燃氣渦輪發動機風扇驅動齒輪系統的扭矩框架襯套布置的制作方法
【專利摘要】一種用于燃氣渦輪發動機的風扇驅動齒輪系統包括支撐周向布置的齒輪的托架。扭矩框架具有周向布置的指狀物并且每個指狀物包括具有孔軸線的孔。襯套布置在每個孔中并且提供孔口。至少一個襯套具有與孔軸線錯開的襯套軸線。銷設置在孔口中并且將托架固定到扭矩框架。
【專利說明】燃氣渦輪發動機風扇驅動齒輪系統的扭矩框架襯套布置
【技術領域】
[0001]本公開涉及例如用于燃氣渦輪發動機的風扇驅動齒輪系統的扭矩框架襯套布置。
【背景技術】
[0002]一種類型的周轉齒輪系包括支撐多個周向布置的居間齒輪(例如，星齒輪)的托架。居間齒輪與位于中心的太陽齒輪和圍繞居間齒輪的齒圈互相嚙合。在一種類型的構型中，扭矩框架用來相對于另一個結構支撐托架，該結構可為固定的或旋轉的。
[0003]扭矩框架包括多個軸向延伸的指狀物。孔可提供在每個指狀物中，其接納將托架固定到扭矩框架的銷。在一些應用中，希望在孔中使用襯套，該襯套接納銷。襯套孔口與孔同軸。孔和襯套被機加工成非常嚴格的公差。
【發明內容】
[0004]在一個示例性實施例中，用于燃氣渦輪發動機的風扇驅動齒輪系統包括支撐周向布置的齒輪的托架。扭矩框架具有周向布置的指狀物。每個指狀物包括具有孔軸線的孔。襯套布置在每個孔中并提供孔口。至少一個襯套具有與孔軸線錯開的襯套軸線。銷設置在孔口中并且將托架固定到扭矩框架。
[0005]在上述任一者的另一個實施例中，襯套相對于孔布置在期望位置。
[0006]在上述任一者的另一個實施例中，襯套包括具有外徑的主體并且凸緣從主體徑向向外延伸。凸緣包括保持期望位置的定位特征。
[0007]在上述任一者的另一個實施例中，定位特征包括對應于至少一個離散位置的至少一個凹口。
[0008]在上述任一者的另一個實施例中，凸緣包括提供對應于多個離散位置的多個凹口的扇形周邊。
[0009]在上述任一者的另一個實施例中，保持銷支撐在指狀物上并且被凹口接納以保持期望位置。
[0010]在上述任一者的另一個實施例中，保持銷包括布置在相對端部之間的項圈。指狀物包括具有孔洞的凹陷部。端部中的一個接納在孔洞中并且項圈布置在凹陷部中。
[0011]在上述任一者的另一個實施例中，凸緣布置在項圈上方并且襯套被捕獲在托架的開口內。
[0012]在上述任一者的另一個實施例中，襯套軸線在公共平面內彼此對齊。主體具有外徑，所述外徑提供主體軸線，并且凸緣從主體徑向向外延伸至周邊。孔口延伸穿過主體和凸緣并且提供內徑，所述內徑具有襯套軸線。
[0013]在上述任一者的另一個實施例中，風扇驅動齒輪系統包括太陽齒輪。星齒輪由托架支撐并且齒圈圍繞星齒輪。星齒輪與太陽齒輪和齒圈互相嚙合。
[0014]在一個示例性實施例中，燃氣渦輪發動機包括風扇部。渦輪部經由齒輪傳動架構聯接到風扇部。齒輪傳動架構包括支撐周向布置的齒輪的托架。扭矩框架具有周向布置的指狀物，每個指狀物包括具有孔軸線的孔。襯套布置在每個孔中并且提供孔口。至少一個襯套具有與孔軸線錯開的襯套軸線。銷設置在孔口中并且將托架固定到扭矩框架。
[0015]在上述任一者的另一個實施例中，燃氣渦輪發動機包括太陽齒輪。星齒輪由托架支撐并且齒圈圍繞星齒輪。星齒輪與太陽齒輪和齒圈互相嚙合。
[0016]在上述任一者的另一個實施例中，風扇部包括聯接到齒圈的風扇。渦輪部包括高壓渦輪部和低壓渦輪部，并且低速轉軸支撐低壓渦輪部且聯接到星齒輪。扭矩框架接地到靜態結構。
[0017]在上述任一者的另一個實施例中，襯套軸線在公共平面內彼此對齊。
[0018]在一個示例性實施例中，用于周轉齒輪系扭矩框架的襯套包括主體，所述主體具有外徑，提供主體軸線，并且凸緣從主體徑向向外延伸至周邊。孔口延伸穿過主體和凸緣并且提供內徑，具有襯套軸線。主體軸線和襯套軸線彼此錯開。至少一個凹口提供在對應于期望角位置的周邊中。
[0019]在上述任一者的另一個實施例中，凸緣包括提供對應于多個離散位置的多個凹口的扇形周邊。離散位置中的一個提供期望角位置。
[0020]在一個示例性實施例中，組裝周轉齒輪系的方法包括以下步驟:將偏心襯套插入扭矩框架指狀物的孔中；選擇襯套；將襯套相對于孔布置到期望位置；以及相對于孔固定襯套。
