5.2.2 带有半球形接头的套齿联轴器

WP6发动机联轴器属于带有半球形接头的套齿联轴器,如图87所示。涡轮轴的扭矩直接通过轴头上的外套齿传至与其啮合的压气机后轴颈内的内套齿,涡轮轴的轴向力与径向力则通过套在涡轮轴头上的半球形联轴器,传到压气机后轴颈内的球窝上。

由于球面的球心偏离套齿的中分线较远,为适应两轴在不共轴心的条件下仍能正常工作(偏斜角为1′18″),套齿的侧向啮合间隙较大,为0.1~0.2mm。另一方面,套齿宽度较大(这是因为套齿半径较小的原因),工作时齿的负荷不均匀程度与冲击负荷均较图86所示的联轴器为大。

分解联轴器时,用专门的、头部带锥形齿的拆装工具(图87中12),由燃烧室机匣头部卸荷腔通气孔中插入,顶开铆接在压气机后轴颈上的弹性锁片(图87中11),使锁片下端不再嵌在联轴器(图87中2)上的缺槽中,球头联轴器由与涡轮轴相对锁住的状态解脱,再将工具的下端插入涡轮轴轴头的专用孔中,这时工具上的锥齿与联轴器上的齿啮合,转动工具使联轴器绕涡轮轴转动45°,

图87、 WP6发动机联轴器

使联轴器上的四个凸块与涡轮轴上的四个凹槽对上,涡轮转子即可向后拉出,而球头联轴器则留在压气机后轴颈内。为防止在涡轮轴未插入以前,联轴器在后轴颈内脱落,在后轴颈处用四个销钉(图87中5)将联轴器卡住。

5.2.3 具有浮动球形垫圈的套齿联轴器

WP7发动机低压转子联轴器采用了具有浮动球形垫圈的套齿联轴器如图88 所示,与前述两种联轴器不同之处在于球形结构并未定心在涡轮轴或压气机后轴颈上,而是浮动于两轴间,成为浮动球形垫圈(如图88中10)。

这是因为涡喷7发动机中,低压涡轮轴与压气机轴线间不同轴的偏斜角大,约为7’47”,而套齿又采用了小直径大宽度的设计,这时只能用较大的侧向啮合齿隙(0.18~0.31mm),为了不使其他零件限制两转子间的径向位置,所以采用浮动结构,以保证涡轮转子沿球面偏斜时不受约束。

由于球形垫圈并未定心于压气机后轴上,涡轮前端的径向负荷是通过端面摩擦阻力传至压气机后轴的。如球形垫圈与后轴间的摩擦系数为0.1,发动机工作时,在涡轮向后的很大的轴向力作用下,球形垫圈径向移动的摩擦力可达4000N,远远超过该处的径向负荷。当发动机不工作时,此处的径向负荷则通过套齿传至压气机后轴。由于涡轮轴向后的轴向力较大,球形螺帽(如图88中2所示)与涡轮轴相配的螺纹采用了能传较大轴向负荷的锯齿形螺纹。

联轴器的拆装是通过由压气机轴内插入工具,将保险衬筒(见图88中11)压向后方,使与球形螺帽(如图88中2所示)啮合的套齿(见图88中13)脱开,以便拧转球形螺帽。拧出球形螺帽后即可拉出涡轮转子。

图88、 WP7发动机低压转子联轴器

5.2.4 四支点承力方案带拉紧螺杆的柔性联轴器

АЛ 31Ф 发动机的低压转子采用了四支点支承方案,压气机、涡轮分别用两个轴承支承。但是仅压气机转子上有止推的滚珠轴承(压气机后轴承),涡轮转子无滚珠轴承,因此,此处的联轴器既需传递轴向力、扭矩,还要在四个支点不同心时(实际上很难做到同心。因此,压气机轴与涡轮轴始终会有一个夹角存在)能很好地工作。因此,必须采用能传轴向力、扭矩的柔性联轴器。

目前发动机中,转子很少采用四支点支承。为什么 АЛ31Ф要采用四支点支承方案,这主要是因为高压涡轮后轴是通过中介轴承支承于低压涡轮轴上的,为了使高压转子能较平稳地工作,遂将低压涡轮支承于两个支点上。在此联轴器中,如图89所示,涡轮轴前端通过滚棒轴承(图89中1)支承于主动锥齿的后轴再通过支承锥齿的轴承固定于机匣中的。 通过两端有外套齿的传动轴(图89中2)传递扭矩,通过中心拉杆(图89中3)传递轴向力,中心拉杆(图89中3)做得长而薄,使其具有较好的柔性,成为柔性拉杆。当两转子不同心时,它可以用变形来协调轴的不同心度。

图89、 АЛ 31Ф发动机的低压转子联轴器

5.2.5 CT7涡桨发动机动力涡轮轴与输出轴间的联轴器

CT7、T700涡桨和涡轴发动机中,动力涡轮与减速器的连接结构,做得较为特殊,由图41可以看出,在发动机前端装有单独做成一件的输出轴,该轴由1、2号两个支点支承,输出轴内孔的前后端做有内套齿,后端的内套齿与动力涡轮轴前端的外套齿相啮合,前端的内套齿与减速器的输入轴相啮合。

由于采用了直套齿,无轴向力作用于输出轴上,按理输出轴只需用一个滚珠轴承(前支点)与一个滚棒轴承(后支点)支承即可,但它在前支点处却用了并列的两个滚珠轴承,这主要是通过对这两个滚珠轴承施加弹性的预载,解决该轴承在高转速、低载荷下的打滑问题。

低压涡轮轴与输出轴间的联轴器仅传递扭矩,并作为低压涡轮轴的前支点,考虑到低压涡轮后轴的两个轴承很难与输出轴保持较高的同轴度,所以该联轴器要做成柔性的,为此,输出轴内的后套齿做成具有较大弹性的双层结构。

由于低压涡轮转子有滚珠轴承承受轴向力,所以低压涡轮轴简单地插入到输出轴中即可,而不需用螺帽等拧紧,这样大大地方便了装拆工作。

5.2.4 CT7涡桨发动机动力涡轮轴与输出轴间的联轴器

CT7、T700涡桨和涡轴发动机中,动力涡轮与减速器的连接结构,做得较为特殊,由图41可以看出,在发动机前端装有单独做成一件的输出轴,该轴由1、2号两个支点支承,输出轴内孔的前后端做有内套齿,后端的内套齿与动力涡轮轴前端的外套齿相啮合,前端的内套齿与减速器的输入轴相啮合。

由于采用了直套齿,无轴向力作用于输出轴上,按理输出轴只需用一个滚珠轴承(前支点)与一个滚棒轴承(后支点)支承即可,但它在前支点处却用了并列的两个滚珠轴承,这主要是通过对这两个滚珠轴承施加弹性的预载,解决该轴承在高转速、低载荷下的打滑问题。

低压涡轮轴与输出轴间的联轴器仅传递扭矩,并作为低压涡轮轴的前支点,考虑到低压涡轮后轴的两个轴承很难与输出轴保持较高的同轴度,所以该联轴器要做成柔性的,为此,输出轴内的后套齿做成具有较大弹性的双层结构。

由于低压涡轮转子有滚珠轴承承受轴向力,所以低压涡轮轴简单地插入到输出轴中即可,而不需用螺帽等拧紧,这样大大地方便了装拆工作。