CN111322157B - 行星架和组装行星架的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明题为“行星架和组装行星架的方法”。本文公开了用于周转齿轮箱的行星架，该行星架包括：被布置用于支撑该周转齿轮箱的多个齿轮的单件行星架主体；以及位于该行星架主体的壁中的开口；其中：在该行星架主体的位于与该行星架主体的纵向轴线正交的平面中的横截面中，以及在沿着该行星架主体的不包括该开口的纵向位置处，该行星架主体是基本上环形的；并且该开口被布置成使得该行星架主体被布置用于支撑的齿轮能够完全穿过该开口。
Description
技术领域
本公开涉及用于周转齿轮箱的行星架。公开了一种新的行星架，该新的行星架允许齿轮通过行星架的侧壁加载到该行星架中，同时保持行星架的良好结构完整性。
发明内容
根据第一方面，提供了一种用于周转齿轮箱的行星架，该行星架包括：单件行星架主体，该单件行星架主体被布置用于支撑该周转齿轮箱的多个齿轮；以及位于该行星架主体的壁中的开口；其中：在该行星架主体的位于与该行星架主体的纵向轴线正交的平面中的横截面中，以及在沿着该行星架主体的不包括该开口的纵向位置处，该行星架主体是基本上环形的；并且该开口被布置成使得该行星架主体被布置用于支撑的齿轮能够完全穿过该开口。
在第一方面，该行星架还可包括盖板；其中该盖板能够附接到该行星架主体；并且该盖板被布置成在其附接到该行星架主体时至少部分地封闭开口，使得该行星架主体被布置用于支撑的该齿轮不能完全穿过该开口。
在第一方面，该盖板可被布置成当其附接到该行星架主体时完全地封闭开口。
在第一方面，该盖板可包括孔；并且该孔可被布置成使得齿轮可部分地但不完全地穿过该孔。
在第一方面，在该行星架主体的位于与该行星架主体的纵向轴线正交的平面中的横截面中，以及在沿着该行星架主体的包括该开口的纵向位置处：该开口的周向长度可使得该开口略大于穿过该开口所需的最大齿轮直径；并且该开口的纵向长度可略大于穿过该开口所需的最大齿轮纵向长度。
在第一方面，在该行星架主体的壁中可存在多个开口；并且该开口可被布置成使得该行星架主体被布置用于支撑的齿轮能够完全穿过该开口。
根据第二方面，提供了一种周转齿轮箱部件，该周转齿轮箱部件包括：根据第一方面的行星架；以及由该行星架主体支撑的齿轮；其中该齿轮包括太阳齿轮和一个或多个行星齿轮。
在第二方面，至少该太阳齿轮可以是双螺旋齿轮。
在第二方面，至少该太阳齿轮可以是人字齿轮。
在第二方面，可存在三个或更多个行星齿轮。
根据第三方面，提供了一种包括根据第二方面的周转齿轮箱部件的周转齿轮箱，其中该周转齿轮箱按恒星、行星或差动构型来布置。
根据第四方面，提供了一种用于飞行器的气体涡轮引擎，该气体涡轮引擎包括：引擎核心，该引擎核心包括涡轮、压缩机和将该涡轮连接到该压缩机的芯轴；风扇，该风扇位于引擎核心的上游，该风扇包括多个风扇叶片；以及齿轮箱，该齿轮箱接收来自芯轴的输入并将驱动输出至风扇，以便以比芯轴低的旋转速度来驱动该风扇，其中该齿轮箱包括根据第二方面的周转齿轮箱部件，并且可选地，该齿轮箱为根据第三方面的周转齿轮箱。
在第四方面，该涡轮可以是第一涡轮，该压缩机可以是第一压缩机，并且该芯轴可以是第一芯轴；该引擎核心还可包括第二涡轮、第二压缩机和将第二涡轮连接到第二压缩机的第二芯轴；并且该第二涡轮、该第二压缩机和该第二芯轴可被布置成以比第一芯轴高的旋转速度旋转。
根据第五方面，提供了一种组装根据第二方面的周转齿轮箱部件的方法，该方法包括：通过该开口将一个或多个行星齿轮***行星架主体中；以及在将该一个或多个行星齿轮***该行星架主体之后，通过该开口将该太阳齿轮***该行星架主体中。
该方法还可包括将盖板附接到该行星架主体以便完全地或部分地覆盖该开口。
该方法还可包括：在将太阳齿轮***该行星架主体之后并且在将盖板附接到该行星架主体之前，将一个或多个另外的行星齿轮通过该开口***该行星架主体中。
如本文其他地方所述，本公开可涉及气体涡轮引擎。此类气体涡轮引擎可包括引擎核心，该引擎核心包括涡轮、燃烧器、压缩机和将该涡轮连接到该压缩机的芯轴。此类气体涡轮引擎可包括位于引擎核心的上游的(具有风扇叶片的)风扇。
