风扇转子支撑系统及其风扇转子后轴承组件技术方案

本实用新型专利技术的目的在于提供一种风扇转子后轴承组件，包括后轴承以及将后轴承连接到风扇轴的支撑件，后轴承用于设置在支撑件和中介机匣之间，该风扇转子后轴承组件包括吸能垫，吸能垫设置于后轴承和支撑件之间，并且与后轴承的内圈以及与支撑件的外圈均采用径向向外突出的鼓形面配合。本实用新型专利技术还提供一种包括上述风扇转子后轴承组件的风扇转子支撑系统。本实用新型专利技术提供了一种在FBO事件下的减载设计。

Fan rotor support system and its rear bearing assembly

【技术实现步骤摘要】
风扇转子支撑系统及其风扇转子后轴承组件
本技术涉及一种航空发动机，尤其涉及一种航空发动机的风扇转子支撑系统。
技术介绍
根据适航条例(FAR33.74、FAR33.94)的要求，商用航空发动机必须保证FBO事件的发生不会导致灾难性后果。为保证航空发动机在FBO事件发生后的安全，传统的方法是增大发动机传力路径上各部件的结构强度，如转子支撑结构、承力机匣、安装系统等，增大其应力储备裕度，以保证关键部件不会在FBO载荷下破坏。然而，这会导致发动机重量增大，不利于减重设计。近年来，随着发动机推力的提升，风扇叶片直径越来越大，FBO事件导致的不平衡载荷也越来越大。为了在不显著增大发动机重量的情况下，保证FBO事件不引起灾难性后果，一般采用减载设计来减小发动机关键部件所承受的FBO极限载荷，保证发动机的安全。常用的减载设计也称为熔断设计，是指通过设计可失效部件，使其在FBO载荷下发生熔断，一方面降低转子的临界转速，使转子处于超临界转速状态，降低不平衡载荷；另一方面改变FBO载荷向静子机匣的传递路径，使FBO载荷重新分布，以减小传递到关键部件的FBO载荷。常见的熔断设计例如参见美国专利US6447248，在前轴承锥壁上设置减薄段作为机械性能薄弱的部件，使其在预定载荷(门槛值)作用下失效，改变发动机的动力学特性和传力路径，减少通过轴承及其支座等传递到中介机匣的不平衡载荷，避免发动机其它关键部件被破坏。然而，首要熔断部件失效后，低压转轴在后轴承处弯矩过大，容易产生应力集中，造成转轴损伤甚至断裂。因此，需要在后轴承附近，进行相关熔断设计，以避免风扇轴产生过大的应力集中，保证发动机的安全。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种在FBO事件下的减载设计。本技术提供一种风扇转子后轴承组件，包括后轴承以及将所述后轴承连接到风扇轴的支撑件，所述后轴承用于设置在所述支撑件和中介机匣之间，该风扇转子后轴承组件包括吸能垫，所述吸能垫设置于所述后轴承和所述支撑件之间，并且与所述后轴承的内圈以及与所述支撑件的外圈均采用径向向外突出的鼓形面配合。在一个实施方式中，所述吸能垫由弹性阻尼结构构成。在一个实施方式中，所述吸能垫由弹性阻尼结构内设置弹性支架构成。在一个实施方式中，所述弹性支架设置成在预定载荷下失效。在一个实施方式中，所述弹性支架包括多个叉形支架。在一个实施方式中，所述吸能垫与所述后轴承的内圈以及与所述支撑件的外圈所配合的鼓形面在经过轴向中心线的纵向截面上的投影皆为圆弧段。在一个实施方式中，所述吸能垫与所述后轴承的内圈以及与所述支撑件的外圈所配合的鼓形面在经过轴向中心线的纵向截面上的投影为两个同心的圆弧段。在一个实施方式中，所述支撑件与所述风扇轴一体形成。本技术还提供一种风扇转子支撑系统，包括上述的风扇转子后轴承组件。在一个实施方式中，该风扇转子支撑系统还包括前轴承组件，风扇转子通过所述前轴承组件和所述后轴承组件支撑于中介机匣，所述前轴承组件包括前轴承以及将所述前轴承连接到所述中介机匣的支撑锥壁，所述支撑锥壁具有熔断部位，所述熔断部位在预定载荷下失效。FBO事件发动后，前轴承附近的首要熔断部件在不平衡载荷作用下失效，将释放风扇转子在前轴承处的约束，风扇转子前端摆动半径增大，产生俯仰变形，对临近的后轴承产生巨大的不平衡力矩。这会导致风扇轴在后轴承处产生较大的局部弯曲变形和应力集中，造成转轴损伤甚至断裂，引发灾难性后果。而根据上述设计的风扇转子支撑系统或者轴承支撑结构能够避免风扇轴过大应力集中。