一种多工质氦气压气机主轴结构制造技术

本发明专利技术公开了一种多工质氦气压气机主轴结构，其包括压气机轴、涡轮轴及芯轴，压气机轴后端面上开第一凹槽，涡轮轴前端嵌入第一凹槽内，压气机轴中心开芯轴孔，涡轮轴前端面上开第二凹槽，芯轴后端嵌入第二凹槽内，前端由芯轴孔穿出。本发明专利技术可有效降低氦压气机转子临界转速的数值，大幅减少跨越临界转速时响应的能量值；通过分段轴和柔性套齿连接结构，扩宽了对转静子零部件加工误差及装配累积误差的容许程度。许程度。许程度。

【技术实现步骤摘要】
一种多工质氦气压气机主轴结构


[0001]本专利技术属于高超声速吸气式组合发动机
，涉及一种基于柔性套齿连接的多工质氦气压气机主轴结构，适用于长跨度、多支点、高压比的高速旋转机构。

技术介绍

[0002]在高超声速吸气式组合发动机领域，使用更高效的热力循环以扩宽涡轮发动机工作包线是目前组合发动机领域采用的最为有效的手段。在高效的热力循环过程中，高性能的增压环节是闭式循环系统中重要的组成部分。
[0003]根据热力循环的具体要求，该增压环节选用了多种工质——高热熔比的氦气作为闭式循环工质，高温燃气作为高速旋转机构动力源。基于高压比的要求和氦气难压缩的特性，该旋转机构具有多支点、长跨度和高转速的特点。

技术实现思路

[0004](一)专利技术目的
[0005]本专利技术的目的是：提供一种多工质氦气压气机主轴结构，能够满足多支点、长跨度和高转速的氦气压气机正常运转。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种多工质氦气压气机主轴结构，其包括压气机轴、涡轮轴及芯轴，压气机轴后端面上开第一凹槽，涡轮轴前端嵌入第一凹槽内，压气机轴中心开芯轴孔，涡轮轴前端面上开第二凹槽，芯轴后端嵌入第二凹槽内，前端由芯轴孔穿出。
[0008]其中，所述涡轮轴前端外周面设置柔性齿套，涡轮轴通过内花键与压气机轴传扭。
[0009]其中，所述涡轮轴前端外周面上设置圆柱面，圆柱面位于柔性齿套后部，通过圆柱面与压气机轴定心，通过芯轴与压气机轴拉紧进行轴向定位。
[0010]其中，所述压气机轴上，前中支点跨距为500mm。
[0011]其中，所述压气机轴和涡轮轴上，中后支点跨距为300mm。
[0012]其中，所述压气机轴上，前支点刚度为5E+06N/m。
[0013]其中，所述压气机轴上，中支点刚度为8E+07N/m。
[0014]其中，所述涡轮轴上，后支点刚度为5E+06N/m。
[0015]其中，所述涡轮轴上，内花键齿数为28，内花键模数为1，内花键压力角为30
°
。
[0016]其中，所述压气机轴和涡轮轴之间定位面配合公差为H7/g6。
[0017](三)有益效果
[0018]上述技术方案所提供的多工质氦气压气机主轴结构，可有效降低氦压气机转子临界转速的数值，大幅减少跨越临界转速时响应的能量值；通过分段轴和柔性套齿连接结构，扩宽了对转静子零部件加工误差及装配累积误差的容许程度。
附图说明
[0019]图1为轴中部柔性套齿连接处结构；
[0020]图2为支点位置及整轴结构。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。
[0022]多工质氦气压气机达到工作转速区间需跨越多阶临界转速，包括摆头、平动等振型，对零部件加工精度和装配精度要求极高。
[0023]参照图1和图2所示，本实施例多工质氦气压气机主轴结构包括压气机轴、涡轮轴及芯轴，压气机轴后端面上开第一凹槽，涡轮轴前端嵌入第一凹槽内，压气机轴中心开芯轴孔，涡轮轴前端面上开第二凹槽，芯轴后端嵌入第二凹槽内，前端由芯轴孔穿出。
[0024]涡轮轴前端外周面设置柔性齿套，涡轮轴通过内花键与压气机轴传扭。涡轮轴前端外周面上设置圆柱面，圆柱面位于柔性齿套后部，通过圆柱面与压气机轴定心，通过芯轴与压气机轴拉紧进行轴向定位。
[0025]在满足压气机总体结构要求的基础上，通过选取合适的结构参数，包括前、中、后三支点位置和跨距、各支点支撑刚度，柔性套齿参数，达到降低工作转速区间之下的各阶临界转速数值、提高对零部件加工误差和装配误差的容许程度。
[0026]本结构中关键参数主要包括支点跨距、支撑刚度，主轴分段位置及柔性套齿参数。需根据总体要求初步选定支点跨距及各支点支撑刚度范围，进行几轮转子动力学仿真计算迭代后，选定主轴分段位置及柔性套齿参数(包括内花键参数、定位面轴向长度及轴孔配合公差)，目标临界转速区间较工作转速区间有足够的安全裕度，一般按
±
2000rpm考虑。
[0027]本结构中几个关键参数选取如下表
[0028]前中支点跨距中后支点跨距前支点刚度中支点刚度后支点刚度500mm300mm5E+06N/m8E+07N/m5E+06N/m内花键齿数内花键模数内花键压力角定位面配合公差 28130
°
H7/g6 [0029]以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多工质氦气压气机主轴结构，其特征在于，包括压气机轴、涡轮轴及芯轴，压气机轴后端面上开第一凹槽，涡轮轴前端嵌入第一凹槽内，压气机轴中心开芯轴孔，涡轮轴前端面上开第二凹槽，芯轴后端嵌入第二凹槽内，前端由芯轴孔穿出。2.如权利要求1所述的多工质氦气压气机主轴结构，其特征在于，所述涡轮轴前端外周面设置柔性齿套，涡轮轴通过内花键与压气机轴传扭。3.如权利要求2所述的多工质氦气压气机主轴结构，其特征在于，所述涡轮轴前端外周面上设置圆柱面，圆柱面位于柔性齿套后部，通过圆柱面与压气机轴定心，通过芯轴与压气机轴拉紧进行轴向定位。4.如权利要求3所述的多工质氦气压气机主轴结构，其特征在于，所述压气机轴上，前中支点跨距为500mm。5.如权利要求4所述的多工质氦气压气机主轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴狄，高春晖，刘阳，牛军，马同玲，
申请(专利权)人：北京动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：