盖之间；所述锁紧螺母紧套在所述内转轴上，所述内转轴的两端的外壁分别沿径向设有一圈外凸缘，同一套所述第二支承中所述永磁轴承的转子安装在相邻的外凸缘和所述锁紧螺母之间，同一所述永磁轴承的定子与转子相对，两套所述第二支承的永磁轴承相对。可选的，所述永磁轴承的转子包括动磁环、动保持架和转子隔磁环，所述动保持架为空心轴且所述动保持架套设在所述内转轴上，所述动保持架的一端的外壁沿径向设有一圈凸缘，所述动保持架的凸缘与所述外凸缘接触，所述动磁环和所述转子隔磁环均套设在所述动保持架上，所述动磁环安装在所述转子隔磁环与所述动保持架的凸缘之间，所述转子隔磁环安装在所述动磁环与所述锁紧螺母之间；所述永磁轴承的定子包括定磁环、定保持架和定子隔磁环，所述定磁环套设在所述动磁环上，所述定子隔磁环套设在所述动保持架的凸缘上、且所述定子隔磁环与所述内凸缘接触，所述定保持架为空心轴且所述定保持架套设在所述定磁环上，所述定保持架的一端的内壁沿径向设有一圈凸缘，所述定保持架的凸缘与所述转子隔磁环相对，所述定磁环安装在所述定保持架的凸缘与所述定子隔磁环之间，所述定保持架的凸缘位于所述内端盖与所述定磁环之间。可选的，所述内转轴的两端分别设有轴肩，所述锁紧螺母安装在所述内转轴的轴肩上；每套所述第二支承还包括第二滚动轴承和外端盖；所述外端盖为透盖、且所述外端盖套设在所述内转轴上，同一套所述第二支承中所述外端盖固定在所述内端盖上，同一套所述第二支承中所述内端盖位于所述外端盖与所述永磁轴承之间，同一套所述第二支承中所述第二滚动轴承的定子安装在所述外端盖与所述内端盖之间，同一套所述第二支承中所述锁紧螺母位于所述第二滚动轴承与所述永磁轴承之间；所述第二滚动轴承的转子套设在所述内转轴上、且所述第二滚动轴承的转子与所述内转轴之间存在间隙；所述第二滚动轴承的转子与所述内转轴之间的间隙小于所述永磁轴承的转子与所述永磁轴承的定子之间的间隙；所述第二滚动轴承的定子与所述第二滚动轴承的转子相对，所述第二滚动轴承与相邻的内转轴的轴肩之间存在间隙。可选的，所述内转轴的外壁上设有键槽，所述键槽内安装有键，所述键卡设在所述键槽与所述永磁轴承的转子之间。另一方面，本专利技术提供了一种涡轮发动机，所述涡轮发动机包括高压涡轮、低压涡轮和双转子结构，所述双转子结构为前述双转子结构，所述内转轴的一端与所述低压涡轮连接，所述外转轴的一端与所述高压涡轮连接。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将双转子结构中的外转轴采用电磁轴承悬浮支承，电磁轴承可利用电磁力将外转轴稳定悬浮起来，并利用位移传感器将监测到的外转轴的运转信息传递给控制器，通过控制器和功率放大器实现对电磁轴承的支承性能的动态调整，从而实现航空发动机转子系统动态响应的在线调整。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双转子结构，适用于涡轮发动机，所述双转子结构包括内转轴(1)、外转轴(2)、第一支承组件和第二支承组件，所述外转轴(2)为空心轴，所述外转轴(2)套设在所述内转轴(1)上，所述内转轴(1)的两端分别伸出所述外转轴(2)的两端外，所述外转轴(2)通过所述第一支承组件可转动地固定在所述涡轮发动机的机匣(3)上，所述内转轴(1)通过所述第二支承组件可转动地固定在所述外转轴(2)上，其特征在于，所述第一支承组件包括两套第一支承(4)，所述两套第一支承(4)分别分布于所述外转轴(2)的两端，每套所述第一支承(4)包括电磁轴承(41)、中端盖(43)和后端盖(44)；所述中端盖(43)和所述后端盖(44)均为透盖、且所述中端盖(43)和所述后端盖(44)均套设在所述外转轴(2)上，所述中端盖(43)的外壁和所述后端盖(44)的外壁均与所述机匣(3)固定连接，同一套所述第一支承(4)中所述电磁轴承(41)的定子(412)安装在所述中端盖(43)和所述后端盖(44)之间，所述电磁轴承(41)的转子(411)套设在所述外转轴(2)上，同一所述电磁轴承(41)的转子(411)与定子(412)相对，两套所述第一支承(4)的后端盖(44)相对；所述电磁轴承(41)配置至少两个位移传感器(413)，同一套所述第一支承(4)中所述电磁轴承(41)的位移传感器(413)安装在所述后端盖(44)上，同一所述后端盖(44)上的位移传感器(413)是正交分布的、且均沿所述电磁轴承(41)的径向分布，所述位移传感器(413)的探头指向所述外转轴(2)的圆周面；所述电磁轴承(41)还配置有控制器和功率放大器，所述控制器与所述位移传感器(413)电连接，所述功率放大器分别与所述控制器和所述电磁轴承(41)的定子连接。...