本公开的布置结构可以特别但并非排他地有益于经由齿轮箱驱动的风扇。因此，该气体涡轮引擎可包括齿轮箱，该齿轮箱接收来自芯轴的输入并将驱动输出至风扇，以便以比芯轴低的旋转速度来驱动风扇。至齿轮箱的输入可直接来自芯轴或者间接地来自芯轴，例如经由正齿轮轴和/或齿轮。芯轴可将涡轮和压缩机刚性地连接，使得涡轮和压缩机以相同的速度旋转(其中，风扇以更低的速度旋转)。
如本文所述和/或所要求保护的气体涡轮引擎可具有任何合适的通用架构。例如，气体涡轮引擎可具有将涡轮和压缩机连接的任何所需数量的轴，例如一个轴、两个轴或三个轴。仅以举例的方式，连接到芯轴的涡轮可以是第一涡轮，连接到芯轴的压缩机可以是第一压缩机，并且芯轴可以是第一芯轴。该引擎核心还可包括第二涡轮、第二压缩机和将第二涡轮连接到第二压缩机的第二芯轴。该第二涡轮、该第二压缩机和该第二芯轴可被布置成以比第一芯轴高的旋转速度旋转。
在此类布置结构中，第二压缩机可轴向定位在第一压缩机的下游。该第二压缩机可被布置成(例如直接接收，例如经由大致环形的管道)从第一压缩机接收流。
齿轮箱可被布置成由被构造成(例如在使用中)以最低旋转速度旋转的芯轴(例如上述示例中的第一芯轴)来驱动。例如，该齿轮箱可被布置成仅由被构造成(例如在使用中)以最低旋转速度旋转的芯轴(例如，在上面的示例中，仅第一芯轴，而不是第二芯轴)来驱动。另选地，该齿轮箱可被布置成由任何一个或多个轴驱动，该任何一个或多个轴例如为上述示例中的第一轴和/或第二轴。
该齿轮箱为减速齿轮箱(因为风扇的输出比来自芯轴的输入的旋转速率低)。可以使用任何类型的齿轮箱。例如，齿轮箱可以是“行星式”或“恒星”齿轮箱，如本文别处更详细地描述。该齿轮箱可以具有任何期望的减速比(定义为输入轴的旋转速度除以输出轴的旋转速度)，例如大于2.5，例如在3至4.2的范围内，例如，大约或至少为3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1或4.2。例如，齿轮传动比可以介于前一句中的任何两个值之间。较高的齿轮传动比可能更适合“行星”式齿轮箱。在一些布置结构中，该齿轮传动比可在这些范围之外。
在如本文所述和/或所要求保护的任何气体涡轮引擎中，燃烧器可被轴向设置在风扇和一个或多个压缩机的下游。例如，在提供第二压缩机的情况下，燃烧器可直接位于第二压缩机的下游(例如在其出口处)。以另一个示例的方式，在提供第二涡轮的情况下，可将燃烧器出口处的流提供至第二涡轮的入口。该燃烧器可设置在一个或多个涡轮的上游。
该压缩机或每个压缩机(例如，如上所述的第一压缩机和第二压缩机)可包括任何数量的级，例如多个级。每一级可包括一排转子叶片和一排定子轮叶，该排定子轮叶可为可变定子轮叶(因为该排定子轮叶的入射角可以是可变的)。该排转子叶片和该排定子轮叶可彼此轴向偏移。
该涡轮或每个涡轮(例如，如上所述的第一涡轮和第二涡轮)可包括任何数量的级，例如多个级。每一级可包括一排转子叶片和一排定子轮叶。该排转子叶片和该排定子轮叶可彼此轴向偏移。
每个风扇叶片可被限定为具有径向跨度，该径向跨度从径向内部气体洗涤位置或0％跨度位置处的根部(或毂部)延伸到100％跨度位置处的尖端。该毂部处的风扇叶片的半径与尖端处的风扇叶片的半径的比率可小于(或大约为)以下中的任何一个：0.4、0.39、0.38、0.37、0.36、0.35、0.34、0.33、0.32、0.31、0.3、0.29、0.28、0.27、0.26或0.25。该毂部处的风扇叶片的半径与尖端处的风扇叶片的半径的比率可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内(即，这些值可形成上限或下限)。这些比率通常可称为毂部-尖端比率。毂部处的半径和尖端处的半径都可以在叶片的前缘(或轴向最前)部分处测量。当然，毂部-尖端比率指的是风扇叶片的气体洗涤部分，即径向地在任何平台外部的部分。
可在引擎中心线和风扇叶片的前缘处的尖端之间测量该风扇的半径。风扇直径(可能只是风扇半径的两倍)可大于(或大约为)以下中的任何一个：250cm(约100英寸)、260cm、270cm(约105英寸)、280cm(约110英寸)、290cm(约115英寸)、300cm(约120英寸)、310cm、320cm(约125英寸)、330cm(约130英寸)、340cm(约135英寸)、350cm、360cm(约140英寸)、370cm(约145英寸)、380cm(约150英寸)或390cm(约155英寸)。风扇直径可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内(即，这些值可形成上限或下限)。