FBO事件发生后，后轴承处的球面阻尼熔断机构释放了风扇轴在后轴承处的俯仰约束，避免作为首要熔断部件的支撑锥壁的熔断部位失效后，由于风扇转子摆动半径增大，导致风扇轴在后轴承处由于应力集中而破坏。后轴承处的球面阻尼熔断机构中，阻尼吸能结构发挥作用，能够进一步消耗FBO能量，减小传递到中介机匣等关键部件的载荷。在首要熔断设计的基础上，在后轴承处设计球面阻尼熔断机构作为次要熔断部件，既保证了FBO载荷下发动机结构的安全，又有助于减少FBO载荷，降低设计难度，提高设计可靠性。附图说明包括附图是为提供对本技术进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本技术的实施方式，并与本说明书一起起到解释本技术原理的作用。附图中：图1是涡扇发动机内部的示例构造，其中应用有根据本技术的风扇转子支撑系统。图2是风扇转子支撑系统的示例构造。图3是图2中A所指示的区域附近的局部放大图。具体实施方式下面结合具体实施方式和附图对本技术作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本技术，但是本技术显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施方式的内容限制本技术的保护范围。例如，在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的示例中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。如本技术所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。例如，如果翻转附图中的器件，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”或“下面”的元件的方向将改为在所述其他元件或特征的“上方”。因而，示例性的词语“下方”和“下面”能够包含上和下两个方向。器件也可能具有其他朝向(旋转90度或处于其他方向)，因此应相应地解释此处使用的空间关系描述词。此外，还将理解，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本技术实际要求的保护范围构成限制。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。航空发动机可以构型为高、低压双转子系统。例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风扇转子后轴承组件，包括后轴承以及将所述后轴承连接到风扇轴的支撑件，所述后轴承用于设置在所述支撑件和中介机匣之间，其特征在于，该风扇转子后轴承组件包括吸能垫，所述吸能垫设置于所述后轴承和所述支撑件之间，并且与所述后轴承的内圈以及与所述支撑件的外圈均采用径向向外突出的鼓形面配合。/n

【技术特征摘要】
1.一种风扇转子后轴承组件，包括后轴承以及将所述后轴承连接到风扇轴的支撑件，所述后轴承用于设置在所述支撑件和中介机匣之间，其特征在于，该风扇转子后轴承组件包括吸能垫，所述吸能垫设置于所述后轴承和所述支撑件之间，并且与所述后轴承的内圈以及与所述支撑件的外圈均采用径向向外突出的鼓形面配合。


2.如权利要求1所述的风扇转子后轴承组件，其特征在于，
所述吸能垫由弹性阻尼结构构成。


3.如权利要求1所述的风扇转子后轴承组件，其特征在于，
所述吸能垫由弹性阻尼结构内设置弹性支架构成。


4.如权利要求3所述的风扇转子后轴承组件，其特征在于，
所述弹性支架设置成在预定载荷下失效。


5.如权利要求3所述的风扇转子后轴承组件，其特征在于，
所述弹性支架包括多个叉形支架。


6.如权利要求1所述的风扇转子后轴承组件，其特征在于，

【专利技术属性】
技术研发人员：赵芝梅，宋会英，唐振南，郑李鹏，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：新型
国别省市：上海;31