中空连杆制造技术

根据本发明专利技术的连杆(3)包括：中空本体(30)，该中空本体具有在每个端部(36)处的环(31)和中心(35)；厚度壁e，该壁(34)限定外周长p

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】中空连杆


[0001]本专利技术的
是双球窝接头连杆的
，并且更特别地是在航空发动机中所用的那些双球窝接头连杆，或者包括连杆和需要控制质量的任何其他产品。

技术介绍

[0002]现今，由(圆形或非圆形的、恒定或非恒定横截面的)金属或实心复合材料制造这些连杆。
[0003]这些连杆是可用的和便宜的，它们可以经受相当高的温度(>300℃)，通常是金属(钢，不锈钢)的，并且具有简单的几何形状(具有恒定实心横截面的圆棒)，但是相对较重，特别是当两个接合部之间的尺寸变远时。实际上，如欧拉(Euler)公式所示，在等阻力(屈曲/压缩、张力)下，实心圆形连杆的质量随着附接点之间的距离的立方而增加。
[0004]然而，当附接点变得越来越远(例如，从331mm至440mm)时，这些目标之一是找到连杆的设想，该连杆能以更低的成本制造，并且更轻，以便限制包括该连杆的发动机或产品的质量。
[0005]为了应对这些问题，存在如在专利EP 2 643 600和EP 1 864 027中所描述的金属或复合材料的管状连杆。
[0006]然而，该连杆的重量仍然是显著的，并且不可能减小壁，而不降低这些连杆的性能。