风扇的旋转速度可以在使用中变化。一般来讲，对于具有较大直径的风扇，旋转速度较低。仅以非限制性示例的方式，风扇在巡航条件下的旋转速度可小于2500rpm，例如小于2300rpm。仅以另外的非限制性示例的方式，对于风扇直径在250cm至300cm(例如，250cm至280cm)范围内的引擎，在巡航条件下风扇的旋转速度可在1700rpm至2500rpm的范围内，例如在1800rpm至2300rpm的范围内，例如在1900rpm至2100rpm的范围内。仅以另外的非限制性示例的方式，对于风扇直径在320cm至380cm范围内的引擎，在巡航条件下风扇的旋转速度可在1200rpm至2000rpm的范围内，例如在1300rpm至1800rpm的范围内、例如在1400rpm至1600rpm的范围内。
在使用气体涡轮引擎时，(具有相关联的风扇叶片的)风扇围绕旋转轴线旋转。该旋转导致风扇叶片的尖端以速度U尖端移动。风扇叶片13对流所做的功导致流的焓升dH。风扇尖端负载可被定义为dH/U尖端 2，其中dH是跨风扇的焓升(例如1-D平均焓升)，并且U尖端是风扇尖端的(平移)速度，例如在尖端的前缘处(可被定义为前缘处的风扇尖端半径乘以角速度)。在巡航条件下的风扇尖端负载可大于(或大约为)以下中的任何一个：0.3、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39或0.4(本段中的所有单位为Jkg-1K-1/(ms-1)2)。风扇尖端负载可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内(即，这些值可形成上限或下限)。
根据本公开的气体涡轮引擎可具有任何期望的旁路比率，其中该旁路比率被定义为在巡航条件下穿过旁路管道的流的质量流率与穿过核心的流的质量流率的比率。在一些布置结构中，该旁路比率可大于(或大约为)以下中的任何一者：10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5或20。该旁路比率可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内(即，这些值可形成上限或下限)。该旁路管道可以是基本上环形的。该旁路管道可位于引擎核心的径向外侧。旁路管道的径向外表面可以由短舱和/或风扇壳体限定。
本文中描述和/或要求保护的气体涡轮引擎的总压力比可被定义为风扇上游的滞止压力与最高压力压缩机出口处的滞止压力(进入燃烧器之前)之比。以非限制性示例的方式，如本文所述和/或所要求保护的气体涡轮引擎在巡航时的总压力比可大于(或大约为)以下中的任何一个：35、40、45、50、55、60、65、70、75。总压力比可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内(即，这些值可形成上限或下限)。
引擎的比推力可被定义为引擎的净推力除以穿过引擎的总质量流量。在巡航条件下，本文中描述和/或要求保护的引擎的比推力可小于(或大约为)以下中的任何一个：110Nkg-1s、105Nkg-1s、100Nkg-1s、95Nkg-1s、90Nkg-1s、85Nkg-1s或80Nkg-1s。比推力可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内(即，这些值可形成上限或下限)。与传统的气体涡轮引擎相比，此类引擎可能特别高效。
如本文所述和/或所要求保护的气体涡轮引擎可具有任何期望的最大推力。仅以非限制性示例的方式，如本文所述和/或受权利要求书保护的气体涡轮可产生至少为(或大约为)以下中的任何一者的最大推力：160kN、170kN、180kN、190kN、200kN、250kN、300kN、350kN、400kN、450kN、500kN或550kN。最大推力可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内(即，这些值可形成上限或下限)。上面提到的推力可为在标准大气条件下、在海平面处、加上15℃(环境压力101.3kPa，温度30℃)、引擎静止时的最大净推力。
