轴承支承结构及航空发动机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种轴承支承结构及航空发动机，其中轴承支承结构包括连接件、用于支承设置在发动机转子上的第一轴承的第一支承壁和第二支承壁，第一支承壁上设有第一安装孔，连接件穿过第一安装孔来实现第一支承壁与第二支承壁的连接，第一安装孔内设有限位结构，限位结构能够在第一支承壁或第二支承壁受到比预设作用力大的作用力时失效，以增大对连接件在第一安装孔内连接位置的约束范围。本实用新型专利技术通过设置限位结构，既能降低第一轴承的支承刚度，降低转子的界转速，减少从风扇转子传递到中介机匣的不平衡载荷，又能提供一定的约束，减小第二轴承处的应力集中现象。

【技术实现步骤摘要】
轴承支承结构及航空发动机
本技术涉及发动机
，尤其涉及一种轴承支承结构及航空发动机。
技术介绍
典型涡扇发动机的低压转子一般包括风扇、增压级、低压涡轮和转轴等，其中低压转子由多个轴承支承，将涡轮产生的力和力矩传递到增压级和风扇。正常情况下，风扇、增压级和低压涡轮等各部件的重心所在直线与转轴重合。为保证临界转速的裕度，低压转子系统一般由三个轴承支承，其中1#轴承和2#轴承位于风扇转子附近，称为风扇轴承。风扇轴承通过支承结构将风扇转子连接到静子件中介机匣上，因此正常工作时，风扇轴承及其支承结构是风扇与中介机匣等固定结构间的传力部件。航空发动机运行过程中，风扇叶片由于外物吸入或疲劳等因素导致风扇叶片断裂或脱落，即FBO(FanBladeOff)。FBO事件发生后，风扇的重心会偏离低压转子的中心线。然而，由于轴承的限制，风扇仍绕低压转子的中心线转动。风扇绕偏离其重心的轴转动会激励低压转子系统产生一个或多个振荡模态，从而产生不平衡载荷。对于当前商用飞机上常用的大涵道比涡扇发动机，其风扇叶片半径长、质量大，FBO事件会导致风扇的重心与发动机的中心线不重合，引起巨大的不平衡载荷。由于轴承沿径向约束风扇轴，故FBO不平衡载荷主要通过轴承及其支承结构传递到中介机匣上，并进一步传递到安装节甚至飞机上。针对以上问题，通常有两种做法，一种是传统做法，通过增大发动机传力路径上各部件的结构强度，如转子支承结构、承力机匣、安装系统等，使其具有较高的应力裕度储备，以应对FBO载荷。然而，这会导致发动机重量增加，降低经济性，不利于提高发动机的工作效率。另一种是采用熔断设计，即通过有目的地将发动机中某些部件设计为牺牲单元，使其在FBO载荷下失效，一方面减少FBO事件产生的不平衡能量，另一方面改变传力路径，使FBO载荷重新分布，减少传递到关键部件的不平衡载荷，保护发动机的安全。比如，在距离风扇最近的1#轴承上设置可失效部件，所谓可失效部件是指机械性能薄弱的结构,能够在预定载荷(门槛值)作用下失效。FBO事件发生后，1#轴承支承锥壁上熔断部件失效，低压转子的临界转速下降，远小于工作转速，使低压转子处于超临界状态，绕轨运动半径减小，从而减小输入不平衡载荷；另一方面，熔断部件失效改变了FBO载荷向静子机匣传递的路径，使FBO载荷重新分布，有效保护发动机的安全。然而，常用的熔断设计中，一种是在1#轴承支承锥壁上采用局部打薄的锥壁结构，会使锥壁的加工非常困难；另一种是采用颈缩螺栓，但是颈缩螺栓需要设计安装边，进而对发动机造成外物损伤。以上熔断设计都是使1#轴承支承结构在FBO事件发生后完全断裂，完全失去承载能力，导致低压转子完全丧失了在1#轴承处的支承和约束。风扇转子完全失去在1#轴承支承处的约束，会增大风扇转子的摆动半径，容易使风扇轴在2#轴承处发生应力集中，为了缓解应力集中，需要在此处设计其它的机构，增大了设计难度。需要说明的是，公开于本技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种轴承支承结构及航空发动机，以解决现有技术中的轴承支承结构无法实现既能降低1#轴承的支承刚度，又能提供一定约束，减小2#轴承处的应力集中现象的问题。为实现上述目的，本技术提供了一种轴承支承结构，包括连接件、用于支承设置在发动机转子上的第一轴承的第一支承壁和第二支承壁，所述第一支承壁上设有第一安装孔，所述连接件穿过所述第一安装孔来实现所述第一支承壁与所述第二支承壁的连接，所述第一安装孔内设有限位结构，所述限位结构能够在所述连接件受到比预设作用力大的作用力时失效，所述限位结构失效后能够在使得所述连接件仍然穿设在所述第一安装孔内的前提下，增大对所述连接件在所述第一安装孔内连接位置的约束范围。进一步地，在所述连接件的作用下，所述限位结构能够发生形变或者断裂。进一步地，所述第一支承壁和所述第二支承壁相互搭接，所述连接件的安装方向与所述第一支承壁和所述第二支承壁的壁面大致垂直。进一步地，所述连接件设置在所述第二支承壁上或者所述连接件与所述第二支承壁一体成型；或者，所述第二支承壁上设有第二安装孔，所述连接件穿过所述第一安装孔和所述第二安装孔，且所述第二安装孔的孔壁的强度大于所述限位结构的强度。进一步地，所述第一安装孔包括与所述连接件的外轮廓和周向尺寸相同的第一孔和自所述第一孔延伸的第二孔，所述限位结构设置在所述第一孔和所述第二孔之间。进一步地，所述第一孔的两侧均设有所述第二孔。进一步地，所述第一孔的中心线和所述第二孔的中心线的连线与所述连接件的受力方向一致。进一步地，所述第一安装孔沿所述第一支承壁的周向布置有多个。进一步地，多个所述第一安装孔均匀布置。进一步地，所述限位结构为设置在所述第一孔和所述第二孔之间的凸块。为实现上述目的，本技术还提供了一种航空发动机，包括上述的轴承支承结构。基于上述技术方案，本技术通过在第一安装孔内设置限位结构，使得第一支承壁和第二支承壁之间的连接件在正常情况下可以通过限位结构紧固在第一安装孔内，而在连接件受到大于预设作用力的作用力时，比如发生FBO事件后，限位结构失效，在仍然穿设在第一安装孔内的前提下，连接件第一安装孔内的连接位置的约束范围增大，也就是说，连接件有一定的运动范围，这样既能降低第一轴承的支承刚度，从而降低低压转子的临界转速，减少从风扇转子传递到中介机匣的不平衡载荷，同时，由于连接件仍能能够起到连接第一支承壁和第二支承壁的作用，即没有使第一支承壁和第二支承壁完全断开，因此仍可以提供一定的约束，进而可以减小第二轴承处的应力集中现象。另外，该轴承支承结构的加工设计难度比较低，实用性更强。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为包含本技术轴承支承结构一个实施例的航空发动机的前端结构示意图。图2为本技术轴承支承结构一个实施例的结构示意图。图3为图2实施例的俯视图。图4为本技术轴承支承结构一个实施例中第一安装孔的结构示意图。图5为本技术轴承支承结构一个实施例中限位结构失效前的结构示意图。图6为图5中部分结构的俯视图。图7为本技术轴承支承结构一个实施例中限位结构失效后的结构示意图。图8为图7中部分结构的俯视图。图中：1-轴向中心线，2-进气锥，3-第一轴承，4-第二轴承，5-风扇轴，6-风扇机匣，7-风扇叶片，8-增压级叶片，9-出口导叶，10-轴承支承结构，11-第一支承壁，12-第二支承壁，13-连接件，14-螺母，15-第一安装孔，151-第一孔，152-限位结构，153-第二孔，16-第二安装孔。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴承支承结构，其特征在于，包括连接件(13)、用于支承设置在发动机转子上的第一轴承(3)的第一支承壁(11)和第二支承壁(12)，所述第一支承壁(11)上设有第一安装孔(15)，所述连接件(13)穿过所述第一安装孔(15)来实现所述第一支承壁(11)与所述第二支承壁(12)的连接，所述第一安装孔(15)内设有限位结构(152)，所述限位结构(152)能够在所述连接件(13)受到比预设作用力大的作用力时失效，所述限位结构(152)失效后能够在使得所述连接件(13)仍然穿设在所述第一安装孔(15)内的前提下，增大对所述连接件(13)在所述第一安装孔(15)内连接位置的约束范围。

