CN110206648B

CN110206648B - 减振支撑装置和涡轴发动机

Info

Publication number: CN110206648B
Application number: CN201910470691.4A
Authority: CN
Inventors: 冯磊; 余索远; 段兵兵; 聂建豪; 行峰涛; 陶冶科; 付晟; 白忠恺
Original assignee: Hunan Aviation Powerplant Research Institute AECC
Current assignee: Hunan Aviation Powerplant Research Institute AECC
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2020-09-18
Anticipated expiration: 2039-05-31
Also published as: CN110206648A

Abstract

本发明公开了一种减振支撑装置和涡轴发动机，减振支撑装置，用于对发动机中的长管零件进行支撑和减振，包括支撑本体，支撑本体包括：用于将支撑本体安装在发动机的机匣上并对支撑本体进行定心的安装机构，用于***长管并环绕在长管外壁面以对长管产生阻尼减振作用的支撑机构；支撑机构与长管接触的壁面采用具有弹性支撑的曲面结构。本发明的减振支撑装置，曲面结构为外部固定的长管提供了机匣内部支撑，同时具有弹性支撑的曲面结构对长管有一定的阻尼力，阻尼力的方向与长管振动速度方向相反，具有阻碍长管运动的作用，从而将长管振动的动能转化为热能耗散，长管的振动将会得到有效控制，最终产生阻尼减振的效果。

Description

减振支撑装置和涡轴发动机

技术领域

本发明涉及涡轴发动机领域，特别地，涉及一种减振支撑装置。此外，本发明还涉及一种包括上述减振支撑装置的涡轴发动机。

背景技术

发动机中的长管零件工作时，管路中的气流(滑油)速度较快、气体(滑油)压力较大，长管零件的振动问题比较突出，影响着燃气涡轮发动机机匣、轴承座等稳定可靠的工作。通往内部长管的振动问题通常导致螺纹连接等紧固结构在较长工作时间之后出现松动现象，使长管的振动也增大，导致气体泄漏或滑油泄漏，危及到燃气涡轮发动机机匣和轴承座的安全和工作。针对以上问题，目前，通往内部的长管在内部没有设计对应长管的减振支撑结构，或者在内部设计固定长管的结构，上述结构虽然相对地减小了内部长管的振动，但是相对于零件寿命对振动的要求，振动还是比较大。另一方面，这种长管零件作为通往发动机内部气流或滑油的路径，其对寿命强度的要求非常高。如果零件的强度寿命减少，就会对燃气涡轮发动机的轴承座或机匣寿命产生较大的影响。如果没有这种支撑方式或者只能够在内部提供固定作用，没有明显的减振效果，且只适应对振动要求不高的部位使用。

发明内容

本发明提供了一种减振支撑装置和涡轴发动机，以解决目前的通往内部长管支撑方式只能提供固定的单一功能，当通往轴承座的长管在内部振动很大时，传统的支撑方式不能满足使用要求，而且对长管的使用寿命有一定的影响的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种减振支撑装置，用于对发动机中的长管零件进行支撑和减振，包括支撑本体，支撑本体包括：用于将支撑本体安装在发动机的机匣上并对支撑本体进行定心的安装机构，用于***长管并环绕在长管外壁面以对长管产生阻尼减振作用的支撑机构；支撑机构与长管接触的壁面采用具有弹性支撑的曲面结构。

进一步地，支撑机构采用支撑本体的局部基体向外侧弯折围挡形成的支撑套口；或者，支撑机构采用支撑本体布设有用于***长管的通孔，沿通孔周向向外延伸的凸缘围挡形成的支撑套口。

进一步地，支撑套口四周的板体宽度至少为1mm；支撑套口的长度为5mm～10mm。

进一步地，支撑套口采用弹性环圈，曲面结构上布设有第二重弹性支撑的支点以产生阻尼作用；或者，支撑套口采用弹性环圈，弹性环圈外壁面设有多个第二重弹性支撑以产生阻尼作用；或者，支撑套口采用至少两层结构，第一层为具有弹性支撑的曲面结构的接触层，第二层为弹性阻尼层；或者，支撑套口采用具有不同弹性变形量的材料组合构成；或者，支撑套口采用厚度沿周向变化的变形支撑套口。

进一步地，支撑套口与长管过盈配合；过盈量为0.05mm～0.5mm。

进一步地，支撑套口的自由端布设有用于增加支撑套口的曲面结构的弹性变形量和便于长管***的减振缺口；减振缺口为一个；或者，减振缺口为多个，多个减振缺口在支撑套口等距布设。