在使用中，高压涡轮的入口处的流的温度可能特别高。该温度，可被称为TET，可在燃烧器的出口处测量，例如紧接在可被称为喷嘴导向轮叶的第一涡轮轮叶的上游。在巡航时，该TET可至少为(或大约为)以下中的任何一者：1400K、1450K、1500K、1550K、1600K或1650K。巡航时的TET可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内(即，这些值可形成上限或下限)。引擎在使用时的最大TET可以是，例如，至少为(或大约为)以下中的任何一者：1700K、1750K、1800K、1850K、1900K、1950K或2000K。最大TET可在由前一句中的任意两个值界定的包含范围内(即，这些值可形成上限或下限)。可以例如在高推力条件下发生最大TET，例如在最大起飞(MTO)条件下发生最大TET。
本文中描述和/或要求保护的风扇叶片和/或风扇叶片的翼面部分可由任何合适的材料或材料组合来制造。例如，风扇叶片和/或翼面的至少一部分可至少部分地由复合材料来制造，该复合材料为例如金属基质复合材料和/或有机基质复合材料，诸如碳纤维。以另外的示例的方式，风扇叶片和/或翼面的至少一部分可以至少部分地由金属来制造，该金属为诸如基于钛的金属或铝基材料(诸如铝锂合金)或基于钢的材料。风扇叶片可包括使用不同材料制造的至少两个区域。例如，风扇叶片可具有保护性前缘，该保护性前缘可使用比叶片的其余部分更好地抵抗(例如，来自鸟类、冰或其他材料的)冲击的材料来制造。此类前缘可以例如使用钛或基于钛的合金来制造。因此，仅以举例的方式，该风扇叶片可具有碳纤维或具有带钛前缘的基于铝的主体(诸如铝锂合金)。
如本文所述和/或所要求保护的风扇可包括中央部分，风扇叶片可从该中央部分例如沿径向方向延伸。该风扇叶片可以任何期望的方式附接到中央部分。例如，每个风扇叶片可包括固定件，该固定件可与毂部(或盘状部)中的对应狭槽接合。仅以举例的方式，此类固定件可以是燕尾形式的，其可以***和/或接合毂部/盘状部中对应的狭槽，以便将风扇叶片固定到毂部/盘状部。以另外的示例的方式，该风扇叶片可与中央部分一体地形成。此类布置结构可被称为整体叶盘或整体叶环。可使用任何合适的方法来制造此类整体叶盘或整体叶环。例如，风扇叶片的至少一部分可由块状物来加工而成，以及/或者风扇叶片的至少部分可通过焊接(诸如线性摩擦焊接)来附接到毂部/盘状部。
本文中描述和/或要求保护的气体涡轮引擎可能或可能不设有可变面积喷嘴(VAN)。此类可变面积喷嘴可允许旁路管道的出口面积在使用中变化。本公开的一般原理可应用于具有或不具有VAN的引擎。
如本文所述和/或要求保护的气体涡轮的风扇可具有任何期望数量的风扇叶片，例如14、16、18、20、22、24或26个风扇叶片。
如本文所用，巡航条件可指气体涡轮引擎所附接的飞行器的巡航条件。此类巡航条件通常可被定义为巡航中期的条件，例如飞行器和/或引擎在爬升顶点和下降起点之间的中点(就时间和/或距离而言)处所经历的条件。
仅以举例的方式，巡航条件下的前进速度可为从0.7马赫至0.9马赫的范围内的任何点，例如0.75至0.85、例如0.76至0.84、例如0.77至0.83、例如0.78至0.82、例如0.79至0.81、例如大约0.8马赫、大约0.85马赫或0.8至0.85。这些范围内的任何单一速度可以是巡航条件。对于某些飞行器，巡航条件可能超出这些范围，例如低于0.7马赫或高于0.9马赫。
仅以举例的方式，巡航条件可对应于在以下范围内的高度处的标准大气条件：10000m至15000m，例如在10000m至12000m的范围内，例如在10400m至11600m(约38000英尺)的范围内，例如在10500m至11500m的范围内，例如在10600m至11400m的范围内，例如在10700m(约35000英尺)至11300m的范围内，例如在10800m至11200m的范围内，例如在10900m至11100m的范围内，例如大约11000m。巡航条件可对应于这些范围内的任何给定高度处的标准大气条件。
仅以举例的方式，巡航条件可对应于：前进马赫数为0.8；压力23000Pa；以及温度为-55℃。
如本文中任何地方所用，“巡航”或“巡航条件”可指空气动力学设计点。此类空气动力学设计点(或ADP)可对应于风扇被设计用于操作的条件(包括例如马赫数、环境条件和推力要求中的一者或多者)。例如，这可能指风扇(或气体涡轮引擎)被设计成具有最佳效率的条件。
