Шарнирное шаровое устройство для подвески турбомашины к пилону или подвески оборудования к корпусу турбомашины

Изобретение относится к устройству для подвески турбомашины к пилону. Шаровое шарнирное устройство (10) для подвески турбомашины к пилону или подвески оборудования к корпусу турбомашины содержит тягу (12), конец которой несет шаровой шарнир (14), и встроен между двумя проушинами (16) обоймы (18). Шаровой шарнир (14) также содержит расточку (28) для прохода вала (30). Вал (30) содержит осевую расточку (31) для установки болта (60) для стягивания и осевого блокирования шарового шарнира (14). Шаровой шарнир (14) блокирован сжатием между втулкой (38) и кольцом (54), которое несет съемные средства (56) для осевого удержания кольца относительно обоймы в процессе операции демонтажа устройства. Изобретение снижает износ устройства. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к шарнирному шаровому устройству для подвески турбомашины к пилону или подвески оборудования к корпусу турбомашины.

СОСТОЯНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Турбомашина обычно подвешена к пилону с помощью «хомута», который закреплен на корпусе турбомашины на уровне его промежуточного кожуха. Этот хомут содержит обоймы, на которых шарнирно закреплены концы тяг, другие концы которых связаны со средствами подвески турбомашины к пилону. Каждая тяга обычно шарнирно соединена с обоймой с помощью шарнирного шарового устройства.

В существующем уровне техники каждая тяга имеет конец, несущий шаровой шарнир и который встроен между двумя проушинами обоймы, при этом шаровой шарнир содержит расточку для прохода вала, концы которого проходят в отверстия проушин, при этом вал содержит осевую расточку для установки болта крепления узла.

Обычно используемые устройства такого типа не всегда являются полностью удовлетворительными, в частности, когда хомут изготовлен из титана. Действительно, когда хомут изготовлен из титана, его обоймы являются весьма чувствительными к износу, который может быть вызван контактом и трением деталей устройства, а также заменой некоторых из этих деталей в процессе операций технического обслуживания. Кроме того, предпочтительно, чтобы шаровой шарнир был бы неподвижным в осевом направлении для увеличения его срока службы, что не всегда возможно в случае известных устройств.

В заявке ЕР-А1-1 568 903 шаровой шарнир и гайка стягивания болта шарнирного устройства опираются на проушину обоймы, что неприемлемо при использовании одной титановой обоймы, так как вращение шарового шарнира или гайки могут вызвать износ вследствие трения хомута.

В заявке ЕР-А1 – 2 068 229 шарнир аксиально не заблокирован, так как винт принимает упор в плечико болта. Кроме того, болт содержит кольцевую реборду, опирающуюся на одну из проушин обоймы, что вызывает риск износа при работе. Хотя было предложено установить пластину между ребордой и обоймой, эта пластина делает вал неподвижным во вращении, что является неблагоприятным. Действительно, блокирование вращения вала может вызвать концентрацию напряжений, что может привести к разрыву вала.

Задачей настоящего изобретения является простое, эффективное и экономичное решение упомянутых проблем.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача решается шарнирным шаровым устройством для подвески турбомашины к пилону или подвески оборудования к корпусу турбомашины, содержащим первый орган, конец которого несет шаровой шарнир, установленный между двумя проушинами второго органа, при этом шаровой шарнир содержит расточку для прохода вала, концы которого размещены во втулках, плотно установленных в отверстиях проушин, причем устройство содержит, кроме того, болт или гайку, взаимодействующие с валом для обеспечения стягивания и осевого блокирования шарового шарнира, отличающееся тем, что шаровой шарнир установлен сжатым между первой из упомянутых втулок и первым краем цилиндрического кольца, которое установлено вокруг части вала и во второй из упомянутых втулок, причем это кольцо воздействует на шаровой шарнир посредством затягивания болта или гайки и содержит на первом крае съемные средства осевого удержания кольца относительно второго органа в процессе операции демонтажа устройства.

В соответствии с изобретением кольцо надето на вал и вставлено внутрь второй втулки, причем кольцо установлено скольжением и прижато к шаровому шарниру с помощью болта для обеспечения осевой неподвижности шарового шарнира и увеличения, таким образом, срока его службы.

Когда устройство демонтируют, болт, вал и первый орган и его шаровой шарнир вынимают. Скользящее кольцо также может быть легко удалено. В процессе последующей сборки устройства может случиться, что оператор забудет установить скользящее кольцо, что при использовании вызвало бы сильный изгиб вала и проушин, что может привести к поломке устройства. Для исключения этой проблемы в настоящем изобретении предусмотрены средства осевого удержания кольца относительно второго органа, что позволяет сделать кольцо нетеряемым относительно второго органа.