进一步地，安装机构包括沿支撑本体自由端轴向向外延伸的安装边；安装边设有用于与机匣可拆卸连接并对支撑本体进行定心的锁紧件。

进一步地，安装边包括圆弧形、矩形、三角形或波纹形中的一种形状的结构形式；锁紧件采用螺栓锁紧、卡接锁紧、夹持锁紧或插接锁紧中的至少一种。

进一步地，安装机构与支撑机构连接处设有用于加强支撑本体强度的加强凸筋；支撑本体外表面上附着有用于防腐和防锈的防护层。

根据本发明的另一方面，还提供了一种涡轴发动机，包括上述减振支撑装置，多个减振支撑装置沿长管的轴向间隔排布并将长管固定在机匣上。

本发明具有以下有益效果：

本发明的减振支撑装置，支撑本体包括安装机构和支撑机构，支撑机构与长管接触的壁面采用具有弹性支撑的曲面结构，曲面结构为外部固定的长管提供了机匣内部支撑，同时具有弹性支撑的曲面结构对长管有一定的阻尼力，阻尼力的方向与长管振动速度方向相反，具有阻碍长管运动的作用，从而将长管振动的动能转化为热能耗散，长管的振动将会得到有效控制，最终产生阻尼减振的效果。另外，具有弹性支撑的曲面结构可以依据工作情况进行自身调整，减少对长管的破坏，提高长管的使用寿命。减振支撑装置具有良好的装配工艺、简单轻盈的结构、高的可靠性以及便于装配和搬运。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的减振支撑装置立体结构示意图；

图2是本发明优选实施例的减振支撑装置俯视图；

图3是本发明优选实施例的减振支撑装置左示图；以及

图4是本发明优选实施例的减振支撑装置剖面示意图。

附图标记说明：

1、支撑本体；11、安装机构；111、安装边；112、锁紧件；12、支撑机构；121、支撑套口；122、减振缺口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是本发明优选实施例的减振支撑装置立体结构示意图；图2是本发明优选实施例的减振支撑装置俯视图；图3是本发明优选实施例的减振支撑装置左示图；图4是本发明优选实施例的减振支撑装置剖面示意图。

如图1所示，本实施例的减振支撑装置，用于对发动机中的长管零件进行支撑和减振，包括支撑本体1，支撑本体1包括：用于将支撑本体1安装在发动机的机匣上并对支撑本体1进行定心的安装机构11，用于***长管并环绕在长管外壁面以对长管产生阻尼减振作用的支撑机构12；支撑机构12与长管接触的壁面采用具有弹性支撑的曲面结构。本发明的减振支撑装置，支撑本体1包括安装机构11和支撑机构12，支撑机构12与长管接触的壁面采用具有弹性支撑的曲面结构，曲面结构为外部固定的长管提供了机匣内部支撑，同时具有弹性支撑的曲面结构对长管有一定的阻尼力，阻尼力的方向与长管振动速度方向相反，具有阻碍长管运动的作用，从而将长管振动的动能转化为热能耗散，长管的振动将会得到有效控制，最终产生阻尼减振的效果。另外，具有弹性支撑的曲面结构可以依据工作情况进行自身调整，减少对长管的破坏，提高长管的使用寿命。减振支撑装置具有良好的装配工艺、简单轻盈的结构、高的可靠性以及便于装配和搬运。

如图1和图3所示，本实施例中，支撑机构12采用支撑本体1的局部基体向外侧弯折围挡形成的支撑套口121。或者，支撑机构12采用支撑本体1布设有用于***长管的通孔，沿通孔周向向外延伸的凸缘围挡形成的支撑套口121。上述支撑机构12采用支撑套口121，一方面，支撑套口121构造的抗冲击能力较强，即使受到长管振动变形后，可以通过自身的结构调整达到新的平衡状态，对减振支撑装置的整体结构不造成影响。另一方面，向支撑本体1外侧延伸的支撑套口121表面积大于平面构造的表面积，振动产生的作用力与载荷能够得以分散，从而提高机械的阻抗能力。支撑套口121的方向可以是以支撑本体1为水平面向上或向下，也可以是倾斜向上或向下。根据装配空间和装配工艺便捷选择合适的方向。优选地，支撑套口121采用为以支撑本体1为水平面向上的方向。

