CN115750093A - 轴承支撑组件 - Google Patents

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CN115750093A CN202111328309.XA CN202111328309A CN115750093A CN 115750093 A CN115750093 A CN 115750093A CN 202111328309 A CN202111328309 A CN 202111328309A CN 115750093 A CN115750093 A CN 115750093A
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bearing
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普拉山特·布加贝尔
拉温德拉·山卡尔·加尼格尔
纳拉亚南·派约尔
莫汉库马尔·巴纳卡尔
康卫泽
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Abstract

一种将一个或多个轴承支撑在轴上的轴承支撑组件。轴承支撑组件包括：轴承支撑框架，其被构造为联接到静态框架；多个肋，其连接到轴承支撑框架；以及轴承支撑件，其连接到多个肋并且被构造为支撑一个或多个轴承中的轴承。轴承支撑组件围绕轴承支撑组件的圆周具有非轴对称刚度。

Description

轴承支撑组件
技术领域
本公开涉及用于发动机的压缩机区段的轴承支撑组件。
背景技术
燃气涡轮发动机包括用于各种联接部件的旋转的旋转轴。例如，燃气涡轮发动机包括 用于驱动高压压缩机的高压轴和用于驱动低压压缩机的低压轴。轴经由多个轴承支撑在压 缩机区段内。轴承支撑组件围绕轴支撑轴承。
附图说明
从以下对各种示例性实施例的更具体的描述中，本公开的特征和优点将变得显而易见， 如附图中所示，其中相同的附图标记通常表示相同的、功能相似的和/或结构相似的元件。
图1示出了根据本公开的实施例的沿发动机的中心线截取的发动机的示意横截面视图。
图2A示出了根据本公开的实施例的沿发动机的中心线截取的用于发动机的具有轴承 和轴的轴承支撑组件的示意局部横截面视图。
图2B示出了根据本公开的实施例的沿发动机的中心线截取的图2A的轴承支撑组件的 示意局部立体横截面视图。
图3A示出了描述根据本公开的实施例的轴承支撑组件的刚度的示意图。
图3B示出了描述根据本公开的实施例的轴承支撑组件的刚度的示意图。
图4A示出了根据本公开的实施例的围绕轴承支撑件的圆周的轴承支撑组件的刚度的 曲线图。
图4B示出了根据本公开的实施例的围绕轴承支撑件的圆周的轴承支撑组件的刚度的 曲线图。
图4C示出了根据本公开的实施例的围绕轴承支撑件的圆周的轴承支撑组件的刚度的 曲线图。
图4D示出了根据本公开的实施例的围绕轴承支撑件的圆周的轴承支撑组件的刚度的 曲线图。
图5示出了根据本公开的实施例的轴承支撑组件的示意立体图。
图6示出了根据本公开的实施例的具有轴承和轴的图5的轴承支撑组件的示意前端横 截面视图。
图7示出了根据本公开的实施例的沿在径向方向上延伸的平面截取的轴承支撑组件的 肋的示意横截面视图。
图8示出了根据本公开的实施例的沿在径向方向上延伸的平面截取的轴承支撑组件的 肋的示意横截面视图。
图9示出了根据本公开的实施例的轴承支撑组件的示意立体图。
图10A示出了根据本公开的实施例的沿肋的中心线截取的轴承支撑组件的肋的示意横 截面视图。
图10B示出了根据本公开的实施例的沿肋的中心线截取的轴承支撑组件的肋的示意横 截面视图。
图10C示出了根据本公开的实施例的沿肋的中心线截取的轴承支撑组件的肋的示意横 截面视图。
图11示出了根据本公开的实施例的轴承支撑组件的示意立体图。
图12示出了根据本公开的实施例的图11的轴承支撑组件的示意前端横截面视图。
图13示出了根据本公开的实施例的轴承支撑件的示意立体图。
图14示出了根据本公开的实施例的轴承支撑件的示意立体图。
图15示出了根据本公开的实施例的轴承支撑件的示意立体图。
图16示出了根据本公开的实施例的轴承支撑件的示意立体图。
图17A示出了根据本公开的实施例的轴承支撑件的示意立体图。
图17B示出了根据本公开的实施例的图17A的轴承支撑件的示意端视图。
图17C示出了根据本公开的实施例的沿在图17A的径向方向上延伸的平面截取的图 17A的轴承支撑件的肋的示意横截面视图。
图18示出了根据本公开的实施例的具有轴承和轴的轴承支撑组件的示意前端横截面 视图。
图19示出了根据本公开的实施例的沿发动机的中心线截取的轴承支撑组件的示意侧 横截面视图。
图20示出了根据本公开的实施例的沿发动机的中心线截取的轴承支撑组件的示意侧 横截面视图。
图21示出了根据本公开的实施例的作为施加到轴承支撑组件的负载的函数的轴承支 撑组件的刚度的曲线图。
图22示出了根据本公开的实施例的具有轴承和轴的轴承支撑组件的示意前端横截面 视图。
图23示出了根据本公开的实施例的沿发动机的中心线截取的轴承支撑组件的示意侧 横截面视图。
图24示出了根据本公开的实施例的沿发动机的中心线截取的轴承支撑组件的示意侧 横截面视图。
图25示出了根据本公开的实施例的作为施加到轴承支撑组件的负载的函数的轴承支 撑组件的刚度的曲线图。
图26示出了根据本公开的实施例的沿发动机的中心线截取的轴承支撑组件的示意侧 横截面视图。
图27示出了根据本公开的实施例的作为施加到轴承支撑组件的负载的函数的轴承支 撑组件的刚度的曲线图。
图28示出了描述根据本公开的实施例的轴承支撑组件的刚度的示意横截面视图。
图29示出了描述根据本公开的实施例的轴承支撑组件的刚度的示意横截面视图。
图30示出了根据本公开的实施例的沿发动机的中心线截取的轴承支撑组件的示意侧 横截面视图。