Однако, в возможном случае, когда кольцо изношено и должно быть заменено при операции технического обслуживания, было бы необходимым извлечь втулку, в которую вставлено кольцо, для его удаления. Так как втулка установлена плотно в отверстии проушины, необходимо было бы ее разрушить последнюю для извлечения втулки, что потребовало бы необходимого восстановления краев отверстия проушины и привело бы к значительным затратам. Для решения этой проблемы средства осевого удержания кольца являются съемными, то есть в случае, когда кольцо должно быть заменено, средства удержания удаляются и кольцо извлекается путем осевого скольжения. Эти средства съемного удержания позволяют, кроме того, установить кольцо в отверстии перед или после монтажа втулки в этой проушине.

Предпочтительно, съемные средства осевого удержания содержат стопорное пружинное кольцо, съемно установленное на первом крае кольца и предназначенное для опоры на вторую из упомянутых втулок в случае отвинчивания болта. Это стопорное пружинное кольцо содержит, например, разрезное кольцо, которое размещено в наружной кольцевой канавке первого края кольца.

Вал может содержать осевую расточку для установки болта, головка которого предназначена для опоры на конец вала. В варианте вал жестко соединен с концом стержня с резьбой для навинчивания гайки, предназначенной для опоры на край кольца. В другом варианте вал содержит на конце резьбовое отверстие, в которое ввинчен болт, головка которого предназначена для осуществления опоры на край кольца.

Кольцо предпочтительно содержит на своем втором крае внутреннюю кольцевую реборду, внутренняя периферия которой предназначена для опоры головки болта или гайки.

Устройство содержит предпочтительно третью втулку, зажатую в отверстии проушины, в которой установлена первая втулка, причем первая и третья втулки коаксиальны и установлены одна за другой в отверстии проушины. Каждая из этих втулок содержит наружную кольцевую реборду для опоры на боковую поверхность проушины второго органа. Реборда первой втулки опирается на одну из боковых поверхностей проушины, а реборда третьей втулки опирается на противолежащую боковую поверхность этой проушины.

Эта третья втулка может быть вставлена между упомянутой боковой поверхностью проушины и наружной кольцевой ребордой вала, причем эта реборда аксиально воздействует на третью втулку путем затягивания болта или гайки, обеспечивая, таким образом, защиту второго органа, когда он выполнен из титана.

Первая и третья втулки могут быть отделены одна от другой осевым зазором.

Первый орган может являться тягой, а второй орган может быть обоймой, и наоборот.

Настоящее изобретение касается также турбомашины, такой как турбореактивный или турбовинтовой авиационный двигатель, отличающейся тем, что она оборудована, по меньшей мере, описанным выше устройством.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на единственный чертеж, который схематично представляет вид в осевом разрезе шарнирного шарового устройства по изобретению.

ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1 схематично представляет шарнирное шаровое устройство 10 для подвески турбомашины к пилону или подвески оборудования к корпусу турбомашины, при этом устройство содержит тягу 12, один конец которой несет шаровой шарнир 14 и установлен между двумя проушинами 16 обоймы 18.

В случае подвески турбомашины к пилону обойма 18 является частью хомута, который, предпочтительно, выполнен из титана. Обойма 18 представляет собой приемную часть и ее две проушины 16 являются плоскими и параллельными между собой, эти проушины 16 содержат коаксиальные отверстия 20, 22 с внутренними цилиндрическими стенками.

Тяга 12 соединена со средствами подвески к пилону и ее видимый на чертеже конец является плоским и содержит отверстие 24 с внутренней цилиндрической стенкой для установки кожуха 26, который вставлен в отверстие и внутренняя сферическая стенка которого удерживает шаровой шарнир 14, который может свободно вращаться в кожухе 26. Шаровой шарнир 14 содержит цилиндрическую расточку 28, в которой проходит вал 30 с цилиндрическим корпусом, концы которого проходят в отверстиях 20, 22 проушин 16.

Вал 30 является полым и содержит осевую расточку 31. Вал 30 содержит на одном из своих концов наружную кольцевую реборду 32, при этом его противолежащая концевая часть 34 имеет, по существу, форму усеченного конуса в представленном примере. Эта особая форма облегчает установку средств подвески турбомашины под пилоном. Эта установка осуществляется, в частности, поворотом бумерангов, соединенных с турбомашиной, и соединением соответствующей части со стороны пилона. Действительно, турбомашина установлена до крыла и средства подвески далее крепятся путем прохода через ось бумерангов на пилонной части. Часть вала в виде усеченного конуса позволяет осуществить установку узла.