在使用中，本文中描述和/或要求保护的气体涡轮引擎可在本文别处定义的巡航条件下操作。此类巡航条件可通过飞行器的巡航条件(例如，巡航中期条件)来确定，至少一个(例如2个或4个)气体涡轮引擎可以安装在该飞行器上以提供推进推力。
本领域的技术人员将理解，除非相互排斥，否则关于任何一个上述方面描述的特征或参数可应用于任何其他方面。此外，除非相互排斥，否则本文中描述的任何特征或参数可应用于任何方面以及/或者与本文中描述的任何其他特征或参数组合。
附图说明
现在将参考附图仅以举例的方式来描述实施方案，其中：
图1是气体涡轮引擎的截面侧视图；
图2是气体涡轮引擎的上游部分的特写截面侧视图；
图3是用于气体涡轮引擎的齿轮箱的局部剖视图；
图4示出了根据一个实施方案的行星架以及将齿轮***该行星架中；
图5示出了根据一个实施方案的行星架以及组装有行星架的齿轮；并且
图6为根据一个实施方案的组装周转齿轮箱部件的过程的流程图。
具体实施方式
现在将参考对应附图来讨论本公开的方面和实施方案。其它方面和实施方案对于本领域的技术人员而言是显而易见的。
图1示出了具有主旋转轴线9的气体涡轮引擎10。引擎10包括进气口12和推进式风扇23，该推进式风扇23生成两股气流：核心气流A和旁路气流B。气体涡轮引擎10包括接收核心气流A的核心11。引擎核心11以轴流式串联包括低压压缩机14、高压压缩机15、燃烧设备16、高压涡轮机17、低压涡轮机19和核心排气喷嘴20。短舱21围绕气体涡轮引擎10并限定旁路管道22和旁路排气喷嘴18。旁路气流B流过旁路管道22。风扇23经由轴26和周转齿轮箱30附接到低压涡轮19并由该低压涡轮驱动。
在使用中，核心气流A由低压压缩机14加速和压缩，并被引导至高压压缩机15中以进行进一步的压缩。从高压压缩机15排出的压缩空气被引导至燃烧设备16中，在该燃烧设备中压缩空气与燃料混合，并且混合物被燃烧。然后，所得的热燃烧产物在通过核心排气喷嘴20排出之前通过高压涡轮17和低压涡轮19膨胀，从而驱动该高压涡轮17和该低压涡轮19以提供一些推进推力。高压涡轮17通过合适的互连轴27来驱动高压压缩机15。风扇23通常提供大部分推进推力。周转齿轮箱30是减速齿轮箱。
图2中示出了齿轮传动风扇气体涡轮引擎10的示例性布置结构。低压涡轮19(参见图1)驱动轴26，该轴26联接到周转齿轮布置结构30的太阳轮或太阳齿轮28。在太阳齿轮28的径向向外处并与该太阳齿轮相互啮合的是多个行星齿轮32，该多个行星齿轮通过行星架34联接在一起。行星架34约束行星齿轮32以同步地围绕太阳齿轮28进动，同时使每个行星齿轮32绕其自身轴线旋转。行星架34经由连杆36联接到风扇23，以便驱动该风扇围绕引擎轴线9旋转。在行星齿轮32的径向向外处并与该行星齿轮相互啮合的是齿圈或环形齿轮38，其经由连杆40联接到固定支撑结构24。
需注意，本文中使用的术语“低压涡轮”和“低压压缩机”可分别表示最低压力涡轮级和最低压力压缩机级(即，不包括风扇23)，和/或通过在引擎中具有最低旋转速度的互连轴26(即，不包括驱动风扇23的齿轮箱输出轴)连接在一起的涡轮级和压缩机级。在一些文献中，本文中提到的“低压涡轮”和“低压压缩机”可被另选地称为“中压涡轮”和“中压压缩机”。在使用此类另选命名的情况下，风扇23可被称为第一或最低压力的压缩级。
在图3中以举例的方式更详细地示出了周转齿轮箱30。太阳齿轮28、行星齿轮32和环形齿轮38中的每一者包括围绕其周边以用于与其他齿轮相互啮合的齿。然而，为清楚起见，图3中仅示出了齿的示例性部分。示出了四个行星齿轮32，但是对本领域的技术人员显而易见的是，可以在要求保护的发明的范围内提供更多或更少的行星齿轮32。行星式周转齿轮箱30的实际应用通常包括至少三个行星齿轮32。
在图2和图3中以举例的方式示出的周转齿轮箱30是行星式的，其中行星架34经由连杆36联接到输出轴，其中环形齿轮38被固定。然而，可使用任何其他合适类型的周转齿轮箱30。以另一个示例的方式，周转齿轮箱30可以是恒星布置结构，其中行星架34保持固定，允许环形齿轮(或齿圈)38旋转。在此类布置结构中，风扇23由环形齿轮38驱动。以另一个另选示例的方式，齿轮箱30可以是差速齿轮箱，其中环形齿轮38和行星架34均被允许旋转。