图31示出了根据本公开的实施例的轴承支撑组件的示意端视图。
图32示出了根据本公开的实施例的轴承支撑组件的示意端视图。
具体实施方式
考虑以下详细描述、附图和权利要求，本公开的特征、优点和实施例被阐述或显而易 见。此外，应当理解，以下详细描述是示例性的并且旨在提供进一步的解释而不限制所要 求保护的本公开的范围。
下面详细讨论各种实施例。尽管讨论了特定实施例，但这仅用于说明目的。相关领域 的技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以使用其他部件和构造。
本公开的轴承支撑组件可以允许在围绕轴承支撑组件的圆周的360°布置中改变轴承 支撑组件的刚度。这可以允许X轴方向(例如，三点钟位置和九点钟位置)上的轴承具有 第一支撑刚度，而Y轴方向(例如，十二点钟位置和六点钟位置)上的轴承具有第二支撑刚度。以轴承组件的刚度为特征的轴承的支撑可以在X轴和Y轴位置之间变化，可以在X 轴和Y轴位置之间是恒定的，和/或可以围绕轴承支撑件的圆周连续变化。刚度对于所有 操作范围可以连续变化和/或可以是施加到轴承组件的负载的函数。轴承支撑组件的刚度可 通过材料、构造、取向、厚度、形状、间隙的包含、肋的取向等以及其任何组合而变化。 轴承支撑组件的刚度可以总是不对称或在预定负载下不对称。
参考图1，发动机10具有沿轴向方向A延伸穿过其中的纵向轴向中心线12。发动机10限定从中心线12垂直延伸的径向方向R，并且周向方向C(示出为进出图1中的页面) 垂直于中心线12和径向方向R延伸。发动机10可以是例如但不限于燃气涡轮发动机、涡 轮风扇发动机、开式转子发动机、涡轮轴发动机、涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机， 包括船舶和工业涡轮发动机和辅助动力单元。
发动机10包括核心发动机14和定位在其上游的风扇区段16。核心发动机14通常包括限定环形入口20的外壳18。此外，外壳18还可以包围并支撑低压压缩机22，低压压 缩机22用于将进入核心发动机14的空气的压力增加到第一压力水平。多级轴流式高压压 缩机24然后可以从低压压缩机22接收加压空气并进一步增加这种空气的压力。离开高压 压缩机24的加压空气然后可以流向燃烧器26，在燃烧器26内燃料被喷射到加压空气流中， 所得混合物在燃烧器26内燃烧。高能燃烧产物64沿着发动机10的热气路径从燃烧器26 被引导到高压涡轮28，以经由高压轴30(也称为轴30)驱动高压压缩机24，并且然后被 引导到低压涡轮32，以经由与高压轴30大致同轴的低压轴34驱动低压压缩机22和风扇 区段16。在驱动高压涡轮28和低压涡轮32中的每一个之后，燃烧产物64可经由排气喷 嘴36从核心发动机14排出以提供推进喷射推力。
此外，如图1所示，发动机10的风扇区段16包括构造成被环形机舱42围绕的可旋转轴流式风扇转子38。在特定实施例中，低压轴34可以例如以直接驱动构造直接连接到 风扇转子38或转子盘40。在替代构造中，低压轴34可以例如以间接驱动或齿轮传动构造 经由减速装置(例如减速齿轮箱)连接到风扇转子38。根据需求或要求，此类减速装置可 包括在发动机10内的任何合适的轴/线轴之间。此外，风扇转子38和/或转子盘40可以被 包围或形成为风扇毂44的一部分。
机舱42可以被构造为由多个基本径向延伸、周向间隔的出口导向轮叶46相对于核心 发动机14被支撑。因此，机舱42可以包围风扇转子38和多个风扇叶片48。每个风扇叶 片48可以相对于中心线12在径向方向R上在根部和末端之间延伸。机舱42的下游区段 50可以在核心发动机14的外部分上延伸，以限定提供额外推进喷射推力的辅助气流或旁 通管道52。
在发动机10的操作期间，初始气流54可通过机舱42的入口56进入发动机10。空气流54然后通过风扇叶片48并分成移动通过旁通管道52的第一压缩空气流58和进入低压 压缩机22的第二压缩空气流60。然后第二压缩空气流60的压力增加并作为空气流62进 入高压压缩机24。在与燃料混合并在燃烧器26内燃烧之后，燃烧产物64离开燃烧器26 并流过高压涡轮28。此后，燃烧产物64流过低压涡轮32并离开排气喷嘴36以为发动机 10提供推力。
图2A示出发动机10(图1)的压缩机区段的横截面的特写视图。图2B示出发动机 10(图1)的压缩机区段的特写视图的立体图。参考图2A和2B，高压轴30的前端66定 位在发动机10的压缩机区段内，在用于流过核心发动机14(图1)的第二压缩空气流60 的核心空气流动路径74的径向内侧。核心空气流动路径74至少部分地由发动机10的压 缩机区段内的静态框架68限定。静态框架68可以是单件单元或者可以由附接在一起的多 个构件形成。
继续参考图2A和2B，发动机10包括在前端66处支撑高压轴30的旋转的轴承。例如，发动机10包括前轴承70和后轴承72。尽管在高压轴30的前端66处示出，但前轴承 70和/或后轴承72可包括在沿高压轴30、沿低压轴34(图1)或发动机10或其他合适的 燃气涡轮发动机的任何其他合适的旋转轴的任何其他位置处。
图2A和2B示出了用于支撑前轴承70、后轴承72或前轴承70和后轴承72两者的轴承支撑组件76。轴承支撑组件76可以包括框架98，其可以是轴承支撑框架，联接到多个 单独的梁或肋78。肋78可以沿框架98的周向方向C间隔开(例如，见图5)。每个肋78 可包括在轴向方向A上延伸的轴向部分79。联接到肋78的每个轴向部分79的可以是前轴 承支撑肋80和后轴承支撑肋82。前轴承支撑肋80和后轴承支撑肋82可从轴向部分79在 径向方向R上向内延伸。此外，后轴承支撑肋82可包括大致沿轴向方向A延伸的轴向构 件84，用于支撑后轴承72。轴承支撑件76经由第一附接法兰88在第一位置86处并经由 第二附接法兰92在第二位置90处附接到静态框架68。轴承支撑件76可被称为用于前轴 承70和后轴承72的“鼠壳”或“鼠笼”。
