CN106286701A - 一种具有金属橡胶的弹性环式阻尼器 - Google Patents

一种具有金属橡胶的弹性环式阻尼器 Download PDF

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田中梁
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
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Abstract

一种具有金属橡胶的弹性环式阻尼器，包括连接在滚动轴承外的弹性环，弹性环为薄壁圆筒结构，弹性环内壁和外壁分别设有规则矩形凸起的内凸台和外凸台，内凸台和外凸台分别沿弹性环周向均匀分布，每两个外凸台之间填充金属橡胶，金属橡胶由弹性环、外凸台、机壳和轴承法兰限位，弹性环刚度大、阻尼小，金属橡胶刚度小、阻尼大，弹性环和金属橡胶互相耦合作用，本发明可以在油气润滑、油雾润滑的滚动轴承支承的高速转子***中，调节***的支承刚度并抑制转子的振动，结构简单、便于装配。

Description

一种具有金属橡胶的弹性环式阻尼器
技术领域
本发明涉及高速转子***的弹性支承技术领域，具体涉及一种具有金属橡胶的弹性环式阻尼器。
背景技术
在现代高速旋转机械中，如航空发动机，燃气轮机，涡轮增压器等，转子常常工作在一阶临界转速，甚至多阶临界转速以上，在转子邻近或者加速通过临界转速时，转子***会有非常大的振动。因此，对转子***增加弹性阻尼支承，通过改变支承刚度可以调节***的临界转速，并通过增加支承结构的阻尼，有效抑制转子的振动，从而保证***的安全可靠运行。
20世纪60年代，挤压油膜阻尼器(SFD)得以应用，它结构简单、体积小、重量轻、阻尼特性好、可靠性高，对转子振动的抑制效果十分显著。但是挤压油膜阻尼器是非线性阻尼器，其油膜刚度随挤压作用增大而增大，并且挤压作用越大其非线性程度也就越强。因此，这种支承结构下的高速转子***，有可能会发生双稳态跳跃、锁死和非协调进动等现象，从而产生剧烈振动，甚至损坏设备。因此，俄罗斯学者提出一种弹性环式挤压油膜阻尼器，改善了挤压油膜阻尼器的高度非线性问题。但无论上述哪种结构形式的阻尼器，都需要在小间隙中供入大量的润滑油从而产生挤压油膜。在油气或油雾润滑的旋转机械中，由于采用的是微量润滑的方式，无法产生需要的挤压油膜，因此，很难应用这种类型的阻尼器，一般都采用刚性支承的方式，使得转子很难过临界运行。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有金属橡胶的径向弹性环式阻尼器，可以在油气润滑、油雾润滑的滚动轴承支承的高速转子***中，调节***的支承刚度并抑制转子的振动，结构简单、便于装配。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种具有金属橡胶的弹性环式阻尼器，包括连接在滚动轴承6外的弹性环1，弹性环1为薄壁圆筒结构，弹性环1内壁和外壁分别设有规则矩形凸起的内凸台2和外凸台3，内凸台2和外凸台3分别沿弹性环1周向均匀分布，每两个外凸台3之间填充金属橡胶5，金属橡胶5由弹性环1、外凸台3、机壳7和轴承法兰8限位，弹性环1刚度大、阻尼小，金属橡胶5刚度小、阻尼大。
所述的金属橡胶5由金属丝缠绕并冷冲压而成，金属橡胶5长宽参数由所需阻尼计算所得。
所述的内凸台2和外凸台3交错分布，即沿弹性环1周向为内凸台2---外凸台3----内凸台2---外凸台3循环往复。
所述的内凸台2和外凸台3数目、宽度参数由所需要的弹性环1刚度计算所得。
所述的弹性环1分为分体式弹性环和一体式弹性环两种，当滚动轴承6跨距小采用一体式弹性环，一体式弹性环中部设有用于喷油或固定销作用的开孔4，内凸台2和外凸台3长度大于滚动轴承6宽度，外凸台3高度高于内凸台2；滚动轴承6跨距大用分体式弹性环。
本发明的有益效果为：
金属橡胶5是由金属丝制成的一种均质的弹性多孔物质，它既具有所选金属固有的特性，又具有橡胶一样的弹性和阻尼作用，可以很好地吸收***的振动，和橡胶相比，还具有寿命长，耐高低温，可靠性高等优点。
转子在工作状态下，偏心力挤压弹性环1，从而挤压金属橡胶5，弹性环1刚度大、阻尼小，金属橡胶5刚度小、阻尼大，两者互相耦合作用，为支承***提供足够的刚度和阻尼；随着动态力的增加，金属橡胶5的刚度和阻尼亦随之升高，改善了油膜阻尼器高度的非线性，提供了足够的阻尼，进而改善了转子支承***的压力分布，从而改善了整个支承***的减振特性，得以适应更大的不平衡力。
弹性环1有很强的自适应性，在过临界状态时，内凸台2和外凸台3接触状态不断发生变化，造成***临界转速不断变化，改善了振动状态。
附图说明
图1-a为一体式弹性环的轴测图；图1-b为分体式弹性环的轴测图。
图2-a为具有金属橡胶的弹性环式阻尼器的转子***的剖视图；图2-b为图2-a中采用一体式弹性环的A-A向阶梯剖视图，图2-c为图2-a中采用分体式弹性环的左剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细描述。
参照图1-a、图1-b、图2-a、图2-b、图2-c，一种具有金属橡胶的弹性环式阻尼器，包括连接在滚动轴承6外的弹性环1，弹性环1为薄壁圆筒结构，弹性环1内壁和外壁分别设有规则矩形凸起的内凸台2和外凸台3，内凸台2和外凸台3分别沿弹性环1周向均匀分布，内凸台2和外凸台3交错分布，即沿弹性环1周向为内凸台2---外凸台3----内凸台2---外凸台3循环往复，每两个外凸台3之间填充金属橡胶5，金属橡胶5由金属丝缠绕并冷冲压而成，金属橡胶5长宽参数由所需阻尼计算所得，金属橡胶5由弹性环1、外凸台3、机壳7和轴承法兰8限位，弹性环1刚度大、阻尼小，金属橡胶5刚度小、阻尼大。所述的内凸台2和外凸台3数目、宽度参数由所需要的弹性环1刚度计算所得。
参照图1-a、图1-b，所述的弹性环1分为分体式弹性环和一体式弹性环两种，当滚动轴承6跨距小采用一体式弹性环，一体式弹性环中部设有用于喷油或固定销作用的开孔4，内凸台2和外凸台3长度大于滚动轴承6宽度，外凸台3高度高于内凸台2，内凸台2用于振动状态时接触状态的调整；滚动轴承6跨距大用分体式弹性环。
本发明的工作原理为：
弹性环1刚度大、阻尼小，金属橡胶5刚度小、阻尼大，两者互相耦合作用，改善了支承***的刚度，并为支承***提供足够的阻尼。金属橡胶5阻尼是轴颈偏心率的非线性增函数,在偏心率较小情况下,阻尼基本上为线性阻尼；随着偏心率变大或转速增高，阻尼非线性增长，对转子***振幅抑制,尤其对对抑制临界转速振动状态起重要作用。
弹性环1还有很强的自适应性。工作时，弹性环1在金属橡胶5和转子不平衡力的相互作用下,内凸台2和外凸台3接触状态不断发生变化,甚至会发生滑动位移,导致支承刚度和临界转速也随之变化,从而避开了可能出现的较大振动峰值。
以上所举实例仅为本发明的优选实例，大凡依本发明权利要求及发明说明书内所作的简单的等效变化与修饰，皆应属本发明保护覆盖的范围。