В представленном примере две втулки 36, 38 плотно установлены в отверстии 20 одной из проушин 16 (левая втулка на чертеже). Эти втулки 36, 38 являются коаксиальными и, по существу, идентичными. Каждая из них имеет цилиндрический корпус, соединенный с края с наружной кольцевой ребордой 40, 42.

Втулка 36 вставлена в отверстие 20 с одного края (левого края) проушины 16 таким образом, что ее реборда 40 аксиально опирается на наружную боковую поверхность 44 проушины (внутренняя часть расположена со стороны шарового шарнира 14). Реборда 36 втулки в данном случае расположена между этой боковой стороной 44 и ребордой 32 вала.

Втулка 38 вставлена в отверстие 20 с противоположной стороны (с правой стороны) проушины 16 таким образом, что ее реборда 42 аксиально опирается на внутреннюю боковую поверхность 46 проушины. Реборда 42 втулки 38 в данном случае предназначена для осуществления упора в шаровой шарнир 14 для его осевого блокирования, как это будет далее описано более детально.

Втулки 36, 38 отделены одна от другой осевым зазором.

Другая втулка 48 плотно установлена в отверстии 22 другой проушины 16 обоймы, эта втулка 48 коаксиальна втулкам 36, 38 и также содержит цилиндрический корпус, связанный с одного края с наружной кольцевой ребордой 50. Втулка 48 вставлена в отверстие 22 со стороны проушины 16 (с правой стороны) так, что ее реборда 50 аксиально опирается на наружную боковую поверхность 52 проушины. Корпус втулки имеет длину или осевой размер, превышающий осевой размер отверстия 22 так, что ее свободный край выступает за внутреннюю поверхность 53 проушины 16.

Цилиндрическое кольцо 54 установлено во втулке 48 и на концевой части в форме усеченного конуса 34 вала, это кольцо имеет длину или осевой размер, превышающий осевой размер отверстия 22 и втулки 48 таким образом, чтобы в монтажном положении, представленном на чертеже, края кольца были бы расположены на расстоянии от проушины 16 и втулки 48.

Кольцо 54 содержит на крае, расположенном со стороны шарового шарнира 14, наружную кольцевую канавку для размещения разрезного кольца, образующего стопорное пружинное кольцо 56. Кольцо 54 на противоположном конце содержит внутреннюю кольцевую реборду 58, которая простирается параллельно концу вала 30 с другой стороны реборды 32. Внутренняя периферия этой реборды 58 образует отверстие, которое выровнено с расточкой 31 вала 30 для установки болта 60.

В представленном примере болт 60 вставлен в расточку 31 конца вала 30, содержащего наружную реборду 32, таким образом, чтобы его головка опиралась на этот конец. В этом положении свободный конец болта аксиально выходит из упомянутого отверстия кольца 54 и встречает гайку 62, которая предназначена для опоры на реборду 58 кольца.

Устройство 10 по изобретению может быть установлено следующим образом: втулка 48 плотно устанавливается в отверстие 22 проушины, например, путем горячей посадки или с помощью азота; втулки 36, 38 далее плотно устанавливаются в отверстие 20 проушины, например, путем горячей посадки или с помощью азота; кольцо 54 вставляется во втулку 48, затем стопорное пружинное кольцо 56 устанавливают в канавку кольца 54; конец тяги 12 вставляют между проушинами 16 обоймы 18, затем вал 30 устанавливают во втулки 36, 38, шаровой шарнир 14 и кольцо 54. Болт 60 вставляют в расточку 31 вала 30 и на свободный конец болта навинчивают гайку 62. Стягивание болта и гайки вызывает стягивание и осевое блокирование шарового шарнира 14 между втулкой 38 и кольцом 54.

В процессе демонтажа устройства 10 гайка 62 ослабляется и болт 60 и гайка 62 удаляются. Вал 30 вынимается, что освобождает шаровой шарнир 14 и тягу 12, которые также могут быть удалены. Кольцо 54 не может непроизвольно выйти из втулки 48, так как, хотя оно и установлено в ней скользящим, оно аксиально удерживается с одной стороны упором в стопорное пружинное кольцо 56 на свободном конце втулки 38 (вследствие того, что длина кольца 54 превышает расстояние между проушинами). Однако в случае, когда кольцо 54 должно быть удалено и заменено из-за износа, стопорное пружинное кольцо 56 может быть снято вручную или с помощью инструмента для удаления кольца осевым перемещением со стороны, противоположной втулкам 36, 38.