继续参考图2A和2B，轴承支撑组件76可以将前轴承70、后轴承72或前轴承70和 后轴承72两者支撑在与高压轴30相邻的它们各自的轴承座圈中。例如，轴承支撑组件76 可以将前轴承70支撑在前轴承座圈94内。支撑可由前轴承支撑肋80提供。轴承支撑组 件76可以将后轴承72支撑在后轴承座圈96内。支撑可由后轴承支撑肋82提供。
轴承支撑组件76可具有选择成支撑前轴承70和/或后轴承72的刚度。例如，轴承支撑件76、肋78、轴向部分79、前轴承支撑肋80、后轴承支撑肋82、框架98、其任何部 分或其任何组合可以被设计、定大小、定尺寸、定向或成形为向相应轴承提供特定或预定 刚度。
在一些示例中，轴承支撑组件76的刚度在轴承支撑组件76的圆周周围可以是恒定的。 在一些示例中，刚度可以围绕轴承支撑组件的圆周变化。例如，参考图3A和3B，轴承支撑组件76可由位于十二点钟位置(点A)的肋78a、位于三点钟位置(点B)的肋78b、 位于六点钟位置(点C)的肋78c以及位于九点钟位置(点D)的肋78d支撑。在图3A 中，刚度K在轴承支撑组件76的圆周周围可以是恒定的。在图3B中，刚度可以在围绕轴 承支撑组件76的圆周的不同点处变化。例如，在点A和点C处轴承支撑组件76可以具有 第一刚度K1，并且在点B和点D处轴承支撑组件76可以具有第二刚度K2。第一刚度K1和第二刚度K2可以不同。在一些示例中，刚度可以附加地或替代地在相邻点之间(例如， 在点A和点B之间等)变化、可以在点之间变化并且在点处相同、可以在点之间是恒定的 或其组合。
图4A至4D中示出了围绕轴承支撑组件的圆周的刚度的一些示例性变化。例如，在图 4A中，轴承支撑组件可以具有由曲线150a表示的刚度。即，在轴承支撑组件的圆周周围的第一点K1处轴承支撑组件可提供第一刚度，在轴承支撑组件的圆周周围的第二点K2处 轴承支撑组件可提供第二刚度，在轴承支撑组件的圆周周围的第三点K3处轴承支撑组件可以提供第三刚度，并且在轴承支撑组件的圆周周围的第四点K2处轴承支撑组件可以再次提供第二刚度。在一些示例中，第一点K1可以位于十二点钟位置(例如，图3A中的点A)， 第二点K2可以位于三点钟位置(例如，图3A中的点B)，第三点K3可以位于六点钟位 置(例如，图3A中的点C)，并且第四点K2可以位于九点钟位置(例如，图3A中的点 D)。以这种方式，轴承支撑组件可在十二点钟位置表现出最高刚度K1，并且可在六点钟 位置表现出最低刚度K3。在三点钟位置和九点钟位置，存在平均刚度K2。如图4A所示， 刚度可以围绕轴承支撑组件的圆周以正弦方式不断变化。
在另一个示例中，如图4B所示，轴承支撑组件的刚度可以围绕轴承支撑组件的圆周 以线性方式变化，如曲线150b所示。最高刚度K1可以出现在十二点钟位置，并且最低刚度K3可以出现在六点钟位置。在三点钟和九点钟位置可以表现出平均刚度K2。在另一个 示例中，如图4C所示，轴承支撑组件的刚度可以围绕轴承支撑组件的圆周以线性方式变 化，如曲线150c所示。最高刚度K1可以出现在十二点钟位置，并且最低刚度K3可以出现 在六点钟位置。平均刚度K2可以表现在圆周周围的其他点，例如三点钟位置和九点钟位置。 在另一个示例中，如图4D所示，轴承组件的刚度可以围绕轴承支撑组件的圆周以样条曲 线或曲线变化，如曲线150d所示。样条曲线或曲线可以是多项式阶(例如，二阶、三阶 或更高阶)的曲线。例如，最高刚度K1可以出现在十二点钟位置，而最低刚度K3可以出 现在六点钟位置。平均刚度K2可以出现在三点钟位置和九点钟位置。
图4A至4D的示例仅是示例性的并且可以选择轴承支撑组件的刚度以在任何位置并以 任何模式、阵列或曲线围绕轴承支撑组件的圆周变化，从而实现轴承组件的期望支撑。如 在本公开中可以看到的，例如图5，附加的肋可以位于所描绘的肋78a、肋78b、肋78c和 肋78d之间。可选择每个肋处的刚度K以通过轴承支撑组件76提供高压轴30的特定支撑。沿着轴承支撑件76的圆周的刚度可以变化。
图5至图32表示在特定位置、沿圆周的区段和/或沿轴承支撑组件的整个圆周改变刚 度的示例性方式。改变刚度的任何示例性方式可以与如本文所述的改变刚度的其他方式组 合。图5至32的任何示例性方式可以以上面例如关于图4A至4D描述的任何方式变化。
图5至17C描述了非轴对称轴承支撑组件。图5至17C的轴承支撑组件可具有轴承支撑组件，该轴承支撑组件具有针对发动机的所有操作范围连续变化的刚度。
图5至图8示出了示例性轴承支撑组件100。轴承支撑组件100包括围绕轴承支撑组件100在方向C上周向间隔开的多个肋104。多个肋104可以位于框架102(也称为轴承 支撑框架102)和轴承支撑件106之间。第一肋104a可以位于十二点钟位置(点A)，第 二肋104b可以位于三点钟位置(点B)，第三肋104c可以位于六点钟位置(点C)，并 且第四肋104d可以位于九点钟位置(点D)。轴承支撑组件100可支撑位于轴30周围的 多个轴承108。
如前所述，刚度可以围绕轴承支撑组件100的圆周变化。在图5至图7的示例中，刚度可以通过改变或更改肋104的材料而变化。例如，肋104的厚度、肋104的材料和/或跨 轴承支撑件的圆周的横截面可以围绕轴承支撑组件100的圆周变化，以改变轴承支撑组件100的刚度。
图7和8示出了用于肋104的可变弹性模量的双金属梁布置。即，肋104可以由涂覆在辅助材料中的基材形成以改变肋104的刚度。该变化可以经由选择辅助涂层材料(例如，较高刚度肋104的较高强度与较低刚度肋104的较低强度材料，和/或较高刚度肋104的较高杨氏模量和较低刚度肋104的较低杨氏模量)或经由所施加的涂层的厚度(例如，较高 刚度肋104的较大厚度与较低刚度肋104的较小厚度)来实现。