应当理解，图2和图3中所示的布置结构仅是示例性的，并且各种另选方案都在本公开的范围内。仅以举例的方式，可使用任何合适的布置结构来将齿轮箱30定位在引擎10中和/或用于将齿轮箱30连接到引擎10。以另一个示例的方式，齿轮箱30与引擎10的其他部件(诸如输入轴26、输出轴和固定结构24)之间的连接件(诸如图2示例中的连杆36、40)可具有任何期望程度的刚度或柔性。以另一个示例的方式，可使用引擎的旋转部件和固定部件之间(例如，在来自齿轮箱的输入轴和输出轴与固定结构诸如齿轮箱壳体之间)的轴承的任何合适的布置结构，并且本公开不限于图2的示例性布置结构。例如，在齿轮箱30具有恒星布置结构(如上所述)的情况下，技术人员将容易理解，输出连杆和支撑连杆以及轴承位置的布置结构通常不同于图2中以举例的方式示出的布置结构。
因此，本公开延伸到具有齿轮箱类型(例如恒星或行星齿轮)、支撑结构、输入和输出轴布置结构以及轴承位置中的任何布置结构的气体涡轮引擎。
可选地，齿轮箱可驱动附加的和/或另选的部件(例如，中压压缩机和/或增压压缩机)。
本公开可应用的其他气体涡轮引擎可具有另选配置。例如，此类引擎可具有另选数量的压缩机和/或涡轮和/或另选数量的互连轴。以另外的示例的方式，图1中所示的气体涡轮引擎具有分流喷嘴18、20，这意味着穿过旁路管道22的流具有自己的喷嘴18，该喷嘴与核心排气喷嘴20分开并沿径向位于该核心排气喷嘴的外部。然而，这不是限制性的，并且本公开的任何方面也可应用于如下引擎，在该引擎中，穿过旁路管道22的流和穿过核心11的流在可被称为混流喷嘴的单个喷嘴之前(或上游)混合或组合。一个或两个喷嘴(无论是混合的还是分流的)可具有固定的或可变的面积。虽然所描述的示例涉及涡轮风扇引擎，但是本公开可应用于例如任何类型的气体涡轮引擎，诸如开放式转子(其中风扇级未被短舱围绕)或例如涡轮螺旋桨引擎。
气体涡轮引擎10的几何形状及其部件由传统的轴系限定，包括轴向(与旋转轴线9对准)、径向(在图1中从下到上的方向)和周向(垂直于图1视图中的页面)。轴向、径向和周向相互垂直。
图3示出了太阳齿轮28、多个行星齿轮32、行星架34和环形齿轮38组成的周转齿轮箱部件。有多种已知的技术用于组装行星架及其齿轮，使得行星齿轮和太阳齿轮正确地定位在行星架中。已知使用包括多个部件的行星架。然而，该多个部件需要彼此附接，这增加了制造成本，并且附接点在行星架中是潜在的弱点。另一种已知的技术是通过行星架的端部来安装齿轮。然而，如果难以接近行星架的端部，则这使组装过程复杂化。此外，当齿轮是端部加载的时，仅当太阳齿轮的齿和行星齿轮的齿之间的凹槽均线性地布置成单个螺旋或布置成平行于太阳齿轮的旋转轴线时，才可能使太阳齿轮与行星齿轮啮合。
实施方案提供了一种新的行星架34，该行星架允许改进的技术以用于将行星架34与其齿轮组装在一起。
根据实施方案的行星架34可包括单件行星架主体。因此，即使行星架34被制造具有大直径时，行星架34的结构完整性也具有良好的结构完整性。
行星架34在行星架主体的壁中具有开口41。该开口41足够大以使得支撑在行星架主体中的所有齿轮完全穿过开口41。
开口41的形状可与来自支撑在行星架主体中的所有行星齿轮32和太阳齿轮28中的最大齿轮的外轮廓相同，并且略大于该外轮廓。也就是说，在该行星架主体的位于与该行星架主体的纵向轴线正交的平面中的横截面中，以及在沿着该行星架主体的包括该开口41的纵向位置处：该开口41的周向长度可使得该开口41略大于穿过该开口41所需的最大齿轮直径；并且该开口41的纵向长度可略大于穿过该开口41所需的最大齿轮纵向长度。
行星架主体具有良好的结构完整性，因为除了开口41形成的位置之外，沿行星架主体的长度为实心且基本上环形的结构。也就是说，在该行星架主体的位于与该行星架主体的纵向轴线正交的平面中的横截面中，以及在沿着该行星架主体的不包括该开口41的纵向位置处，该行星架主体是基本上环形的。通过在行星架主体的壁中形成开口41而引起的结构完整性的任何降低可通过使开口41不显著大于待穿过该开口41的所有齿轮所需的开口而最小化。
图4示出了根据一个实施方案的行星架34以及将齿轮***该行星架的行星架主体中。