【技术特征摘要】
1.一种双转子结构，适用于涡轮发动机，所述双转子结构包括内转轴(1)、外转轴(2)、第一支承组件和第二支承组件，所述外转轴(2)为空心轴，所述外转轴(2)套设在所述内转轴(1)上，所述内转轴(1)的两端分别伸出所述外转轴(2)的两端外，所述外转轴(2)通过所述第一支承组件可转动地固定在所述涡轮发动机的机匣(3)上，所述内转轴(1)通过所述第二支承组件可转动地固定在所述外转轴(2)上，其特征在于，所述第一支承组件包括两套第一支承(4)，所述两套第一支承(4)分别分布于所述外转轴(2)的两端，每套所述第一支承(4)包括电磁轴承(41)、中端盖(43)和后端盖(44)；所述中端盖(43)和所述后端盖(44)均为透盖、且所述中端盖(43)和所述后端盖(44)均套设在所述外转轴(2)上，所述中端盖(43)的外壁和所述后端盖(44)的外壁均与所述机匣(3)固定连接，同一套所述第一支承(4)中所述电磁轴承(41)的定子(412)安装在所述中端盖(43)和所述后端盖(44)之间，所述电磁轴承(41)的转子(411)套设在所述外转轴(2)上，同一所述电磁轴承(41)的转子(411)与定子(412)相对，两套所述第一支承(4)的后端盖(44)相对；所述电磁轴承(41)配置至少两个位移传感器(413)，同一套所述第一支承(4)中所述电磁轴承(41)的位移传感器(413)安装在所述后端盖(44)上，同一所述后端盖(44)上的位移传感器(413)是正交分布的、且均沿所述电磁轴承(41)的径向分布，所述位移传感器(413)的探头指向所述外转轴(2)的圆周面；所述电磁轴承(41)还配置有控制器和功率放大器，所述控制器与所述位移传感器(413)电连接，所述功率放大器分别与所述控制器和所述电磁轴承(41)的定子连接。2.根据权利要求1所述的双转子结构，其特征在于，所述外转轴(2)的两端的外壁上分别沿径向方向设有定位凸缘，所述电磁轴承(41)的转子(411)是采用热套工艺安装在所述外转轴(2)上的；在采用热套工艺安装所述电磁轴承(41)的转子(411)时，是采用所述定位凸缘进行定位的。3.根据权利要求1所述的双转子结构，其特征在于，所述位移传感器(413)为电涡流位移传感器。4.根据权利要求1所述的双转子结构，其特征在于，所述外转轴(2)的两端分别设有轴肩，所述电磁轴承的转子(411)安装在所述轴肩上，每套所述第一支承(4)还包括第一滚动轴承(45)和前端盖(42)，所述前端盖(42)为透盖、且所述前端盖(42)套设在所述外转轴(2)上，同一套所述第一支承(4)中所述前端盖(42)固定在所述中端盖(43)上，同一套所述第一支承(4)中所述中端盖(43)位于所述前端盖(42)与所述后端盖(44)之间，同一套所述第一支承(4)中所述第一滚动轴承(45)的定子(451)安装在所述前端盖(42)与所述中端盖(43)之间；所述第一滚动轴承(45)的转子(452)套设在所述外转轴(2)上、且所述第一滚动轴承(45)的转子(452)与所述外转轴(2)之间存在间隙，所述第一滚动轴承(45)的转子(452)与所述外转轴(2)之间的间隙小于所述电磁轴承(41)的转子(411)与所述电磁轴承(41)的定子(412)之间的间隙；所述第一滚动轴承(45)的定子(451)与所述第一滚动轴承(45)的转子(452)相对，所述第一滚动轴承(45)的转子(452)与相邻的轴肩之间存在间隙。5.根据权利要求4所述的双转子结构，其特征在于，所述第一滚动轴承(45)为深沟球轴承或角接触球轴承。6.根据权利要求1所述的双转子结构，其特征在于，所述第二支承组件包括两套第二支承(5)，所述两套第二支承(5)分别分布于所述外转轴(2)的两端，每套所述第二支承(5)包括永磁轴承(51)、内端盖(52)和锁紧螺母(54)；所述内端盖(52)为透盖，所述内端盖(52)套设在所述内转轴(1)上、并与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王念先，王东雄，陈奎生，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42