例如，参考图7，每个肋104、肋104的子集或所有肋104可以由第一材料107和第 二材料109形成。第一材料107可以是钢并且第二材料109可以是铝。因此，肋104可以 由具有围绕其的铝沉积物的钢基形成。在图8中，每个肋104、肋104的子集或所有肋104 可由第一材料110和第二材料112形成。第一材料110可以是钢并且第二材料112可以是 钛。因此，肋104可以由具有围绕其的钛沉积物的钢基形成。肋104的特定构成可以基于 在围绕轴承支撑组件100的圆周的特定位置处的期望刚度来选择。例如，可以选择图8中 所示的布置的材料以产生比图7中所示的布置的材料更高的刚度。以这种方式，当希望具 有较高刚度时可以选择图8的肋，并且当希望具有较低刚度时可以选择图7的肋。例如， 图5的第一肋104a和第三肋104c可以如图8所示构造，并且图5的第二肋104b和第四肋 104d可以如图7所示构造。可以选择图7和图8的材料相对于图5的肋104的其他布置。 可以单独或组合地提供其他材料，以向肋104提供期望刚度。此类其他材料可包括例如但 不限于镍、钛、铝或其组合。
图9至10C示出了示例性轴承支撑组件200。由于实心肋、中空肋和中空填充肋的混合布置，轴承支撑组件200可以是非对称的。轴承支撑组件200包括围绕轴承支撑组件200周向间隔开的多个肋204。多个肋204可以位于框架202(也称为轴承支撑框架202)和轴 承支撑件206之间。点A、B、C和D再次表示围绕轴承支撑组件200的圆周的十二点钟 位置、三点钟位置、六点钟位置和九点钟位置。
在图9至10C的示例中，围绕轴承支撑组件200的圆周的刚度可以通过改变或更改肋 204的构造来变化。例如，肋204可以是实心的、中空的或填充有填充材料的中空的。图10A至10C的肋的任何组合可以设置在单个轴承支撑组件200中，以在围绕轴承支撑组件200的圆周的各个点处提供期望刚度。通过提供中空肋、实心肋和中空填充肋的组合，可 以围绕轴承支撑组件200的圆周提供混合梁结构。
例如，在图10A中，肋204a可以是实心肋210a。在图10B中，肋204b可以是中空 填充肋210b。在中空填充肋210b的中空肋内可以是材料212。材料212可以是双金属材 料。中空填充肋210b可以填充有材料212以在围绕轴承支撑组件200(图9)的圆周的不 同位置处改变刚度。材料212可以是高强度***物。在图10C中，肋204c可以是中空肋 210c。
图11和12示出了示例性轴承支撑组件300。由于轴承支撑环的环切切口，轴承支撑组件300可能是非对称的。轴承支撑组件300包括围绕轴承支撑组件300周向间隔开的多 个肋304。多个肋304可以位于框架302(也称为轴承支撑框架302)和轴承支撑环(也称 为轴承支撑件306)之间。点A、B、C和D再次表示围绕轴承支撑组件300的圆周的十 二点钟位置、三点钟位置、六点钟位置和九点钟位置。轴承支撑组件300可以支撑位于轴 30周围并且在轴承支撑件306和轴30之间的多个轴承(未示出)。
在图11和12的示例中，可以通过改变或更改轴承支撑件306的构造来改变围绕轴承 支撑组件300的圆周的刚度。例如，轴承支撑件306可以是具有第一轴承支撑件306a和第二轴承支撑件306b的分离式轴承支撑件。间隙307位于第一轴承支撑件306a的远端和第 二轴承支撑件306b的远端之间。间隙307可以与三点钟位置(点B)和九点钟位置(点D) 对准。因此，轴承支撑组件300在间隙307处的刚度K2可以低于第一轴承支撑件306a和/ 或第二轴承支撑件306b处的刚度K1。以这种方式，点A和点C处的刚度K1可以大于点B 和点D处的刚度K2。当轴承支撑件306接近间隙307时刚度可以从点A减小，间隙307 可以是轴承支撑件306的圆周周围的最低刚度。间隙307可以由轴承支撑件306中的环切 切口形成，以形成分离的或分段的轴承支撑件。分段可以在多个位置处。
参考图13至17C，示出了示例性轴承支撑组件700。轴承支撑组件700包括多个肋704。 肋704联接到框架702，也称为轴承支撑框架702。肋704围绕轴承支撑组件700周向间隔开。肋704位于框架702和轴承支撑件706之间。肋704可以包括固定肋705和可移动 肋707。固定肋705可以与可移动肋707以交替图案设置。可移动肋707可相对于框架702 旋转。例如，当以端视图观察轴承支撑组件700时，可移动肋707可具有竖直位置708或 水平位置710。可以选择可移动肋707的取向以在轴承支撑组件700的圆周周围提供期望 的刚度。
例如，在图13中，十二点钟位置和六点钟位置处的可移动肋707可以处于水平位置710。三点钟位置和九点钟位置处的可移动肋707可以处于竖直位置708。这可导致水平位置710处的刚度高于竖直位置708处的刚度。因此，三点钟位置和九点钟位置处的刚度高 于十二点钟位置和六点钟位置处的刚度。在图14中，轴承支撑组件700的布置可以颠倒， 使得十二点钟位置和六点钟位置处的可移动肋707处于竖直位置708。三点钟位置和九点 钟位置处的可移动肋707处于水平位置710。这可以导致十二点钟位置和六点钟位置处的 刚度高于三点钟位置和九点钟位置处的刚度。在图15中，十二点钟位置、三点钟位置、 六点钟位置和九点钟位置中的每一个可以位于水平位置710。在图16中，十二点钟位置、 三点钟位置、六点钟位置和九点钟位置中的每一个可以位于竖直位置708。
在图17A至图17C中，可移动肋707的布置可以与图14所示的布置相同，其中十二点钟位置和六点钟位置处的可移动肋707处于竖直位置708。三点钟位置和九点钟位置处的可移动肋707处于水平位置710。固定肋705可以具有矩形、圆形、多边形或其他形状 的横截面。例如，固定肋705可以是杆或条。如图17C所示，每个可移动肋707可以由堆 叠材料形成。例如，图17C的可移动肋707可以具有第一材料层722、第二材料层724、 第三材料层726、第四材料层728和第五材料层730。尽管描述了五层，但可以提供更多 或更少的层。这些层可以位于基材720内。以紧密堆叠的方式堆叠层(例如，当层之间的 间隙很小时)比松散地堆叠层(例如，当层之间的间隙大于紧密堆叠时)导致更高的刚度。 因此，可以改变层的数量、层的材料、基材720的材料、层之间的间隙或其任何组合以实 现期望的刚度。可移动肋707相对于施加到轴承支撑组件700的负载可具有变化的刚度， 而固定肋705可具有恒定的刚度。