[0021]在上述任一者的另一個實施例中，組裝的方法包括以下步驟:將托架相對于扭矩框架指狀物定位；以及將銷安裝到襯套中以便將托架固定到扭矩框架指狀物。
[0022]在上述任一者的另一個實施例中，襯套包括接納銷的孔口并且提供襯套軸線，并且布置步驟包括將多個周向布置的襯套的襯套軸線定位在公共平面內。
[0023]在上述任一者的另一個實施例中，組裝的方法包括以下步驟:從具有不同偏移量的一組襯套中選擇襯套；以及插入所選擇的襯套。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]當結合附圖考慮時，可通過參考下面的詳細描述進一步理解本公開，在附圖中:
圖1示意性地示出燃氣渦輪發動機實施例。
[0025]圖2是由扭矩框架支撐的示例性周轉齒輪系的示意圖。
[0026]圖3是圖2所示的齒輪系的局部剖視圖。
[0027]圖4是示例性扭矩框架的透視圖。
[0028]圖5A是安裝了示例性襯套的扭矩框架指狀物的透視圖。
[0029]圖5B是圖5A所示的扭矩框架和襯套的分解圖。
[0030]圖6是安裝在扭矩框架指狀物中的另一個示例性襯套的透視圖。
[0031]圖7是圖5A和5B所示的襯套的側視圖。
【具體實施方式】
[0032]圖1示意性地示出燃氣渦輪發動機20。燃氣渦輪發動機20是如本文所公開的兩轉軸渦輪風扇，其通常并入有風扇部22、壓縮機部24、燃燒器部26和渦輪部28。除其它系統或特征外，備選的發動機可能包括增強器部(未示出)。風扇部22沿著旁通流動路徑B驅動空氣，而壓縮機部24沿著核心流動路徑C驅動空氣，以便壓縮和連通到燃燒器部26中然后膨脹通過渦輪部28。雖然在所公開的非限制實施例中描繪為渦輪風扇燃氣渦輪發動機，但是應當理解，本文所描述的概念不限于與渦輪風扇一起使用，因為教導可應用于包括三轉軸架構的其它類型的渦輪發動機。
[0033]發動機20通常包括低速轉軸30和高速轉軸32，低速轉軸30和高速轉軸32安裝用于相對于發動機靜態結構36經由若干軸承系統38繞發動機中心縱向軸線A旋轉。應當理解，在各種位置處的各種軸承系統38可替代地或備選地提供。
[0034]低速轉軸30通常包括內軸40，內軸40使風扇42、低壓(或第一)壓縮機部44和低壓(或第一)渦輪部46互連。內軸40通過齒輪傳動架構48連接到風扇42以便以比低速轉軸30低的速度驅動風扇42。高速轉軸32包括外軸50，外軸50使高壓(或第二 )壓縮機部52和高壓(或第二 )渦輪部54互連。燃燒器56布置在高壓壓縮機52和高壓渦輪54之間。發動機靜態結構36的中渦輪框架57通常布置在高壓渦輪54和低壓渦輪46之間。中渦輪框架57支撐渦輪部28中的一個或多個軸承系統38。內軸40和外軸50是同軸的并且經由軸承系統38繞發動機中心縱向軸線A旋轉，軸線A與它們的縱向軸線共線。如本文所用，“高壓”壓縮機或渦輪比對應的“低壓”壓縮機或渦輪經受更高的壓力。
[0035]核心空氣流C由低壓壓縮機44、然后高壓壓縮機52壓縮，在燃燒器56中與燃料混合并燃燒，然后膨脹通過高壓渦輪54和低壓渦輪46。中渦輪框架57包括處于核心空氣流路徑中的翼型件59。渦輪46、54響應于膨脹而旋轉地驅動相應的低速轉軸30和高速轉軸32。
[0036]在一個示例中，發動機20是高旁通的齒輪傳動飛行器發動機。在另一個示例中，發動機20旁通比大于約六(6)，而示例性實施例大于十(10)，齒輪傳動架構48為諸如星齒輪系統或其它齒輪系統的周轉齒輪系且具有大于約2.3的齒輪減速比，并且低壓渦輪46具有大于約5的壓力比。在一個所公開的實施例中，發動機20旁通比大于約十(10:1)，風扇直徑顯著大于低壓壓縮機44的直徑，并且低壓渦輪46具有大于約5:1的壓力比。低壓渦輪46壓力比是在低壓渦輪46的入口之前測量的壓力相對于在排氣噴嘴之前的低壓渦輪46的出口處的壓力的關系。然而，應當理解，以上的參數僅僅是齒輪傳動架構發動機的一個實施例的示例，并且本發明適用于包括直接驅動渦輪風扇的其它燃氣渦輪發動機。