本实施例中，支撑套口121四周的板体宽度至少为1mm。支撑套口121的长度为5mm～10mm。上述支撑套口121四周的板体宽度至少为1mm，即支撑套口121四周的板体内壁面边线到达支撑套口121外壁面的垂直距离不少于1mm，避免支撑套口121受到长管振动发生变形或者开裂，具体垂直距离的数值还要根据不同材料的强度而定。

本实施例中，支撑套口121采用弹性环圈，曲面结构上布设有第二重弹性支撑的支点以产生阻尼作用。或者，支撑套口121采用弹性环圈，弹性环圈外壁面设有多个第二重弹性支撑以产生阻尼作用。或者，支撑套口121采用至少两层结构，第一层为具有弹性支撑的曲面结构的接触层，第二层为弹性阻尼层。或者，支撑套口121采用具有不同弹性变形量的材料组合构成。或者，支撑套口121采用厚度沿周向变化的变形支撑套口。优选地，支撑套口121采用弹性环圈，曲面结构上布设有三个第二重弹性支撑的支点。当长管零件工作时，长管会出现振动，可以通过支撑套口121上的弹性环圈和支点协同作用对长管壁面产生阻尼作用控制长管振幅大小，长管受到支撑套口121曲面弹性变形的阻尼限制，长管零件的振动幅度无法增大，从而起到减振和支撑的作用。针对长管不同壁面直径相应增加支撑套口121上的第二重弹性支撑的支点个数。支点数量n根据长管工作时，产生的振动应力而定。假设产生振动应力为σ_z，材料屈服应力为σ_max，要求支撑套口121曲面结构上的每一个支点承载的应力不超过对应材料屈服应力，即σ_z/n≤σ_max，此时支点处于弹性变形阶段。当应力卸载后，弹性变形的部分仍然恢复到没有受力的状态，即产生回弹现象，进行自身调整，延长自身的使用寿命。

本实施例中，支撑套口121与长管过盈配合。过盈量为0.05mm～0.5mm。上述支撑套口121与长管过盈配合，在长管***支撑套口121内，支撑套口121的曲面结构发生弹性变形，使得支撑套口121更好对长管进行夹持。弹性变形的支点对长管的壁面产生阻尼作用限制长管振动。

如图1、图2和图3所示，本实施例中，支撑套口121的自由端布设有用于增加支撑套口121的曲面结构的弹性变形量和便于长管***的减振缺口122。减振缺口122为一个；或者，减振缺口122为多个，多个减振缺口122在支撑套口121等距布设。减振缺口122使支撑套口121具有良好的装配性和增加弹性变形量，更利于长管达到减振的效果，将振动应力产生的能量耗散。在满足支点承载应力的要求和不影响支点曲面回弹的情况下，支撑套口121的减振缺口122数量和尺寸根据装配工艺及支撑套口121直径大小确定，有可能是一个减振缺口122，也可能是多个减振缺口122。设置多个减振缺口122时，采取在支撑套口121内对称或者均匀分布。

如图1和图4所示，本实施例中，安装机构11包括沿支撑本体1自由端轴向向外延伸的安装边111。安装边111设有用于与机匣可拆卸连接并对支撑本体1进行定心的锁紧件112。上述通过安装边111与机匣进行安装，相比于支撑本体1的平面边安装，将长管振动产生的作用力和长管自身的重力分撒在安装边111和机匣上，安装边111与机匣接触面积大，应力分散，减少局部受力过大，降低安装边111与机匣的磨损。上述安装机构11和机匣通过锁紧件112进行锁紧定位，在锁紧件112锁紧的过程中，可以调节支撑套口121的周向位置，保证支撑套口121与长管同心，保证支撑套口121与长管最大的接触面积。

本实施例中，安装边111包括圆弧形、矩形、三角形或波纹形中的一种形状的结构形式。锁紧件112采用螺栓锁紧、卡接锁紧、夹持锁紧或插接锁紧中的至少一种。上述安装边111的形状选择性多样，以满足不同类型机匣的要求。上述圆弧形、矩形、三角形或波纹形中，安装时，受力面积较大，安装更稳定。锁紧件112采用螺栓锁紧、卡接锁紧、夹持锁紧或插接锁紧，也可以将多种锁紧方式联合使用，例如安装边111与长管通过螺栓锁紧和销钉锁紧。安装边111中间设有销钉孔，销钉孔的两端各设有螺栓孔。