图18至25描述了非轴对称轴承支撑组件。图18至25的轴承支撑组件可具有轴承支撑组件，该轴承支撑组件具有在阈值设计水平之后被激活的周向刚度变化。
图18至20示出了示例性轴承支撑组件400。轴承支撑组件400包括围绕轴承支撑组件400周向间隔开的多个肋404。多个肋404可以位于框架402(也称为轴承支撑框架402) 和轴承支撑件406之间。点A、B、C、D再次分别代表围绕轴承支撑组件400的圆周的十 二点钟位置、三点钟位置、六点钟位置和九点钟位置。轴承支撑组件400可以支撑位于轴 30周围的多个轴承408。
如前所述，刚度可以围绕轴承支撑组件400的圆周变化。在图18至20的示例中，刚度可以通过在框架402和轴承支撑件406之间提供空隙或间隙412而变化。间隙412可以 围绕轴承支撑组件400的圆周不均匀。间隙412的尺寸可以围绕轴承支撑组件400的圆周 变化。在一些示例中，间隙412可以填充有材料414，该材料414可以改变围绕轴承支撑 组件400的圆周的刚度。
参考图18，间隙412在轴承支撑件406的外表面和框架402的内表面之间具有第一径 向距离d1和第二径向距离d2。第一径向距离d1可以大于第二径向距离d2。径向距离从第二径向距离d2周向地增加到第一径向距离d1。第一径向距离d1可以出现在点A和点C处。 第二径向距离d2可以出现在点B和点D处。以这种方式，间隙412可以从点A到点B减 小，从点B到点C增加，从点C到点D减小，并且从点D到点A增加。这可以允许轴承 支撑组件400的刚度在周向方向上变化。
图18至图20的轴承支撑件406和框架402在横截面上是均匀的并且在刚度上是均匀 的或对称的。间隙412是不对称的。点A和点C处的较大间隙(例如，距离d1)可以比点 B和点D处的较小间隙(例如距离d2)允许更软的平面或更低的刚度，与点A和点C相 比，点B和点D可以是更大的刚度。
在图20的示例中，材料414可以可选地放置在间隙412内。材料414可以是夹在轴承支撑件406和框架402之间的软材料。通过改变厚度或改变材料，材料414可以围绕轴 承支撑组件400的圆周变化。材料414可以是但不限于粘弹性材料、橡胶材料、形状记忆 合金材料或其组合。
图21示出了作为施加到轴承支撑组件400的负载的函数的轴承支撑组件400(图18) 的刚度。如上所述，轴承支撑组件400的刚度取决于负载并且沿圆周变化。例如，由于距离d2在点B和点D处较小，当在这些点处施加负载时，轴承支撑件406将比在点A和点 C处施加相同负载时更快地与框架接触。这经由X轴曲线458和Y轴曲线456在图21中 示出。X轴曲线458代表轴承支撑组件400在点B和点D(图18)处的刚度。Y轴曲线 456代表轴承支撑组件400在点A和点C(图18)处的刚度。线454代表轴承支撑组件的 平均刚度，线450代表高于平均刚度的刚度，而线452代表低于平均刚度的刚度。在图21 中，当负载施加到轴承支撑组件时，轴承支撑组件周围的所有点将表现出相同的刚度。这 是因为，参考图18，距离d1或d2都没有闭合以闭合间隙412。在点L1，(例如，阈值负 载水平)负载继续增加并且间隙412继续收缩。在点L3，图3中点B和点D处的间隙412， 间隙412闭合并且轴承支撑件406和框架402接触。这导致高刚度，即高于平均刚度的刚 度。在点L2，点B和点D处的间隙412闭合，但点A和点C处的间隙412仍然存在。这 导致低刚度，即低于平均刚度的刚度。
图22至24示出了示例性轴承支撑组件500。轴承支撑组件500包括围绕轴承支撑组件500周向间隔开的多个肋504。多个肋504可以位于框架502(也称为轴承支撑框架502) 和轴承支撑件506之间。点A、B、C、D再次分别代表围绕轴承支撑组件500的圆周的十 二点钟位置、三点钟位置、六点钟位置和九点钟位置。轴承支撑组件500可支撑位于轴30 周围的多个轴承508。
如前所述，刚度可以围绕轴承支撑组件500的圆周变化。在图22和23的示例中，刚度可以通过在框架502和轴承支撑件506之间提供空隙或间隙512来改变。间隙512可以 围绕轴承支撑组件500的圆周是均匀的。间隙512可以填充有第一材料514和第二材料513， 它们可以改变围绕轴承支撑组件500的圆周的刚度。第一材料514和第二材料513可具有 周向地变化360°的变化刚度。例如，第一材料514和/或第二材料513可以是形状记忆合金。 材料(例如形状记忆合金)可以具有变化的刚度。
轴承支撑组件500可以是具有非对称***刚度的对称轴承支撑件。如图22所示，非对称刚度可以通过提供具有第一刚度的第一材料514和具有第二刚度的第二材料513来实现。在一些示例中，第一刚度可以大于第二刚度。在一些示例中，第一刚度可以小于第二 刚度。例如，在图18中，第一刚度可以小于第二刚度，使得点A和点C处的刚度低于点 B和点D处的刚度，如关于图20所述。
图24示出了改变位于框架502和轴承支撑件506之间的间隙512中的材料围绕轴承支撑组件500(图22)的圆周的刚度的另一种方式。在图24中，间隙512可以具有位于 其中的波纹管520。在波纹管520内可以定位弹簧522、磁流变(MR)流体526和线圈524。 MR流体526可以是非牛顿流体。图24可以是在周向方向上具有变化刚度的流体阻尼器。 当负载施加到波纹管520以压缩弹簧522时，MR流体526也被压缩。随着负载增加并且 MR流体526在第一方向上(例如，在点B和点D处)被越来越多地压缩，刚度可以相对 于第二方向(例如，在点A和点C处)增加。
