用于涡轮机的复合对称齿轮箱制造技术

一种用于涡轮机发动机(100、200、300)的齿轮组件(102、202、302)，包括太阳齿轮(310)、多个行星齿轮(312)和环形齿轮(314)。齿轮组件被连接到输入轴(304)和输出轴(306)。太阳齿轮(310)被构造成围绕齿轮组件的纵向中心线旋转并且由输入轴(304)驱动。齿轮组件(102、202、302)的部件驱动输出轴(306)。行星齿轮可以是具有第一级(316)和第二级(318)的复合行星齿轮。轮。轮。

【技术实现步骤摘要】
用于涡轮机的复合对称齿轮箱


[0001]本主题大体上涉及包括齿轮组件的涡轮机，并且具体地，涉及用于实现低齿轮比的复合齿轮组件布置。

技术介绍

[0002]燃气涡轮发动机采用齿轮组件来将核心发动机输出转换成有用的涡轮风扇功。然而，这些齿轮组件的大小、效率和最小齿轮比受到了对个体齿轮的机械要求的限制。另外，这些齿轮组件可能具有带高零部件计数的复杂设计。因此，有需要改进齿轮组件设计，以实现具有更小组件大小、更低复杂性和更大效率的低齿轮比。
附图说明
[0003]在参考附图的说明书中，阐述了针对本领域普通技术人员的优选实施例的完整且能够实现的公开，其中：
[0004]图1是开式转子推进系统的示例性实施例的横截面示意图；
[0005]图2是管道推进系统的示例性实施例的横截面示意图；
[0006]图3是根据一个示例的包括局部齿轮组件的涡轮风扇发动机的示例性实施例的横截面示意图。
[0007]图4是图3的局部齿轮组件的详细横截面示意图。
[0008]图5是根据一个示例的复合行星齿轮的横截面示意图。
[0009]图6是图5的复合行星齿轮的透视图。
[0010]图7是根据一个示例的局部齿轮组件的侧向横截面视图。
[0011]图8是根据图7的示例的全部齿轮组件的径向横截面视图。
具体实施方式
[0012]现在将详细参考本公开的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。提供每个示例是作为对本公开的解释，而不是限制本公开。事实上，对本领域的技术人员来说，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可以在优选实施例中进行各种修改和变化是显而易见的。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因此，优选实施例旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物范围内的这些修改和变化。
[0013]本文使用“示例性”一词来意指“用作示例、实例或例释”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优于或有利于其他实施方式。
[0014]如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示个体部件的位置或重要性。
[0015]术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或运载工具内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载工具的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机入
口的位置，并且后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
[0016]术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，并且“下游”是指流体向其流动的方向。
[0017]术语“联接”、“固定”、“附接到”等既指直接联接、固定或附接，也指通过一个或多个中间部件或特征的间接联接、固定或附接，除非本文另有指定。
[0018]单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数指代，除非上下文另有明确规定。
[0019]本文在整个说明书和权利要求书中所使用的近似语言被应用于修饰任何可允许变化而不会导致与其相关的基本功能变化的定量表示。因此，由诸如“大约”、“近似”和“基本上”的一个或多个术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或者用于构建或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以是指在1％、2％、4％、10％、15％或20％的余量内。
[0020]在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有指示，否则这些范围被标识并且包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围包括端点，并且端点能够彼此独立地组合。
[0021]本文公开了齿轮组件的各种实施例，特别是具有低齿轮比的多级周转齿轮组件。本文公开的齿轮组件可以包括第一级齿轮和第二级齿轮。第一级齿轮相对于输入轴的转速增加行星齿轮和齿轮组件副轴的转速。第二级齿轮以低于行星齿轮的转速驱动环形齿轮。当与常规齿轮组件相比时，本文公开的齿轮组件提供了几个优点。