Claims (5)

1.一种具有金属橡胶的弹性环式阻尼器，包括连接在滚动轴承(6)外的弹性环(1)，弹性环(1)为薄壁圆筒结构，其特征在于：弹性环(1)内壁和外壁分别设有规则矩形凸起的内凸台(2)和外凸台(3)，内凸台(2)和外凸台(3)分别沿弹性环(1)周向均匀分布，每两个外凸台(3)之间填充金属橡胶(5)，金属橡胶(5)由弹性环(1)、外凸台(3)、机壳(7)和轴承法兰(8)限位，弹性环(1)刚度大、阻尼小，金属橡胶(5)刚度小、阻尼大。
2.根据权利要求1所述的一种具有金属橡胶的弹性环式阻尼器，其特征在于：所述的金属橡胶(5)由金属丝缠绕并冷冲压而成，金属橡胶(5)长宽参数由所需阻尼计算所得。
3.根据权利要求1所述的一种具有金属橡胶的弹性环式阻尼器，其特征在于：所述的内凸台(2)和外凸台(3)交错分布，即沿弹性环(1)周向为内凸台(2)---外凸台(3)----内凸台(2)---外凸台(3)循环往复。
4.根据权利要求1所述的一种具有金属橡胶的弹性环式阻尼器，其特征在于：所述的内凸台(2)和外凸台(3)数目、宽度参数由所需要的弹性环(1)刚度计算所得。
5.根据权利要求1所述的一种具有金属橡胶的弹性环式阻尼器，其特征在于：所述的弹性环(1)分为分体式弹性环和一体式弹性环两种，当滚动轴承(6)跨距小采用一体式弹性环，一体式弹性环中部设有用于喷油或固定销作用的开孔(4)，内凸台(2)和外凸台(3)长度大于滚动轴承(6)宽度，外凸台(3)高度高于内凸台(2)；滚动轴承(6)跨距大用分体式弹性环。
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