涡喷发动机及其启动装置的制作方法

1.本发明涉及航空发动机设备技术领域，特别涉及一种涡喷发动机及其启动装置。


背景技术：

2.涡喷发动机作为航空发动机的一种，其中发动机的启动就是最重要的一环。
3.目前的启动装置一般分为两种：
4.第一种是基于刚性连接，在启动阶段提供初始的动力吸入空气，达到发动机怠速后启动装置不再工作，可以依靠转子的刚性连接带动启动装置进行发电等操作。但是，基于刚性连接的结构，易产生较大的动不平衡，引起振动、偏心等现象。
5.第二种是基于离合器设计，采用各种形式的可脱离离合器。但是，基于螺旋槽连接的离合器则会因离合器的螺旋槽设计无法在设计阶段迅速合理地寻找到合适曲线导致螺旋槽在旋转过程中遇到卡死或结构旋入或旋出时存在问题如无法收回等，结构问题导致离合器无法正常工作，影响涡喷发动机的运行。
6.因此，如何避免刚性连接的动不平衡，确保涡喷发动机的稳定运行，是本技术领域人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明提供了一种启动装置，以避免刚性连接的动不平衡，确保涡喷发动机的稳定运行。本发明还提供了一种涡喷发动机。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种启动装置，用于启动涡喷发动机，包括：
10.启动电机，所述启动电机具有驱动轴；
11.用于与所述涡喷发动机的发动机输入轴传动连接的第一连接件；
12.设置于所述启动电机与所述第一连接件之间的离合器，所述离合器包括外壳部件、第二连接件、弹簧件及轴向调节件；
13.其中，所述第二连接件及所述弹簧件位于所述外壳部件内，所述启动电机的主体相对于所述外壳部件固定；
14.所述启动电机的驱动轴与所述第二连接件连接，所述第二连接件与所述弹簧件连接，所述启动电机的驱动轴带动所述第二连接件转动实现所述弹簧件的径向扩张或径向收缩；
15.所述第一连接件与所述弹簧件能够通过所述弹簧件的径向扩张及径向收缩实现连接与分离；
16.所述轴向调节件能够调节所述离合器沿靠近及远离所述第一连接件的方向移动。
17.可选地，上述启动装置中，所述驱动轴的旋转方向与所述弹簧件的旋向相反，所述启动电机的驱动轴带动所述第二连接件转动实现所述弹簧件的径向扩张；
18.所述第一连接件与所述弹簧件能够通过所述弹簧件的径向扩张实现连接且能够
通过所述弹簧件的径向收缩实现分离。
19.可选地，上述启动装置中，所述驱动轴的旋转方向与所述弹簧件弹簧的旋向相同，所述启动电机的驱动轴带动所述第二连接件转动实现所述弹簧件的径向收缩；
20.所述第一连接件与所述弹簧件能够通过所述弹簧件的径向收缩实现连接且能够通过所述弹簧件的径向扩张实现分离。
21.可选地，上述启动装置中，所述弹簧件套设于所述第二连接件外侧，所述第二连接件与所述第二连接件过盈配合。
22.可选地，上述启动装置中，所述弹簧件远离所述第一连接件的一端与所述外壳部件的内壁相抵。
23.可选地，上述启动装置中，所述第一连接件朝向所述启动电机的端面具有环形配合槽，所述弹簧件靠近所述第一连接件的一端伸入所述环形配合槽；
24.在所述弹簧件的径向扩张状态下，所述弹簧件的外壁与所述环形配合槽的外侧壁相抵；在所述弹簧件的径向收缩状态下，所述弹簧件的外壁与所述环形配合槽的内侧壁相抵。
25.可选地，上述启动装置中，所述环形配合槽的内圈侧壁伸入所述弹簧件内部且形成定位凸起。
26.可选地，上述启动装置中，所述第一连接件具有用于限制其径向跳动的限制部件。
27.可选地，上述启动装置中，所述限制部件为磁铁，所述磁铁的中心线与所述第一连接件的中心线重合。
28.可选地，上述启动装置中，所述第一连接件具有内嵌凹槽，所述限制部件内嵌于所述内嵌凹槽中。
29.可选地，上述启动装置中，所述启动电机的驱动轴与所述第二连接件螺纹连接，所述驱动轴的螺纹方向与所述驱动轴的旋转方向相同。
30.可选地，上述启动装置中，所述轴向调节件包括：
31.与所述外壳部件固定的齿条部，所述齿条部的延伸方向与所述外壳部件的轴线方向平行；
32.与所述齿条部相配合的齿轮；
33.驱动所述齿轮转动的调节驱动装置。
34.本发明还提供了一种涡喷发动机，包括发动机输入轴，还包括如上述任一项所述的启动装置。