图25示出了作为施加到轴承支撑组件500的负载的函数的轴承支撑组件500(图22) 的刚度。无论是在图23的布置中还是在图24的布置中，对于改变材料刚度该曲线图都将 出现相同的情况。如上所述，轴承支撑组件500的刚度取决于负载并且沿圆周变化。例如， 由于材料刚度在周向方向上变化，当施加负载时，与在材料刚度较大的地方(例如，在点 A和点C处)施加相同的负载时相比，轴承支撑件406将在材料刚度较小的点处(例如， 在点B和点D处)更快地与框架接触。这经由X轴曲线558和Y轴曲线556在图25中示 出。X轴曲线558代表轴承支撑组件500在点B和点D处(图22)的刚度。Y轴曲线556 代表轴承支撑组件500在点A和点C处(图22)的刚度。线554代表轴承支撑组件的平 均刚度，线550代表高于平均刚度的刚度，而线552代表低于平均刚度的刚度。
在图25中，当负载施加到轴承支撑组件时，轴承支撑组件周围的所有点将表现出相 同的刚度。这是因为所有点处的材料都承受负载。在点L1处，负载继续增加，并且点B 和点D处较软的材料开始压缩，导致刚度增加，如曲线558所示。随着较软的材料压缩， 点B和点D承受更多的负载，并且点A和点C处的刚度开始降低。在点L2处，点B和点 D处的材料被完全压缩并经历最大刚度直到点L3，当施加的负载已压缩点A和点C处的 材料时，使得所有点处的刚度在点L4处再次相等。另一方面，在点L5处，由于材料在点 B和点D处的压缩，点A和点C所经历的负载降低直到点L6，在点L6处刚度如前所述被 均衡。
图26和27描述了在阈值水平之后激活的双线性周向刚度变化。图26的轴承组件600 具有轴承支撑件606和框架602，也称为轴承支撑框架602。框架602具有弹簧指603。轴承支撑件606具有弹簧指605。轴承支撑件606和框架602之间的间隙612可以是均匀的。 一个或多个轴承608可以支撑在轴30和轴承支撑件606之间。轴承支撑件606和框架602 中的每一个可以具有不对称的刚度。
图27示出了X轴曲线658和Y轴曲线656。X轴曲线658代表轴承支撑组件600在 点B和点D(例如，图22)处的刚度。Y轴曲线656代表轴承支撑组件600在点A和点C (例如，图22)处的刚度。线654代表轴承支撑组件的平均刚度，线650代表高于平均刚 度的刚度，而线652代表低于平均刚度的刚度。
在图27中，可以看出轴承支撑组件600的X轴位置总是比轴承支撑组件600的Y轴位置具有更大的刚度。在X轴，当负载施加到轴承支撑组件600时，轴承支撑组件600表 现出第一刚度。当间隙612在负载L1处闭合时，X轴位置处的刚度在负载L2处增加到线 650，这可以是最大刚度。在Y轴，当负载施加到轴承支撑组件时，轴承支撑组件600表 现出第一刚度。当间隙612在负载L3处闭合时，由于间隙612在Y轴位置处闭合，Y轴 位置处的刚度在负载L4处减小到线652，这可以是最小刚度。
图28至32示出了非轴对称支撑件的示例。图28至32的示例可具有变化厚度的横截面。例如，在图28中，轴承支撑件806具有厚度变化的横截面。图28的轴承支撑件806 总是非对称的。轴承支撑件806可具有内直径812和外直径814。在内直径812处，横截 面可以是圆形的。在外直径814处，横截面可以是卵形或椭圆形。点A、B、C、D再次分 别代表围绕轴承支撑件806的圆周的十二点钟位置、三点钟位置、六点钟位置和九点钟位 置。在A和C位置处，横截面厚度最大，在B和D位置处，横截面厚度最小。从点A到 点B，横截面的厚度逐渐减小到点B，然后增加到点C，减小到点D，最后增加到点A。 这允许改变轴承支撑件806周围的刚度。如前所述，该变化可以是关于图4A至4D描述的 任何变化。
在图29中，轴承支撑件906a可具有内直径912和外直径914。在内直径912处，横 截面可以是圆形。在外直径914处，横截面可以是卵形或椭圆形。图29的轴承支撑件906a 仅在高负载期间是非对称的并且在标称负载时是对称的。这是由于间隙918。在高负载下， 点B和点D处的间隙918将闭合，导致比间隙918仍然打开的点A和点C处更高的刚度。 然而，在间隙918在点B和点D处闭合的负载之下，刚度将是对称的，因为所有点将表现 出相同的刚度。
图30至32示出了轴承支撑组件1000。在图31中，轴承支撑组件1000a可以总是非对称的，而在图32中，轴承支撑组件1000b可以仅在高负载期间是非对称的并且可以在 标称负载时是对称的。参考图30，轴承支撑组件1000(也可以是轴承支撑组件1000a和轴 承支撑组件1000b)具有框架1002(也称为轴承支撑框架1002)、轴承支撑件1006和轴 承1008。轴承支撑组件1000还包括轴承辅助支撑件1020。轴承辅助支撑件1020可以非 轴对称地放置以改变轴承支撑组件1000的圆周周围的刚度。例如，在图31中，轴承辅助 支撑件1020a可以径向向内和向外放置在框架1002和轴承支撑件1006之间。当轴承辅助 支撑件1020a的构件存在(例如，在梯形区域中)时，刚度可以高于没有构件的位置处的 刚度。在图32中，轴承辅助支撑件1020b可以放置成使得轴承辅助支撑件1020b和轴承 支撑件1006之间存在间隙1018。以这种方式，非对称刚度仅在负载增加超过间隙1018闭 合的点时发生，以类似于图31中所示的方式激活轴承辅助支撑件1020b的构件。
因此，本公开的轴承支撑组件允许改变轴承支撑组件的刚度。这导致轴承支撑组件的 期望方向刚度。这进一步导致基于围绕轴承支撑组件的圆周的不同位置处的特定刚度的该 位置处的轴上的轴承的期望主动支撑。
本文所指的刚度是本体的刚度K，以牛顿每米或磅每英寸为单位测量。也就是说，刚 度是工程刚度，其表示弹性体对施加的力引起的挠曲或变形的抵抗力。
除非本文另有说明，否则术语“联接”、“固定”、“附连到”、“连接”等，既指 直接联接、固定、附接或连接，也指通过一个或多个中间部件或特征的间接联接、固定、 附接或连接。
