CN114321142A - 一种rat传动轴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种RAT传动轴。由3D打印制造而成,整体呈空心薄壁圆筒结构;轴的轴身(3)两端均经锥形薄壁结构(1)与花键结构(2)连接。本发明解决了焊接连接可靠性低、轴体开槽产生应力集中以及轴体转动惯量大的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于航空应急能源技术领域,具体涉及一种RAT传动轴。
背景技术
冲压空气涡轮(RAT)为飞机应急能源装置,被誉为“飞机的最后一根救命稻草”。其功能为在飞机失去主动力与辅助动力的紧急情况下,利用飞机滑行速度,吸收相对气流的冲压能量,为飞机提供应急液压能或电能。RAT传动轴起到将RAT产品齿轮箱的动力传递到应急发电机或应急液压泵端的作用。CN201210115708.2公布的一种RAT传动轴通常由3个零件组合而成:两端的花键轴及中间薄壁圆筒轴,花键轴与薄壁圆筒轴通过焊接的形式连接。由于RAT工作过程经常会承受冲击载荷,焊接连接可靠性较低。US10295042B2公布了一种一体式RAT传动轴,该轴中间部位设计有4个圆周均布的槽,槽的形状包括矩形、半圆形、三角形。这种开槽轴自身转动惯量较大,且有应力集中,不利用使用。
发明内容
本发明的目的是:提供了一种RAT传动轴。本发明解决了焊接连接可靠性低、轴体开槽产生应力集中以及轴体转动惯量大的技术问题。
本发明的技术方案是:一种RAT传动轴,由3D打印制造而成,整体呈空心薄壁圆筒结构;轴的轴身两端均经锥形薄壁结构与花键结构连接。
前述的RAT传动轴中,锥形薄壁结构的锥角θ为55°~65°。
前述的RAT传动轴中,锥形薄壁结构的壁厚δ1与轴身的壁厚δ2的比值为1.15~1.25。
前述的RAT传动轴中,轴身外径D1与传动轴总长L的比值为0.1~0.15。
前述的RAT传动轴中,花键结构外径D2与轴身外径D1的比值为0.4~0.5。
前述的RAT传动轴中,零件毛坯由低碳钢或渗碳钢材质3D打印加工而成。
前述的RAT传动轴中,RAT传动轴进行动平衡校验时,校验转速为7000r/min~9000r/min,对需进行动平衡调整的RAT传动轴,采用磨削外径D1的方法调整。
前述的RAT传动轴中,花键结构进行渗碳淬火或渗氮处理。
本发明的优点是:
1、采用一体化结构,避免了多零件组合的连接可靠性低问题;
2、采用一体化结构、毛坯3D打印制造,避免了多零件组合加工工序;
3、采用一体化结构、毛坯3D打印制造,精加工阶段无需辅助工装,机械加工工艺性好;
4、轴体无开槽,不存在应力集中缺陷;
5、轴体为薄壁圆筒,转动惯量较小,较传统RAT传动轴转动惯量减小约20%;
6、轴体为薄壁圆筒,总重量较轻,较传统RAT传动轴转重量轻10%-20%;
7、采用两端细、中间粗的结构设计,整体抗弯、抗扭振能力强。
综上所述,本发明解决了焊接连接可靠性低、轴体开槽产生应力集中以及轴体转动惯量大的技术问题。
附图说明
图1是本发明的在RAT上的位置示意图;
图2是本发明的结构图;
图3是图2的剖视图。
附图标记:1-锥形薄壁结构、2-花键结构、3-轴身。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明,但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1。如图1-3所示,一种RAT传动轴,整体呈空心薄壁圆筒结构,轴的轴身3两端均经锥形薄壁结构1与花键结构2连接。RAT传动轴的一端与RAT齿轮箱通过花键连接,另外一端通过花键与应急发电机或应急液压泵端的动力输入端连接,起到将RAT产品齿轮箱的动力传递到应急发电机或应急液压泵端的作用。本发明采用薄壁结构,不仅能够实现减重,而且转动惯量小;同时圆柱形便于动平衡调整,同长度条件下抗弯矩能力更强。锥形薄壁结构1能够使应力平缓过渡。
锥形薄壁结构1的锥角θ为55°~65°。在该值范围内,更有利于应力过渡平滑度,不易产生应力集中问题。
锥形薄壁结构1的壁厚δ1与轴身3的壁厚δ2的比值为1.15~1.25。与θ协同配合,达到最佳应力平滑过渡,使轴身和锥形薄壁结构应力基本相等。
轴身3外径D1与传动轴总长L的比值为0.1~0.15。总长L约为500-600mm,该比值能够有效保证轴具有足够的抗弯、抗扭振能力。
花键结构2外径D2与轴身3外径D1的比值为0.4~0.5。与上两个参数协同配合保证应力均匀。
零件毛坯由低碳钢或渗碳钢材质3D打印加工而成。该材质可以保证RAT传动轴具有足够的耐疲劳强度、抗冲击韧性。
RAT传动轴进行动平衡校验时,校验转速为7000r/min~9000r/min,对需进行动平衡调整的RAT传动轴,采用磨削外径D1的方法调整。足够高的动平衡校验转速可以保证零件在使用过程中不会引起***的疲劳损伤,D1外径磨削可以方便动平衡工艺的实施。
零件机械加工完毕后,两端的花键结构2进行渗碳淬火或渗氮处理。经过表面处理后的花键,具备更良好的耐磨性。
Claims (8)
1.一种RAT传动轴,其特征在于,由3D打印制造而成,整体呈空心薄壁圆筒结构;轴的轴身(3)两端均经锥形薄壁结构(1)与花键结构(2)连接。
2.根据权利要求1所述的RAT传动轴,其特征在于,锥形薄壁结构(1)的锥角θ为55°~65°。
3.根据权利要求1所述的RAT传动轴,其特征在于,锥形薄壁结构(1)的壁厚δ1与轴身(3)的壁厚δ2的比值为1.15~1.25。
4.根据权利要求1所述的RAT传动轴,其特征在于,轴身(3)外径D1与传动轴总长L的比值为0.1~0.15。
5.根据权利要求1所述的RAT传动轴,其特征在于,花键结构(2)外径D2与轴身(3)外径D1的比值为0.4~0.5。
6.根据权利要求1所述的RAT传动轴,其特征在于,零件毛坯由低碳钢或渗碳钢材质3D打印加工而成。
7.根据权利要求1所述的RAT传动轴,其特征在于,RAT传动轴进行动平衡校验时,校验转速为7000r/min~9000r/min,对需进行动平衡调整的RAT传动轴,采用磨削外径D1的方法调整。
8.根据权利要求1所述的RAT传动轴,其特征在于,花键结构(2)进行渗碳淬火或渗氮处理。
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