CN205047663U - 转子支承结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种转子支承结构，包括：轴承安装座；以及安装在该轴承安装座内的轴承，该轴承包括轴承内环、轴承外环以及位于该轴承内环和该轴承外环之间的滚珠，其中，在该轴承安装座与该轴承外环之间套有波簧，该波簧沿圆周在径向上呈现连续起伏以形成紧贴该轴承安装座的波峰与紧贴该轴承外环的波谷，从而将该轴承安装座与该轴承外环之间的间隙分隔成沿圆周的多个空腔，该多个空腔中充满滑油并通过安装于轴向两端的密封环密封。
Description
技术领域
本实用新型涉及发动机转子技术，尤其涉及一种转子支承结构。
背景技术
航空燃气涡轮发动机转子均用滚动轴承支承于机匣上。由于滚动轴承阻尼很小，可以忽略不计，并且直接装在机匣轴承座上。发动机工作时，转子的不平衡力通过支持结构传递给机匣，使发动机产生振动。此外，滚动轴承也不能有效衰减转子通过危险速度时产生的振动。为了降低发动机振动，提高发动机寿命，在有些支承处的轴承外环和轴承座之间采用弹性支承结构和挤压油膜阻尼器。
挤压油膜阻尼器借助轴承挤压其周围的滑油，形成油膜，并借助流体动压产生阻尼减振作用，由此降低振动。通常将弹性支承结构与挤压油膜阻尼器并联安装在机匣上，利用弹性支承结构定心；利用挤压油膜阻尼器衰减振动。但是传统弹性支承结构和挤压油膜阻尼器分属两个不同的结构，占据较多空间，挤压油膜阻尼器结构亦略显复杂。同时，当轴承相对于机匣的偏心率较大时，即轴颈偏向一侧，挤压油膜阻尼器的特性变得尤为复杂，给设计带来诸多难点。因此，上述弹性支承与挤压油膜阻尼器只在发动机主轴轴承上有所使用，并且通常还需限制轴颈的最大偏心率，以保证挤压油膜阻尼器设计参数的真实有效。
传统的弹性支承结构与挤压油膜阻尼器不能用于发动机主轴之外的其他转动部件，并逐渐不再适应当前发动机小型化和紧凑设计的要求，需使用新结构将二者融为一体，同时又需要保证具有和传统结构相当的刚度及阻尼特性。
实用新型内容
为了克服上述缺陷，本实用新型旨在提供一种转子支承结构。
根据本实用新型的一方面，提供了一种转子支承结构，包括：
轴承安装座；以及
安装在该轴承安装座内的轴承，该轴承包括轴承内环、轴承外环以及位于该轴承内环和该轴承外环之间的滚珠，
其中，在该轴承安装座与该轴承外环之间套有波簧，该波簧沿圆周在径向上呈现连续起伏以形成紧贴该轴承安装座的波峰与紧贴该轴承外环的波谷，从而将该轴承安装座与该轴承外环之间的间隙分隔成沿圆周的多个空腔，该多个空腔中充满滑油并通过安装于轴向两端的密封环密封。
在一实例中，该波簧沿周向分布有穿透波簧厚度的小孔，以使该多个空腔之间连通，从而滑油可经由小孔在各个空腔之间流动。
在一实例中，该小孔的延伸方向与波簧表面垂直，以形成垂直穿过波簧厚度的流道。
在一实例中，该小孔的延伸方向倾斜于波簧表面，以形成斜穿过波簧厚度的流道。
在一实例中，该小孔沿弯曲线路延伸穿过波簧厚度，以形成弯曲的流道。
在一实例中，该小孔的数目和直径取决于所需要的阻尼大小。
在一实例中，该波簧通过增材加工工艺一体成型地制成。
通过本实用新型的转子支承结构，轴承在转子不平衡力作用下，外环向不平衡力方向移动时挤压滑油和波簧，一方面起到限制轴承外环移动的作用，同时也吸收外转子振动的能量，降低转子支承刚性，可兼顾降低转子支承刚度和增加阻尼的共同效果。同时，本实用新型的转子支承结构简单，占用的轴向、径向空间小，减振效果好，适合在任何转子支承结构上使用。