行星架34与行星齿轮32A、32B和32C以及太阳齿轮28组装在一起。为了将行星架34与行星齿轮组装在一起，首先通过开口41将行星齿轮32A***行星架34中并移动到其在行星架主体中的预期位置。然后，通过开口41将行星齿轮32B***行星架34中并移动到其在行星架主体中的预期位置。然后，通过开口41将将太阳齿轮28***行星架34中并移动到其在行星架主体中的预期位置。最后，通过开口41将行星齿轮32C***行星架34中并移动到其在行星架主体中的预期位置。
这种***齿轮的技术允许齿轮容易地定位和啮合在一起。该齿轮可具有任何啮合布置结构。例如，该啮合布置结构可为双螺旋的。如图4所示，太阳齿轮28可为具有螺旋结构的双螺旋，该螺旋结构具有相反的旋向。具有此类啮合布置结构的齿轮可被称为人字齿轮。该齿轮的侧面加载允许使用作为人字齿轮的太阳齿轮28和行星齿轮32。利用经由行星架的端部***齿轮的已知技术，将作为人字齿轮的太阳齿轮28***行星架中以及使该太阳齿轮28与行星齿轮32正确地啮合是不可能的。
行星架主体在其壁中具有间隙，该间隙为用于行星齿轮32的穿通孔。行星齿轮32的一部分穿过其突出的每个穿通孔不足以大到使整个行星齿轮32穿过。在图4中，行星架主体的壁中的开口41具有与行星齿轮32C的穿通孔相同的位置。
实施方案还包括开口41，该开口与行星齿轮32所需的穿通孔分开。图5示出了根据另一个实施方案的行星架34以及组装有行星架34的齿轮。
图5中所示的实施方案示出了行星架主体的壁中的开口41的多个可能的位置。开口41可位于与行星齿轮32的部件穿过其突出的穿通孔不同的位置。另选地，开口41可位于与行星齿轮32的部件穿过其突出的穿通孔相同的位置。
可存在多于一个的开口41。通过提供多于一个的开口41，当存在多于三个的行星齿轮时，更容易将所有行星齿轮32***行星架中。例如，可存在五个行星齿轮32和两个开口41。除此之外或另选地，行星架34可被设计成具有比用于支撑行星齿轮32中的每个行星齿轮所需空间略大的空间。这将允许行星齿轮32在行星齿轮32位于它们的主轴上之前从它们在行星架34中的预期位置进行一些轴向和/或侧向运动。当将行星齿轮32和太阳齿轮28***行星架34中时，齿轮的附加的可能运动可允许齿轮经过彼此而它们的齿不会碰撞，从而使齿轮容易地***行星架中。例如，行星架可组装有四个行星齿轮32和太阳齿轮28并仅具有一个开口41，该开口具有比用于支撑所提供的行星齿轮32中的每个行星齿轮所需空间略大的空间。
行星架34还可包括用于覆盖开口41的板51。在将所有齿轮***行星架主体中之后，板51可附接到行星架主体。当附接板51时，覆盖件可完全地封闭开口41，使得行星架34的结构完整性得以改善。当开口41被布置在与穿通孔相同的位置时，板51可仅部分地封闭开口41，使得开口41减小到穿通孔的尺寸。
板51可为可移除的，使得可容易地接近齿轮以进行替换、维护和检查。板51可被螺栓连接到行星架主体。板51可通过任何其他方式附接到行星架主体。例如，板51可被焊接到行星架主体。
板51可被设计成使得其具有与行星架主体的到板51的周向部件相同的刚度。
在其中齿轮能够穿过其***的行星架主体的壁中存在多个开口41的实施方案中，每个开口41可具有其自身的板51以用于完全或部分地覆盖开口41。
实施方案还包括板51和/或行星架主体，该行星架主体包括平衡带(balancingland)，该平衡带补偿由于在行星架主体的壁中形成开口41而引起的任何偏差。
尽管已参考开口41描述了实施方案，但可另选地将开口41视为狭槽，诸如加载狭槽或入口。
图6为根据一个实施方案的组装周转齿轮箱部件的过程的流程图。
在步骤601中，该过程开始。
在步骤603中，通过行星架34的行星架主体中的开口41将一个或多个行星齿轮***行星架主体中。
在步骤605中，通过开口41将太阳齿轮28***行星架主体中。
在步骤607中，该过程结束。
实施方案包括对如上所述的技术的多种修改和变型。具体地讲，不必要将所有齿轮通过开口41***行星架34中。可通过开口41将该齿轮中的一些齿轮***行星架34中，并且该齿轮中的其余齿轮可轴向地加载。例如，为了将行星架34与行星齿轮32组装在一起，可首先通过开口41将行星齿轮32A***行星架34中并移动到其在行星架主体中的预期位置。然后可通过开口41将行星齿轮32B***行星架34中并移动到其在行星架主体中的预期位置。然后可通过开口41将行星齿轮32C***行星架34中并移动到其在行星架主体中的预期位置。最后，可将太阳齿轮28轴向地***行星架34中。当齿轮具有线性啮合部时，可以轴向地***太阳齿轮28。