35.从上述的技术方案可以看出，本发明提供的启动装置，轴向调节件能够调节离合器沿靠近及远离第一连接件的方向移动，实现第一连接件与弹簧件的相对靠近及远离。在工作状态下，可以通过轴向调节件调节使得离合器靠近第一连接件，启动电机的驱动轴带动第二连接件转动实现弹簧件的径向扩张或径向收缩，通过弹簧件的径向变化使得第一连接件与弹簧件连接，进而带动第一连接件转动，从而将扭矩传递至涡喷发动机的发动机输入轴，启动涡喷发动机；当发动机输入轴及第一连接件的转速大于启动电机的驱动轴的转速后，由于启动电机的驱动轴的转动方向与发动机输入轴的转动方向相同，使得发动机输入轴与弹簧件之间的摩擦力对弹簧件实施反向的扭矩，从而使得弹簧件的径向变化，该径向变化与启动电机的驱动轴带动第二连接件转动实现弹簧件的径向变化相反，进而实现第
一连接件与弹簧件分离，实现超越功能，完成启动涡喷发动机的操作。在完成启动涡喷发动机的操作之后，启动装置处于非工作状态，为了避免弹簧件继续与第一连接件接触而造成摩擦损失及能量损失，通过轴向调节件调节使得离合器远离第一连接件，确保弹簧件与第一连接件分离。本发明实施例提供的启动装置，能够实现发动机输入轴的转速高于启动电机的驱动轴的转速时，实现第一连接件与弹簧件分离，结合轴向调节件实现离合器与第一连接件的分离，避免了刚性连接下产生的动不平衡，保证了涡喷发动机的稳定运行。
36.本发明还提供了一种涡喷发动机，包括发动机输入轴，还包括如上述任一种启动装置。由于上述启动装置具有上述技术效果，具有上述启动装置的涡喷发动机也应具有同样地技术效果，在此不再一一累述。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本发明实施例提供的启动装置的结构示意图；
39.图2为本发明实施例提供的启动装置的爆炸示意图。
具体实施方式
40.本发明公开了一种启动装置，以避免刚性连接的动不平衡，确保涡喷发动机的稳定运行。本发明还提供了一种涡喷发动机。
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
42.如图1及图2所示，本发明实施例提供了一种启动装置，用于启动涡喷发动机，包括启动电机1、第一连接件6及离合器。启动电机1具有驱动轴；第一连接件6用于与涡喷发动机的发动机输入轴传动连接；离合器设置于启动电机1与第一连接件6之间，离合器包括外壳部件2、第二连接件8、弹簧件3及轴向调节件。其中，第二连接件8及弹簧件3位于外壳部件2内，启动电机1的主体相对于外壳部件2固定；启动电机1的驱动轴与第二连接件8连接，第二连接件8与弹簧件3连接，启动电机1的驱动轴带动第二连接件8转动实现弹簧件3的径向扩张或径向收缩；第一连接件6与弹簧件3能够通过弹簧件3的径向扩张及径向收缩实现连接与分离；轴向调节件能够调节离合器沿靠近及远离第一连接件6的方向移动。
43.本发明实施例提供的启动装置，轴向调节件能够调节离合器沿靠近及远离第一连接件6的方向移动，实现第一连接件6与弹簧件3的相对靠近及远离。在工作状态下，可以通过轴向调节件调节使得离合器靠近第一连接件6，启动电机1的驱动轴带动第二连接件8转动实现弹簧件3的径向扩张或径向收缩，通过弹簧件3的径向变化使得第一连接件6与弹簧件3连接，进而带动第一连接件6转动，从而将扭矩传递至涡喷发动机的发动机输入轴，启动涡喷发动机；当发动机输入轴及第一连接件6的转速大于启动电机1的驱动轴的转速后，由
于启动电机1的驱动轴的转动方向与发动机输入轴的转动方向相同，使得发动机输入轴与弹簧件3之间的摩擦力对弹簧件3实施反向的扭矩，从而使得弹簧件3的径向变化，该径向变化与启动电机1的驱动轴带动第二连接件8转动实现弹簧件3的径向变化相反，进而实现第一连接件6与弹簧件3分离，实现超越功能，完成启动涡喷发动机的操作。在完成启动涡喷发动机的操作之后，启动装置处于非工作状态，为了避免弹簧件3继续与第一连接件6接触而造成摩擦损失及能量损失，通过轴向调节件调节使得离合器远离第一连接件6，确保弹簧件3与第一连接件6分离。本发明实施例提供的启动装置，能够实现发动机输入轴的转速高于启动电机1的驱动轴的转速时，实现第一连接件6与弹簧件3分离，结合轴向调节件实现离合器与第一连接件6的分离，避免了刚性连接下产生的动不平衡，保证了涡喷发动机的稳定运行。
44.并且，基于楔子滚珠或楔子弹簧结构的超越离合器在超过15000转后存在失效的情况。本发明实施例提供的启动装置应用于航空发动机启动阶段，能够显著提高发动机的启动转速，甚至可达20000转。并且，本发明实施例提供的启动装置尤其适用于小型涡喷发动机。
45.其中，启动电机1为旋转电机。当然，也可以采用其他输出扭矩(旋转运动)的设备代替启动电机1，在此不再一一累述。