[0037]由于高旁通比，顯著量的推力由旁通路徑B提供。發動機20的風扇部22被設計用于特定的飛行條件，通常以約0.8馬赫和在約35，000英尺處巡航。在發動機處于其最佳燃料消耗量(也稱為“桶巡航單位推力燃料消耗量(‘TSFC’)”)的情況下，0.8馬赫和35，OOOft的飛行條件是在該最小點處每小時燃燒的燃料磅質量除以發動機產生的推力磅力的行業標準參數。“風扇壓力比”是單獨跨過風扇葉片而不跨過風扇出口引導靜葉(“FEGV”)系統的壓力比。如根據一個非限制性實施例在本文中所公開的低風扇壓力比小于約1.45。“低校正的風扇翼梢速度”是單位為英尺/秒的實際風扇翼梢速度除以[(Tambientdeg R) / 518.7) ~0.5]的行業標準溫度校正。如根據一個非限制性實施例在本文中所公開的“低校正的風扇翼梢速度”小于約1150英尺/秒。
[0038]參見圖2和3，齒輪傳動架構48包括聯接到內軸40的太陽齒輪60。星齒輪62繞太陽齒輪60周向布置并且與其互相嚙合。齒圈64圍繞星齒輪62并且與其互相嚙合。齒圈64聯接到風扇42。示出的齒輪構型是示例性的，并且應當理解，可使用其它布置，例如差動或行星周轉構型。
[0039]星齒輪62由固定到扭矩框架68的托架66支撐。托架66包括多個周向布置的開口 67，開口 67接納圖4所示的扭矩框架68的指狀物78。指狀物78包括具有孔軸線73的孔72，孔72分別接納偏心的襯套74。銷70接納在襯套74的孔口 80中并且穿過托架66中的對應的孔洞，如圖3所示。襯套74捕獲在托架66的開口 67內。
[0040]參見圖5A、5B和7，襯套74包括主體76。凸緣82從主體76的一側徑向向外延伸。凸緣82提供具有對應于定位特征的至少一個凹口 86的周邊84。指狀物78包括具有孔洞96的凹陷部88。保持銷90包括由項圈94分離的相對端部92。一端92接納在孔洞96中，并且項圈94接納在凹陷部88中。在一個示例中，項圈94與指狀物78的外表面齊平，并且項圈94被捕獲在凸緣82的下方。
[0041]主體76包括外徑98，外徑98提供與孔軸線73共軸的主體軸線102。在一個示例中，外徑98壓力配合到孔72中。孔口 80包括提供襯套軸線104的內徑100。襯套軸線104具有距主體軸線102的偏移量O。
[0042]希望在公共平面P內提供襯套軸線104，以提供托架66到扭矩框架68的所需對齊和通過銷70的附接。難以在公共平面P內機加工具有孔軸線73的孔72。因此，偏心孔口 80允許襯套軸線104放置在期望位置，例如所需的軸向和周向位置。在一個示例中，可存在具有不同偏移量O的多組襯套。在齒輪架構48的組裝期間，制造商可選擇具有所需偏移量O的襯套74以在平面P內放置襯套軸線104。
[0043]具有孔口 180的另一個示例性襯套174在圖6中示出。周邊184包括提供多個凹口 186的扇形邊緣106。凹口 186中的一個提供離散位置，其將襯套174定位在期望位置。保持銷90由凸緣182中的凹口 186中的一個接納，以相對于指狀物78保持襯套174的期望角位置。因此，襯套174還可用來沿周向方向以及軸向方向調整襯套軸線102。
[0044]襯套74、174可用來修理或返工不合格的扭矩框架。除了具有偏心于扭矩框架指狀物孔72的襯套孔76之外，在扭矩框架指狀物孔72由于制造誤差、磨損、或修理/返工而尺寸過大時，可提供尺寸過大的襯套直徑76以建立或重新建立與扭矩框架指狀物孔72的緊密配合。
[0045]雖然已公開了示例性實施例，但是本領域的普通技術人員將認識到某些修改將落在權利要求書的范圍內。為此，應該研究以下權利要求書以確定其它們的真實范圍和內容。
【權利要求】
1.一種用于燃氣潤輪發動機的風扇驅動齒輪系統，包括: 托架，其支撐周向布置的齒輪； 扭矩框架，其具有周向布置的指狀物，每個指狀物包括具有孔軸線的孔； 襯套，其布置在每個孔中并且提供孔口，至少一個襯套具有與所述孔軸線錯開的襯套軸線；以及 銷，其設置在所述孔口中并且將所述托架固定到所述扭矩框架。