应当理解，本发明不限于上述实施方案，并且在不脱离本文中描述的概念的情况下可进行各种修改和改进。除非相互排斥，否则任何特征可以单独使用或与任何其他特征组合使用，并且本公开扩展到并包括本文中描述的一个或多个特征的所有组合和子组合。
Claims (16)
1.一种用于周转齿轮箱的行星架，所述行星架包括：
单件行星架主体，所述单件行星架主体被布置用于支撑所述周转齿轮箱的多个齿轮；和
开口，所述开口位于所述行星架主体的壁中；
其中：
在所述行星架主体的位于与所述行星架主体的纵向轴线正交的平面中的横截面中，以及在沿着所述行星架主体的不包括所述开口的纵向位置处，所述行星架主体是基本上环形的；并且
所述开口被布置成使得所述行星架主体被布置用于支撑的所述齿轮能够完全穿过所述开口；
所述行星架还包括盖板；
其中所述盖板能够附接到所述行星架主体；并且
所述盖板被布置成在其附接到所述行星架主体时至少部分地封闭开口，使得所述行星架主体被布置用于支撑的所述齿轮不能完全穿过所述开口。
2.根据权利要求1所述的行星架，其中所述盖板被布置成在其附接到所述行星架主体时完全地封闭开口。
3.根据权利要求1所述的行星架，其中：
所述盖板包括孔；并且
所述孔被布置成使得齿轮能够部分地但不完全地穿过所述孔。
4.根据任一前述权利要求所述的行星架，其中在所述行星架主体的位于与所述行星架主体的纵向轴线正交的平面中的横截面中，以及在沿着所述行星架主体的包括所述开口的纵向位置处：
所述开口的周向长度使得开口略大于穿过所述开口所需的最大齿轮直径；并且
所述开口的纵向长度略大于穿过所述开口所需的最大齿轮纵向长度。
5.根据前述权利要求1-3中任一项所述的行星架，其中在所述行星架主体的壁中存在多个开口；并且
所述开口被布置成使得所述行星架主体被布置用于支撑的所述齿轮能够完全穿过所述开口。
6.一种周转齿轮箱部件，所述周转齿轮箱部件包括：
根据任一前述权利要求所述的行星架；和
由所述行星架主体支撑的齿轮；
其中所述齿轮包括太阳齿轮和一个或多个行星齿轮。
7.根据权利要求6所述的周转齿轮箱部件，其中至少所述太阳齿轮为双螺旋齿轮。
8.根据权利要求7所述的周转齿轮箱部件，其中至少所述太阳齿轮为人字齿轮。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的周转齿轮箱部件，其中存在三个或更多个行星齿轮。
10.一种周转齿轮箱，所述周转齿轮箱包括根据权利要求6至9中任一项所述的周转齿轮箱部件，其中所述周转齿轮箱按恒星、行星或差动构型来布置。
11.一种用于飞行器的气体涡轮引擎，所述气体涡轮引擎包括：
引擎核心，所述引擎核心包括涡轮、压缩机和将所述涡轮连接到所述压缩机的芯轴；
风扇，所述风扇位于所述引擎核心的上游，所述风扇包括多个风扇叶片；和
齿轮箱，所述齿轮箱接收来自所述芯轴的输入并将驱动输出至所述风扇，以便以比所述芯轴低的旋转速度来驱动所述风扇，其中所述齿轮箱包括根据权利要求6至9中任一项所述的周转齿轮箱部件。
12.根据权利要求11所述的气体涡轮引擎，其中所述周转齿轮箱按恒星、行星或差动构型来布置。
13.根据权利要求11所述的气体涡轮引擎，其中：
所述涡轮是第一涡轮，所述压缩机是第一压缩机，并且所述芯轴是第一芯轴；
所述引擎核心还包括第二涡轮、第二压缩机和将所述第二涡轮连接到所述第二压缩机的第二芯轴；并且
所述第二涡轮机、所述第二压缩机和所述第二芯轴被布置成以比所述第一芯轴高的旋转速度旋转。
14.一种组装根据权利要求6至9中任一项所述的周转齿轮箱部件的方法，所述方法包括：
通过所述开口将一个或多个行星齿轮***所述行星架主体中；以及
在将所述一个或多个行星齿轮***所述行星架主体之后，通过所述开口将所述太阳齿轮***所述行星架主体中。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括将盖板附接到所述行星架主体以便完全或部分地覆盖所述开口。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
在将所述太阳齿轮***所述行星架主体之后并且在将所述盖板附接到所述行星架主体之前，将一个或多个另外的行星齿轮通过所述开口***所述行星架主体中。
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