简言之，该转子支承结构既能通过弹性元件调整转子临界转速，又能通过阻尼元件降低转子的外传振动的结构，同时，该结构尽可能简单优化，能在不改变已有转子支承结构空间的前提下即可实现。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，更能够更好地理解本实用新型的上述特征和优点。
图1是示出了根据本实用新型的一方面的转子支承结构的俯视图；
图2是示出了图1中沿A-A线的剖面示意图；
图3A-3C是示出了根据本实用新型的一方面的波簧上的小孔的示意图。
为清楚起见，以下给出附图标记的简要说明：
100：转子支承结构
101：轴承安装座
102：密封环
103：波簧1031：空腔1032：小孔
104：轴承外环
105：滚珠
106：轴承内环
107：转子
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本实用新型的保护范围进行任何限制。
图1是示出了根据本实用新型的一方面的转子支承结构100的俯视图，图2是示出了图1中沿A-A线的剖面示意图。转子支承结构100的结构将从图1和图2的结合中可清楚地示出。
如图1所示，转子支承结构100可包括轴承安装座101和轴承。轴承可包括轴承外壁104、轴承内壁106、以及介于这两者之间的滚珠105。转子107，即旋转轴，穿过轴承内壁106的环心。图1中的左右方向是轴向方向，上下方向是径向方向。
在轴承安装座101与轴承外壁104之间的空间，设有波簧103。该波簧103由环状的簧片构成，从而套在轴承外壁104之外及轴承安装座101之内。波簧103的簧片随着在圆周上延伸，在径向上呈现连续起伏，从而形成一系列的波峰和波谷，波峰部位紧贴轴承安装座101，波谷部位紧贴轴承外壁104。由此，轴承安装座101与轴承外壁104之间的环状空间被分割为多个独立的空腔1031，这些空腔1031沿周向依次分布。
在这些空腔1031中充满了滑油，这些滑油通过安装于轴向上两端的密封环102密封在轴承安装座101与轴承外壁104之间的空间内。
由此，波簧103位于轴承外环104和轴承安装座101之间的径向空隙中，可保证轴承及转子107相对于轴承安装座101的定心要求，也能实现狭小空间中的弹性支承及定心功能。
波簧103可在轴承外环104的全周范围内进行支承，保证轴承及由轴承支承的转子轴颈在许可的范围内运动，具有定心弹簧的功能。轴承外环104与轴承安装座101间的滑油起到阻尼作用，可减小转子外传的振动负荷和幅值，降低发动机振动。波簧103限制轴承外环104运动，可实现更大的径向位移，同时改变转子107支承刚性，使转子107变为柔性转子，发动机工作于超临界转速下，工作平稳，振动小。
较优地，波簧103沿圆周分布有多个小孔1032，这些小孔1032穿透波簧103的簧片厚度，从而使得沿圆周分布的这些空腔1031之间通过相应小孔1032彼此连通。在此配置下，滑油即可经由小孔1032在各个空腔1031之间流动。
来自于转子107的不平衡力载荷使轴承外环104相对于轴承安装座101产生径向位移，波簧103承受所产生的位移并发生变形，使空腔1031的容积改变。空腔1031中的滑油因此通过开设于波簧103上的小孔1032在各空腔1031中流动，利用节流效应产生阻尼。利用节流效应产生阻尼，大幅降低了滑油供油压力和流量要求。而且，由于采用的是封闭式结构，大幅减少滑油需求量。
波簧103的变形限制了轴承外环104的径向位移，进而限制了转子107的轴心轨迹。空腔1031中的滑油流经小孔1032产生的节流效应吸收来自于转子107的振动，起到减振的作用，从而减少对轴承安装座101的外传振动。
通过调节波簧103上开设的小孔1032的直径或数量能实现调节阻尼的功用，以满足不同转子支承***的需要。