[0022]例如，在具有带反向旋转无轮叶涡轮的管道发动机架构的发动机中，周转齿轮组件的太阳齿轮和环形齿轮之间的低齿轮比(即，3.5或更小的齿轮比)是可取的。在常规单级周转齿轮箱中，这通常使用大太阳齿轮和相对较小的行星齿轮来实现。然而，当使用较小的行星齿轮时，大体上需要使用更多的行星齿轮。这会给轴承设计带来挑战。特别地，较小的行星齿轮为支撑行星齿轮的滚柱轴承留下较少的径向空间，因为行星齿轮的每个部件的径向轮廓可能需要随着总体行星齿轮径向大小的减小而减小。当轴承大小减小时，这会造成轴承的承载能力呈指数下降。
[0023]此外，对更大数量的行星齿轮的需求增加了发动机的零部件计数。高零部件计数带来了发动机的更高生产和维护成本，并且可能增加维护和修理发动机所需的时间。
[0024]此外，在常规齿轮组件中，行星齿轮的最小大小可能会受到最小可允许负载分担因数(有时称为“LSF”)的限制。理想地，相同大小的行星齿轮应当承受周转齿轮组件的操作扭矩的相等部分，使得在具有n个齿轮的系统中，每个齿轮承受1/n的操作扭矩。然而，由于发动机在操作期间所经历到的零部件公差和偏转的变化，因此周转齿轮组件的每个行星齿轮最终可能会承受不同份额的扭矩。因此，行星齿轮可能需要是超大的，以经受可能由于发动机部件偏转或零部件公差变化而出现的大于1/n的扭矩负载。当总体行星齿轮大小减小时，每个齿轮可能需要被设计成具有相对较大分数的机械公差以适应LSF。在实践中，这对行星齿轮在常规周转齿轮组件中可以变得多小施加了限制，并且可能需要具有更大径向足迹的周转齿轮组件。
[0025]本文公开的齿轮组件解决了这些挑战，并且提供了几个重要的优点。因为本文公开的齿轮组件可以利用较小的输入轴，所以齿轮组件可以减小外部环形齿轮的大小，允许将发动机设计成具有更小的径向轮廓、更大的行星齿轮或其组合。当使用较大的行星齿轮
时，更多的空间可用于能够经受大负载的大稳定轴承。另外，行星齿轮本身可以被设计得更坚固，具有较低的负载分担因数，以改进齿轮箱的总体耐用性和预期寿命周期。当齿轮组件被设计成具有较小的径向轮廓(即，较小的环形齿轮)时，它们还可以具有相当小的重量，进一步改进飞行器效率。
[0026]此外，与常规周转齿轮组件相比，使用较少数量的相对较大的行星齿轮还导致了减少的零部件计数。较小的零部件计数转而又可以降低发动机维护的成本和复杂性，并且减少维护或检修损坏或磨损的发动机所需的时间量。
[0027]本文公开的齿轮组件的行星齿轮和环形齿轮的齿轮齿的线性速度，称为节线速度(PLV)，也可以低于常规齿轮组件中表现出的线性速度。另外，高节线速度可能会造成增加的能量损失，这减少了发动机效率。因此，本文公开的齿轮组件可以表现出减少的维护要求并且通过降低节线速度来改进效率。
[0028]本文公开的齿轮组件示例还可以允许使用在常规齿轮设计中可能难以或不可能使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种周转齿轮组件(102、202、302)，其特征在于，包括：输入轴(304)；输出轴(306)；太阳齿轮(310)，所述太阳齿轮(310)连接到所述输入轴(304)并且具有太阳齿轮节径；多个行星齿轮(312)，所述多个行星齿轮(312)从所述太阳齿轮(310)径向向外设置，每个所述行星齿轮(312)具有第一级齿轮(316)和第二级齿轮(318)，所述第一级齿轮(316)具有第一级节径，所述第二级齿轮(318)具有第二级节径；和环形齿轮(314)，所述环形齿轮(314)具有环形齿轮节径，设置在所述多个行星齿轮(312)的径向外侧，连接到所述输出轴(306)，并且被构造成驱动所述输出轴(306)；其中所述太阳齿轮(310)被构造成由输入轴(304)驱动，并且与所述多个行星齿轮(312)中的每个行星齿轮(312)的所述第一级齿轮(316)接合；其中所述多个行星齿轮(312)中的每个行星齿轮(312)的所述第二级齿轮(318)与所述环形齿轮(314)接合；并且其中所述太阳齿轮节径大于所述第一级节径，并且所述第二级节径大于所述第一级节径，使得所述多个行星齿轮(312)中的每个行星齿轮(312)的所述第一级齿轮(316)是倍增器齿轮，并且所述多个行星齿轮(312)中的每个行星齿轮(312)的所述第二级齿轮(318)是减速器齿轮。2.根据权利要求1所述的周转齿轮组件(102、202、302)，其特征在于，其中所述太阳齿轮(310)和所述环形齿轮(314)之间的总齿轮比小于3.5。3.根据权利要求1所述的周转齿轮组件(102、202、302)，其特征在于，其中所述多个行星齿轮(312)中的每个行星齿轮(312)的所述第一级齿轮(316)与所述多个行星齿轮(312)的所述第二级齿轮(318)的节径的比率小于0.9。4.根据权利要求1所述的周转齿轮组件(102、202、302)，其特征在于，其中所述太阳齿轮(310)、所述行星齿轮(312)或所述环形齿轮(314)中的任何一个是螺旋齿轮。5.根据权利要求1所述的周转齿轮组件(102、202、302)，其特征在于，其中所述太阳齿轮(310)和所述多个行星齿轮(312)中的每个行星齿轮(312)的所述第一级齿轮(316)之间的齿轮比小于1，并且所述多个行星齿轮(312)中的每个行星齿轮(312)的所述第二级齿轮(318)和所述环形齿轮(314)之间的齿轮比大于所述太阳齿轮(310)和所述环形齿轮(314)之间的总齿轮比。6.根据权利要求1所述的周转齿轮组件(102、202、302)，其特征在于，其中所述多个行星齿轮(312)中的每个行星齿轮(312)的所述第二级齿轮(318)具有第二级节径，并且其中所述第二级节径大于所述第一级节径。7.一种涡轮机发动机(100、200、300)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤拉伊，
申请(专利权)人：通用电气阿维奥有限责任公司，
类型：发明
国别省市：