【技术特征摘要】
1.一种轴承支承结构，其特征在于，包括连接件(13)、用于支承设置在发动机转子上的第一轴承(3)的第一支承壁(11)和第二支承壁(12)，所述第一支承壁(11)上设有第一安装孔(15)，所述连接件(13)穿过所述第一安装孔(15)来实现所述第一支承壁(11)与所述第二支承壁(12)的连接，所述第一安装孔(15)内设有限位结构(152)，所述限位结构(152)能够在所述连接件(13)受到比预设作用力大的作用力时失效，所述限位结构(152)失效后能够在使得所述连接件(13)仍然穿设在所述第一安装孔(15)内的前提下，增大对所述连接件(13)在所述第一安装孔(15)内连接位置的约束范围。2.根据权利要求1所述的轴承支承结构，其特征在于，在所述连接件(13)的作用下，所述限位结构(152)能够发生形变或者断裂。3.根据权利要求1所述的轴承支承结构，其特征在于，所述第一支承壁(11)和所述第二支承壁(12)相互搭接，所述连接件(13)的安装方向与所述第一支承壁(11)和所述第二支承壁(12)的壁面大致垂直。4.根据权利要求1所述的轴承支承结构，其特征在于，所述连接件(13)设置在所述第二支承壁(12)上或者所述连接件(13)与所述第二支承壁(12)一体成型；或者，所述第二支承壁(12)上设有第...

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