本实施例中，安装机构11与支撑机构12连接处设有用于加强支撑本体1强度的加强凸筋。支撑本体1外表面上附着有用于防腐和防锈的防护层。支撑本体1为一体式结构，结构跨度较大，支撑本体1壁面可承受的负载有限，在安装机构11与支撑机构12连接处布设有加强凸筋，在不加大支撑本体1壁厚的情况下，增加支撑本体1的强度和刚性，克服支撑本体1因壁厚差别带来的应力不均所造成的变形的问题，节约材料，减轻支撑本体1质量，降低成本。支撑套口121的悬挑端进行加强或约束，采用增加悬挑端的壁厚或加强筋，避免悬挑端受力过大而向外产生塑性变形。

根据本发明的另一方面，还提供了一种涡轴发动机，包括上述减振支撑装置，多个减振支撑装置沿长管的轴向间隔排布并将长管固定在机匣上。本发明的涡轴发动机内部包括减振支撑装置，过多个减振支撑装置组合，将长管稳定的固定在机匣上，对流通气流或滑油的长管实现稳定支撑。本发明的涡轴发动机已经进行了实际的装机使用，经验证能够满足发动机的设计要求，实践证明其合理、可行。

以上仅所述为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种减振支撑装置，用于对发动机中的长管零件进行支撑和减振，其特征在于，包括支撑本体(1)，所述支撑本体(1)包括：

用于将所述支撑本体(1)安装在所述发动机的机匣上并对所述支撑本体(1)进行定心的安装机构(11)，

用于***所述长管并环绕在所述长管外壁面以对所述长管产生阻尼减振作用的支撑机构(12)，所述支撑机构(12)采用所述支撑本体(1)的局部基体向外侧弯折围挡形成的支撑套口(121)，或者，所述支撑机构(12)采用支撑套口(121)，所述支撑本体(1)布设有用于***所述长管的通孔，沿所述通孔周向向外延伸的凸缘围挡形成所述支撑套口(121)；

所述支撑套口(121)的长度为5mm～10mm；

所述支撑机构(12)与所述长管接触的壁面采用具有弹性支撑的曲面结构。

2.根据权利要求1所述的减振支撑装置，其特征在于，

所述支撑套口(121)四周的板体宽度至少为1mm。

3.根据权利要求1所述的减振支撑装置，其特征在于，

所述支撑套口(121)采用弹性环圈，所述曲面结构上布设有第二重弹性支撑的支点以产生阻尼作用；或者

所述支撑套口(121)采用弹性环圈，所述弹性环圈外壁面设有多个第二重弹性支撑以产生阻尼作用；或者

所述支撑套口(121)采用至少两层结构，第一层为具有弹性支撑的曲面结构的接触层，第二层为弹性阻尼层；或者

所述支撑套口(121)采用具有不同弹性变形量的材料组合构成；或者

所述支撑套口(121)采用厚度沿周向变化的变形支撑套口。

4.根据权利要求3所述的减振支撑装置，其特征在于，

所述支撑套口(121)与所述长管过盈配合；

过盈量为0.05mm～0.5mm。

5.根据权利要求3所述的减振支撑装置，其特征在于，

所述支撑套口(121)的自由端布设有用于增加所述支撑套口(121)的曲面结构的弹性变形量和便于所述长管***的减振缺口(122)；

所述减振缺口(122)为一个；或者

所述减振缺口(122)为多个，多个所述减振缺口(122)在所述支撑套口(121)等距布设。

6.根据权利要求1所述的减振支撑装置，其特征在于，

所述安装机构(11)包括沿所述支撑本体(1)自由端轴向向外延伸的安装边(111)；

所述安装边(111)设有用于与所述机匣可拆卸连接并对所述支撑本体(1)进行定心的锁紧件(112)。

7.根据权利要求6所述的减振支撑装置，其特征在于，

所述安装边(111)包括圆弧形、矩形、三角形或波纹形中的一种形状的结构形式；

所述锁紧件(112)采用螺栓锁紧、卡接锁紧、夹持锁紧或插接锁紧中的至少一种。

8.根据权利要求1至7任一项所述的减振支撑装置，其特征在于，

所述安装机构(11)与所述支撑机构(12)连接处设有用于加强所述支撑本体(1)强度的加强凸筋；

所述支撑本体(1)外表面上附着有用于防腐和防锈的防护层。

9.一种涡轴发动机，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的减振支撑装置，多个所述减振支撑装置沿长管的轴向间隔排布并将所述长管固定在机匣上。