本公开的进一步方面由以下条项的主题提供。
一种被构造为将一个或多个轴承支撑在轴上的轴承支撑组件，所述轴承支撑组件包括： 轴承支撑框架，所述轴承支撑框架被构造为联接到静态框架；多个肋，所述多个肋连接到 所述轴承支撑框架；以及轴承支撑件，所述轴承支撑件连接到所述多个肋并且被构造为支 撑轴承，其中所述轴承支撑组件具有围绕所述轴承支撑组件的圆周变化的非轴对称刚度。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述轴承支撑组件围绕所述轴承支撑组 件的所述圆周总是具有非轴对称刚度。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述轴承支撑组件具有高于阈值负载水 平的非轴对称刚度和低于所述阈值负载水平的对称刚度。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述非轴对称刚度是正弦曲线、线性曲 线、样条曲线或其组合。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述轴承支撑框架具有十二点钟位置、 三点钟位置、六点钟位置和九点钟位置，并且其中所述轴承支撑框架在所述十二点钟位置 和所述六点钟位置处的刚度大于在所述三点钟位置和所述九点钟位置处的刚度。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述轴承支撑框架具有十二点钟位置、 三点钟位置、六点钟位置和九点钟位置，并且其中所述轴承支撑框架在所述十二点钟位置 和所述六点钟位置处的刚度低于在所述三点钟位置和所述九点钟位置处的刚度。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述轴承支撑框架在X轴处的刚度大于 在Y轴处的刚度。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述轴承支撑框架在X轴处的刚度低于 在Y轴处的刚度。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，通过改变所述多个肋中的一个或多个的材料 来实现所述非轴对称刚度。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述多个肋包括肋的第一子集和肋的第 二子集，并且其中所述肋的第一子集的材料不同于所述肋的第二子集的材料。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述肋的第一子集的所述材料是具有铝 沉积物外层的钢基，而所述肋的第二子集的所述材料是具有钛沉积物外层的钢基。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述多个肋包括混合肋布置。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述混合肋布置包括实心肋、中空肋、 中空填充肋或其任意组合的组合。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中通过改变所述轴承支撑件来实现所述非 轴对称刚度。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述轴承支撑件包括通过间隙与第二轴 承支撑件间隔开的第一轴承支撑件。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述间隙包括第一间隙和第二间隙，所 述第一间隙在所述第一轴承支撑件的第一远端与所述第二轴承支撑件的第一远端之间，所 述第二间隙在所述第一轴承支撑件的第二远端与所述第二轴承支撑件的第二远端之间。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述轴承支撑件是分离式轴承支撑件。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，进一步包括所述轴承支撑件和所述轴承支撑 框架之间的非对称间隙。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，进一步包括所述非对称间隙中的材料。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述材料是粘弹性材料、橡胶材料、形 状记忆合金或其组合。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中在高于阈值负载水平时，X轴位置处的 第一刚度大于Y轴位置处的第二刚度，并且在低于所述阈值负载水平时，所述第一刚度与 所述第二刚度相同。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，进一步包括所述轴承支撑件和所述轴承支撑 框架之间的对称间隙。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述对称间隙填充有第一材料和第二材 料，所述第一材料的刚度大于所述第二材料的刚度。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，进一步包括所述轴承支撑件和所述轴承支撑 框架之间的对称间隙，其中所述对称间隙填充有磁流变流体。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述轴承支撑框架具有与所述轴承支撑 件上的第二弹簧指相邻的第一弹簧指。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，进一步包括所述轴承支撑框架与所述轴承支 撑件之间的间隙。