2.根據權利要求1所述的風扇驅動齒輪系統，其中，所述襯套相對于所述孔布置在期望位置。
3.根據權利要求2所述的風扇驅動齒輪系統，其中，所述襯套包括具有外徑的主體，并且凸緣從所述主體徑向向外延伸，所述凸緣包括保持所述期望位置的定位特征。
4.根據權利要求3所述的風扇驅動齒輪系統，其中，所述定位特征包括對應于至少一個離散位置的至少一個凹口。
5.根據權利要求4所述的風扇驅動齒輪系統，其中，所述凸緣包括扇形周邊，其提供對應于多個離散位置的多個凹口。
6.根據權利要求4所述的風扇驅動齒輪系統，包括保持銷，所述保持銷支撐在所述指狀物上并且由所述凹口接納以保持所述期望位置。
7.根據權利要求6所述的風扇驅動齒輪系統，其中，所述保持銷包括布置在相對端部之間的項圈，所述指狀物包括具有孔洞的凹陷部，所述端部中的一個接納在所述孔洞中并且所述項圈布置在所述凹陷部中。
8.根據權利要求7所述的風扇驅動齒輪系統，其中，所述凸緣布置成跨過所述項圈，并且所述襯套被捕獲在所述托架的開口內。
9.根據權利要求1所述的風扇驅動齒輪系統，其中，所述襯套軸線在公共平面內彼此對齊，主體具有外徑，其提供主體軸線，并且凸緣從所述主體徑向向外延伸至周邊，孔口延伸穿過所述主體和所述凸緣并且提供內徑，其具有襯套軸線。
10.根據權利要求1所述的風扇驅動齒輪系統，包括太陽齒輪、由所述托架支撐的星齒輪、和圍繞所述星齒輪的齒圈，所述星齒輪與所述太陽齒輪和所述齒圈互相嚙合。
11.一種燃氣渦輪發動機，包括: 風扇部； 渦輪部，其經由齒輪傳動架構聯接到所述風扇部，所述齒輪傳動架構包括: 托架，其支撐周向布置的齒輪； 扭矩框架，其具有周向布置的指狀物，每個指狀物包括具有孔軸線的孔； 襯套，其布置在每個孔中并且提供孔口，至少一個襯套具有與所述孔軸線錯開的襯套軸線；以及 銷，其設置在所述孔口中并且將所述托架固定到所述扭矩框架。
12.根據權利要求11所述的燃氣渦輪發動機，包括太陽齒輪、由所述托架支撐的星齒輪、和圍繞所述星齒輪的齒圈，所述星齒輪與所述太陽齒輪和所述齒圈互相嚙合。
13.根據權利要求12所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述風扇部包括聯接到所述齒圈的風扇，并且所述渦輪部包括高壓渦輪部和低壓渦輪部，并且低速轉軸支撐所述低壓渦輪部并聯接到所述星齒輪，所述扭矩框架接地到靜態結構。
14.根據權利要求11所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述襯套軸線在公共平面內彼此對齊。
15.一種用于周轉齒輪系扭矩框架的襯套，包括: 主體，所述主體具有外徑，其提供主體軸線；以及 凸緣，其從所述主體徑向向外延伸至周邊，孔口延伸穿過所述主體和所述凸緣并且提供內徑，其具有襯套軸線，所述主體軸線和襯套軸線彼此錯開，至少一個凹口提供在對應于期望角位置的所述周邊中。
16.根據權利要求15所述的襯套，其中，所述凸緣包括提供對應于多個離散位置的多個凹口的扇形周邊，所述離散位置中的一個提供所述期望角位置。
17.—種組裝周轉齒輪系的方法，包括以下步驟: 將偏心襯套插入扭矩框架指狀物的孔中； 選擇襯套； 將所述襯套相對于所述孔布置到期望位置；以及 相對于所述孔固定所述襯套。
18.根據權利要求17所述的方法，包括以下步驟:將托架相對于所述扭矩框架指狀物定位；以及將銷安裝到所述襯套中以將所述托架固定到所述扭矩框架指狀物。
19.根據權利要求18所述的方法，其中，襯套包括接納所述銷且提供襯套軸線的孔口，并且布置步驟包括將多個周向布置的襯套的襯套軸線定位在公共平面內。
20.根據權利要求17所述的方法，包括以下步驟:從具有不同偏移量的一組襯套中選擇襯套；以及插入所選擇的襯套。
【文檔編號】F02C3/00GK104204459SQ201380016856
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月20日 優先權日:2012年3月26日
【發明者】J.B.科芬, R.E.多蒙科斯, S.莎馬 申請人:聯合工藝公司