46.在第一种实施例中，驱动轴的旋转方向与弹簧件3的旋向相反，启动电机1的驱动轴带动第二连接件8转动实现弹簧件3的径向扩张；第一连接件6与弹簧件3能够通过弹簧件3的径向扩张实现连接且能够通过弹簧件3的径向收缩实现分离。
47.即，弹簧件3与第二连接件8连接，通过启动电机1的驱动轴带动第二连接件8转动，由于驱动轴的旋转方向与弹簧件3弹簧的旋向相反，因此，通过弹簧件3与第二连接件8的连接使得弹簧件3在摩擦力和/或离心力作用下形成对应的扩张现象，使得弹簧件3径向扩张，而通过弹簧件3的径向扩张，实现第一连接件6与弹簧件3的连接。从而实现弹簧件3到第一连接件6的扭矩传递，再由第一连接件6(通过螺纹配合或其他链接方式)传递扭矩至发动机输入轴。当第一连接件6与发动机输入轴的转速超过启动电机1的转速时(达到涡喷发动机工作怠速)，由于发动机输入轴的转向与弹簧件3的旋向相同，通过第一连接件6与弹簧件3之间的摩擦力形成第一连接件6对弹簧件3的反向扭力传递，使得弹簧件3的径向收缩，从而超越启动电机1的驱动轴，实现离合器的超越功能，确保启动电机1与第一连接件6的分离。即，本实施例中的离合器为扩张型弹簧离合器。
48.在第二种实施例中，驱动轴的旋转方向与弹簧件3弹簧的旋向相同，启动电机1的驱动轴带动第二连接件8转动实现弹簧件3的径向收缩；第一连接件6与弹簧件3能够通过弹簧件3的径向收缩实现连接且能够通过弹簧件3的径向扩张实现分离。
49.即，弹簧件3与第二连接件8连接，通过启动电机1的驱动轴带动第二连接件8转动，由于驱动轴的旋转方向与弹簧件3弹簧的旋向相同，因此，通过弹簧件3与第二连接件8的连接使得弹簧件3在摩擦力作用下形成对应的收缩现象，使得弹簧件3径向收缩，而通过弹簧件3的径向收缩，实现第一连接件6与弹簧件3的连接。从而实现弹簧件3到第一连接件6的扭矩传递，再由第一连接件6(通过螺纹配合或其他链接方式)传递扭矩至发动机输入轴。当第一连接件6与发动机输入轴的转速超过启动电机1的转速时(达到涡喷发动机工作怠速)，由于发动机输入轴的转向与弹簧件3的旋向相同，通过第一连接件6与弹簧件3之间的摩擦力
形成第一连接件6对弹簧件3的反向扭力传递，使得弹簧件3的径向扩张，从而超越启动电机1的驱动轴，实现离合器的超越功能，确保启动电机1与第一连接件6的分离。即，本实施例中的离合器为收缩型弹簧离合器。
50.进一步地，弹簧件3套设于第二连接件8外侧，第二连接件8与第二连接件8过盈配合。因此，在第二种实施例中，通过弹簧件3的径向扩张，还能够实现弹簧件3与第二连接件8的分离，同样确保启动电机1与第一连接件6的分离。
51.优选地，弹簧件3远离第一连接件6的一端与外壳部件2的内壁相抵。
52.进一步地，第一连接件6朝向启动电机1的端面具有环形配合槽，弹簧件3靠近第一连接件6的一端伸入环形配合槽；在弹簧件3的径向扩张状态下，弹簧件3的外壁与环形配合槽的外侧壁相抵；在弹簧件3的径向收缩状态下，弹簧件3的外壁与环形配合槽的内侧壁相抵。通过上述设置，提高了弹簧件3与第一连接件6的配合稳定性。
53.进一步地，环形配合槽的内圈侧壁伸入弹簧件3内部且形成定位凸起。从而进一步提高弹簧件3与第一连接件6的配合稳定性。
54.为了提高传动稳定性，第一连接件6具有用于限制其径向跳动的限制部件7。
55.优选地，其特征在于，限制部件7为磁铁，磁铁的中心线与第一连接件6的中心线重合。限制部件7还可以为其他具有吸附功能的部件，在此不再一一累述且均在保护范围之内。
56.为了提高连接稳定性，便于组装，第一连接件6具有内嵌凹槽，限制部件7内嵌于内嵌凹槽中。
57.如图1及图2所示，启动电机1的驱动轴与第二连接件8螺纹连接，驱动轴的螺纹方向与驱动轴的旋转方向相同。当然，也可以通过焊接、卡扣连接或其他方式实现启动电机1的驱动轴与第二连接件8的连接。
58.进一步地，轴向调节件包括与外壳部件2固定的齿条部5、与齿条部5相配合的齿轮4及驱动齿轮4转动的调节驱动装置。齿条部5的延伸方向与外壳部件2的轴线方向平行。其中，外壳部件2与齿条部5通过焊接或胶接等方式固定连接。
59.本发明实施例还提供了一种涡喷发动机，包括发动机输入轴，还包括如上述任一种启动装置。由于上述启动装置具有上述技术效果，具有上述启动装置的涡喷发动机也应具有同样地技术效果，在此不再一一累述。
60.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
61.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。