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中通过改变所述多个肋中的一个或多个的 取向来实现所述非轴对称刚度。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述多个肋包括多个固定肋和多个可移 动肋。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述多个可移动肋相对于Y轴竖直布置。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述多个可移动肋相对于X轴水平布置。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述多个可移动肋的第一子集相对于Y 轴竖直布置，并且所述多个可移动肋的第二子集相对于X轴水平布置。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述第一子集与十二点钟位置和六点钟 位置对准，并且所述第二子集与三点钟位置和九点钟位置对准。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述第一子集与三点钟位置和九点钟位 置对准，并且所述第二子集与十二点钟位置和六点钟位置对准。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述多个可移动肋中的一个或多个由基 材内的材料层形成。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中通过改变所述轴承支撑件的横截面来实 现所述非轴对称刚度。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述横截面是非对称的，使得所述轴承 支撑件的外直径是卵形的并且所述轴承支撑件的内直径是圆形的。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，进一步包括连接在所述轴承支撑框架和所述 轴承支撑件之间的轴承辅助支撑件。
根据任何前述条项所述的轴承支撑组件，其中所述轴承辅助支撑件包括在所述轴承支 撑框架和所述轴承支撑件之间延伸的多个构件。
一种燃气涡轮发动机的压缩机区段，包括用于驱动压缩机的轴、静态框架、轴承以及 联接在所述静态框架和所述轴之间的轴承支撑组件。所述轴承支撑组件包括：联接到所述 静态框架的轴承支撑框架；连接到所述轴承支撑框架的多个肋；以及连接到所述多个肋并 且被构造为支撑所述轴承的轴承支撑件，其中，所述轴承支撑组件具有围绕所述轴承支撑 组件的圆周的非轴对称刚度。
尽管前述描述是针对优选实施例，但应注意，其他变化和修改对于本领域技术人员来 说将是显而易见的，并且可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下做出。此外，结合一 个实施例描述的特征可以与其他实施例结合使用，即使上面没有明确说明。

Claims (10)

1.一种轴承支撑组件，所述轴承支撑组件被构造为将一个或多个轴承支撑在轴上，其特征在于，所述轴承支撑组件包括：
轴承支撑框架，所述轴承支撑框架被构造为联接到静态框架；
多个肋，所述多个肋连接到所述轴承支撑框架；以及
轴承支撑件，所述轴承支撑件连接到所述多个肋并且被构造为支撑所述一个或多个轴承中的轴承，
其中，所述轴承支撑组件具有围绕所述轴承支撑组件的圆周变化的非轴对称刚度。
2.根据权利要求1所述的轴承支撑组件，其特征在于，其中所述轴承支撑组件围绕所述轴承支撑组件的所述圆周总是具有非轴对称刚度。
3.根据权利要求1所述的轴承支撑组件，其特征在于，其中所述轴承支撑组件具有高于阈值负载水平的非轴对称刚度和低于所述阈值负载水平的对称刚度。
4.根据权利要求1所述的轴承支撑组件，其特征在于，其中所述非轴对称刚度是正弦曲线、线性曲线、样条曲线或其组合。
5.根据权利要求1所述的轴承支撑组件，其特征在于，其中通过改变所述多个肋中的一个或多个的材料来实现所述非轴对称刚度。
6.根据权利要求1所述的轴承支撑组件，其特征在于，其中所述多个肋包括肋的第一子集和肋的第二子集，并且其中所述肋的第一子集的材料不同于所述肋的第二子集的材料，并且其中所述肋的第一子集的所述材料是具有铝沉积物外层的钢基，而所述肋的第二子集的所述材料是具有钛沉积物外层的钢基。
7.根据权利要求1所述的轴承支撑组件，其特征在于，其中所述多个肋包括混合肋布置，并且其中所述混合肋布置包括实心肋、中空肋、中空填充肋或其任意组合的组合。
8.根据权利要求1所述的轴承支撑组件，其特征在于，其中通过改变所述轴承支撑件来实现所述非轴对称刚度，其中所述轴承支撑件包括通过间隙与第二轴承支撑件间隔开的第一轴承支撑件，并且所述间隙包括第一间隙和第二间隙，所述第一间隙在所述第一轴承支撑件的第一远端与所述第二轴承支撑件的第一远端之间，所述第二间隙在所述第一轴承支撑件的第二远端与所述第二轴承支撑件的第二远端之间，并且其中所述轴承支撑件是分离式轴承支撑件。
9.根据权利要求1所述的轴承支撑组件，其特征在于，进一步包括所述轴承支撑件和所述轴承支撑框架之间的非对称间隙；以及所述非对称间隙中的材料，其中所述材料是粘弹性材料、橡胶材料、形状记忆合金或其组合，并且其中在高于阈值负载水平时，X轴位置处的第一刚度大于Y轴位置处的第二刚度，并且在低于所述阈值负载水平时，所述第一刚度与所述第二刚度相同。
10.根据权利要求1所述的轴承支撑组件，其特征在于，进一步包括所述轴承支撑件和所述轴承支撑框架之间的对称间隙，其中所述对称间隙填充有第一材料和第二材料，所述第一材料的刚度大于所述第二材料的刚度。
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