Это устройство 10 является особенно предпочтительным, так как при его использовании риски износа проушин 16 обоймы 18, в особенности, когда она выполнена из титана, весьма ограничены. Действительно, хотя вал 30 не блокирован при вращении, его вращение не рискует вызвать износ обоймы, так как втулки 36, 38 исключают непосредственный контакт вала с обоймой. Кроме того, втулка 48 защищает обойму кольца 54, которое может вращаться при использовании. Шаровой шарнир 14 не может тем более опираться на обойму.

Вариант воплощения по фиг. 2 отличается от описанного выше варианта в основном тем, что вал 30’ не содержит осевой расточки 31. Вал 30’ жестко соединен с резьбовым штоком 64, который связан с концом вала, расположенным со стороны кольца 54, причем этот резьбовой шток 64 проходит через отверстие, ограниченное ребордой 58 кольца 54, и принимает гайку 62, предназначенную для опоры на эту реборду 58.

Вариант воплощения по фиг. 3 отличается от варианта по фиг. 1, в основном, тем, что вал 30” не содержит больше осевой расточки 31. Этот вал 30” содержит резьбовое отверстие 31’, которое открывается на конце вала, расположенного со стороны кольца 54, и которое предназначено для ввинчивания болта 60’, который, естественно, имеет длину, меньшую ранее упомянутого болта 60, так что его головка может опираться на реборду 58 кольца 54.

1. Шаровое шарнирное устройство (10) для подвески турбомашины к пилону или подвески оборудования к корпусу турбомашины, содержащее первый орган (12), конец которого несет шаровой шарнир (14), и встроен между двумя проушинами (16) второго органа (18), при этом шаровой шарнир содержит расточку (28) для прохода вала (30), концы которого проходят во втулках (36, 38, 48), плотно установленных в отверстиях (20, 22) проушин, причем устройство дополнительно содержит болт (60, 60’) или гайку (62), взаимодействующую с валом для обеспечения стягивания и осевого блокирования шарового шарнира, отличающееся тем, что шаровой шарнир установлен зажатым между первой (38) из упомянутых втулок и первым концом цилиндрического кольца (54), которое расположено вокруг части вала и во второй (48) из упомянутых втулок, при этом кольцо прижато к шаровому шарниру болтом или гайкой и содержит на своем первом конце съемные средства (56) для осевого удержания кольца относительно второго органа в процессе операции демонтажа устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что съемные средства осевого удержания содержат стопорное пружинное кольцо (56), съемно установленное на первом конце кольца (54), предназначенное для опоры на вторую (48) из упомянутых втулок в случае, когда болт или гайка отвинчены.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что стопорное пружинное кольцо (56) содержит разрезное кольцо, которое размещено в наружной кольцевой канавке первого конца кольца (54).

4. Устройство по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что вал (30) содержит осевую расточку (31) для установки болта (60), головка которого предназначена для опоры на конец вала, или вал (30’) жестко соединен с концом резьбового стержня (64) для навинчивания гайки (62), предназначенной для опоры на конец кольца (54), или вал (30”) содержит на конце резьбовое отверстие (31’), в которое ввинчен болт (60”), головка которого предназначена для опоры на конец кольца.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцо (54) содержит на своем втором конце внутреннюю кольцевую реборду (58), на внутреннюю периферию которой опирается головка винта или гайка (62).

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит третью втулку (36), плотно установленную в отверстии (20) проушины (16), в котором установлена первая втулка (38), при этом первая и третья втулки коаксиальны и установлены одна за другой в отверстии проушины, причем каждая из этих втулок содержит наружную кольцевую реборду (40, 42) для опоры на боковую поверхность (44, 46) проушины второго органа.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что третья втулка (36) установлена между упомянутой боковой поверхностью (44) проушины (16) и наружной кольцевой ребордой (32) вала (30), эта реборда аксиально воздействует на третью втулку при завинчивании болта (60) или гайки (62).

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что первая и третья втулки (36, 38) отделены между собой осевым зазором.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первым органом является тяга (12), а вторым органом является обойма (18) и наоборот.

10. Турбомашина, такая как авиационный турбореактивный или турбовинтовой двигатель, отличающийся тем, что она снабжена, по меньшей мере, одним устройством по одному из пп.1-9.