特别地，根据使用要求，通过改变波簧103上开设的小孔1032的方向，在波簧103上形成流道较长的长孔或流道较短的短孔，通过改变小孔1032的流道长度，从而改变阻尼大小。
例如在图3A所示的实例中，小孔1032a的延伸方向倾斜于波簧表面，即小孔1032a的延伸方向与该小孔处波簧表面的法线方向呈一角度，所以形成斜穿过波簧厚度的流道，这样的流道较长。在图3A所示的实例中，小孔1032b的延伸方向与波簧表面垂直，以形成垂直穿过波簧厚度的流道，这样的流道较长。通过改变小孔1032的流道长度，可以调节阻尼大小。
图3C示出了小孔的另一种配置，例如小孔1032c，如图所示，小孔1032c沿弯曲的线路延伸穿过波簧厚度，从而形成了弯曲的流道。这可以增加阻尼，满足大阻尼支承的需要。
在实际使用过程中，可根据需要更换开设有不同直径、不同数量、不同方向、不同纵向截面形状的小孔的波簧，从而达到调节阻尼的目的。
实践中，波簧103可通过增材加工工艺一体成型地制成，这样解决了圆周波簧加工难的问题，且能保证波簧复杂曲面结构的制造精度。同时，可在波簧103上直接生成不同孔径、方向、甚至弯曲的滑油流道，实现不同的阻尼大小。
通过本实用新型的转子支承结构，轴承在转子不平衡力作用下，外环向不平衡力方向移动时挤压滑油和波簧，一方面起到限制轴承外环移动的作用，同时也吸收外转子振动的能量，降低转子支承刚性，可兼顾降低转子支承刚度和增加阻尼的共同效果。同时，本实用新型的转子支承结构简单，占用的轴向、径向空间小，减振效果好，适合在任何转子支承结构上使用。
简言之，该转子支承结构既能通过弹性元件调整转子临界转速，又能通过阻尼元件降低转子的外传振动的结构，同时，该结构尽可能简单优化，能在不改变已有转子支承结构空间的前提下即可实现。
提供之前的描述是为了使本领域中的任何技术人员均能够实践本文中所描述的各种方面。但是应该理解，本实用新型的保护范围应当以所附权利要求为准，而不应被限定于以上所解说实施例的具体结构和组件。本领域技术人员在本实用新型的精神和范围内，可以对各实施例进行各种变动和修改，这些变动和修改也落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种转子支承结构，其特征在于，包括：
轴承安装座；以及
安装在所述轴承安装座内的轴承，所述轴承包括轴承内环、轴承外环以及位于所述轴承内环和所述轴承外环之间的滚珠，
其中，在所述轴承安装座与所述轴承外环之间套有波簧，所述波簧沿圆周在径向上呈现连续起伏以形成紧贴所述轴承安装座的波峰与紧贴所述轴承外环的波谷，从而将所述轴承安装座与所述轴承外环之间的间隙分隔成沿圆周的多个空腔，所述多个空腔中充满滑油并通过安装于轴向两端的密封环密封。
2.如权利要求1所述的转子支承结构，其特征在于，所述波簧沿周向分布有穿透波簧厚度的小孔，以使所述多个空腔之间连通，从而滑油可经由小孔在各个空腔之间流动。
3.如权利要求2所述的转子支承结构，其特征在于，所述小孔的延伸方向与波簧表面垂直，以形成垂直穿过波簧厚度的流道。
4.如权利要求2所述的转子支承结构，其特征在于，所述小孔的延伸方向倾斜于波簧表面，以形成斜穿过波簧厚度的流道。
5.如权利要求2所述的转子支承结构，其特征在于，所述小孔沿弯曲线路延伸穿过波簧厚度，以形成弯曲的流道。
6.如权利要求2所述的转子支承结构，其特征在于，所述小孔的数目和直径取决于所需要的阻尼大小。
7.如权利要求1-6中任一项所述的转子支承结构，其特征在于，所述波簧通过增材加工工艺一体成型地制成。
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