技术实现思路

[0007]本专利技术通过减少材料的量来提供对先前讨论的问题的解决方案，这使得可以减轻连杆，同时增加其惯性，因此增加屈曲加固，尤其是在中心区域中。
[0008]根据本专利技术的连杆包括中空本体，该中空本体具有在每个端部处的衬套以及中心；具有厚度e的壁，该壁限定了外周长p
e
和内周长p
i
，横截面积s被包括在外周长与内周长之间，其特征在于，外周长p
e
从中空本体的端部朝向连杆的中心增加，该中空本体保持恒定的横截面积s，厚度e从端部朝向连杆的中心减小。
[0009]新连杆的几何形状为中空的，并且采用从边缘朝向中心的增加的周长。壁厚度也被调整以平衡整个沿着中空本体的工作横截面，因此最小厚度是在连杆的中心。保持恒定的横截面使得可以保持连杆的一些刚度。因此，实现了第一振动模式的质量的减小、抗屈曲性的增加和频率的增加。这种轮廓提供了质量的显著增益(约
‑
40％)和两倍的抗性。抗性的增益使得可以通过减小壁厚或通过转换到更轻和/或不太刚性的材料，进一步增强质量增益。
[0010]根据第一替代方案，中空本体是旋转地圆柱形的，这允许连杆的对称和平衡。
[0011]根据第二替代方案，中空本体是椭圆形或矩形的。因此，这可以在给定方向上减小总尺寸，例如，如果连杆穿过气体或液体流。
[0012]还有可能偏离“轨迹”，或使连杆的线或轴线变形，以便比在实心情况中更容易地
避免(热)区域或物体，因为中空轮廓对于相同质量具有更好的惯性和刚度。
[0013]有利地，加强环被布置在中空本体的内侧上连杆的中心。这降低或甚至消除了局部屈曲的风险，因为壁在连杆的中心较薄，否则这将有自身塌陷的风险，或者当处理时被损坏的风险，因为中心区域是最“暴露的”。
[0014]有利地，在具有每个衬套的接合部处提供孔，作为中空本体的延伸。在接合部的边缘处的这些孔的存在特别地用于使得连杆“可去粉末”，即，在通过激光束熔化(LBM)或激光粉末床熔合(LPBF)的增材制造结束时，允许从中心空腔排出粉末，而不削弱它。这还使之可以减轻连杆。
[0015]有利地，连杆的长度大于或等于440mm。该轮廓特别适合于长的连杆。
[0016]本专利技术还涉及一种用于制造连杆的方法，所述连杆具有前述特征中的至少一个，其特征在于，通过增材制造来制造连杆。与常规的轮廓相比，这种制造方法允许约
‑
20％的成本节省。通过激光粉末床熔合或通过DED(直接能量沉积)可以完成增材制造。
[0017]根据一种替代性制造方法，在铸造中制造连杆。
[0018]根据另一个替代性制造方法，通过机加工制造连杆。可以将铸造与机加工相结合。
[0019]有利地，制造方法包括以下步骤：
[0020]‑
制造第一半连杆，
[0021]‑
制造第二半连杆，
[0022]‑
组装两个半连杆。
[0023]通过焊接、铜焊、螺钉连接或任何其他组装方法，可以进行两个半连杆的组装。
附图说明
[0024]通过指示而非限制本专利技术的目的来阐述这些图。
[0025]图1是不同尺寸和形状的连杆的透视图；
[0026]图2是根据本专利技术的连杆的透视图；
[0027]图3是图2的连杆的横截面图；
[0028]图4是根据本专利技术的半连杆的横截面图；
[0029]图5示出了根据本专利技术的一个替代方案的中空本体和衬套的接合部的细节；
[0030]图6示出了连杆的中心的细节；
[0031]图7是中空本体的横截面图；
[0032]图8示出了具有常规轮廓的连杆的屈曲的有限元模拟的结果；
[0033]图9示出了具有根据本专利技术的中空轮廓的连杆的屈曲的有限元模拟的结果。
具体实施方式
[0034]通过指示而非限制本专利技术的目的来阐述这些图。
[0035]除非另外说明，在不同图中出现的相同元件具有单一的附图标记。
[0036]在图1中可见，现有技术的常规连杆1和2变得越来越长，这导致本体10、20的直径以及因此它们的重量的增加，该本体连接在一个端部36处所布置的两个衬套11、21。它们通常由金属、钢或不锈钢制成。与现有技术的连杆1和2不同，根据本专利技术的连杆3不具有恒定的直径。所有这些连杆1、2和3具有纵向轴线X。
[0037]在图2中更详细地可见的连杆3具有中空本体30，该中空本体以两个部分构成了两个半连杆300和301，但是在不脱离本专利技术的范围的情况下它还可以是一个部分。本体30末端有两个衬套31，每个衬套31连接至零件，并且用作与零件的铰链。接合部310将中空本体30的每个端部36连接到衬套31上。
[0038]如图3可见，中空本体30限定内部空间32。两个半连杆300和301通过由焊接、铜焊或任何其他连接方法制成的连接件33彼此连接。在图6中看到，加强环4布置在连杆3的中心35中，即，这里是布置在两个半连杆300和301之间的连接件33上。该加强环4设置在壁34的内部部分340上的中空本体30的内侧。这使得可以减小或甚至消除壁34的局部屈曲的风险，壁34在中心35更薄。
[0039]中空本体30的壁34具有厚度e。如在图4中可见，厚度从接合部310到连杆3的中心35减小，而轴线X与壁34之间的距离增加。横截面s的表面在这里是圆形的，对于给定横截面，其是由外壁341限定的表面和由内壁340限定的表面之间的差，即，壁34的外周长p
e
与壁34的内周长p
i
之间的表面。横截面s的表面面积沿整个中空本体30保持恒定，因此，轴线X与壁34之间的距离增加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种连杆(3)，包括：中空本体(30)，所述中空本体具有在每个端部(36)处的衬套(31)和中心(35)，具有厚度e的壁(34)，所述壁(34)限定外周长p
e
和内周长p
i
，横截面面积s被包括在外周长和内周长之间，其特征在于，外周长p
e
从中空本体(30)的端部(36)朝向连杆(3)的中心(35)增加，中空本体(30)保持恒定的横截面积s，厚度e从端部(36)朝向连杆(3)的中心(35)减小。2.根据权利要求1所述的连杆(3)，其特征在于，中空本体(30)是旋转地圆柱形的。3.根据权利要求1所述的连杆(3)，其特征在于，中空本体(30)是椭圆形或矩形的。4.根据前述权利要求中任一项所述的连杆(3)，其特征在于，加强环(4)设置在中空本体(30)的内侧上的连杆(3)的中心(35)中。5.根据前述权利要求中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔，
申请(专利权)人：赛峰航空器发动机，
类型：发明
国别省市：