CN102141081A - 微型发动机转子轴承预紧系统 - Google Patents

Abstract

本发明公布了微型发动机转子轴承预紧系统，包括安装在发动机主轴（7）上的前轴承（5）与扩压器（4）之间的密封圈（1）、安装在发动机主轴（7）上位于轴承座套（6）和前轴承（5）之间的弹性部件（3）。本发明采用碟型弹簧作为弹性部件（3），使前后轴承一直保持张紧状态，并吸收一定的振动能量，减小振动，从而保证转子稳定工作；采用碟型弹簧作为弹性部件（3）比采用螺旋弹簧能够更大程度的节省空间；采用多层平垫片叠加成缓冲结构(2)，平垫片尺寸系列化，能够较精确的控制碟型弹簧的压缩量，补偿零部件加工过程产生的尺寸误差。

Description

微型发动机转子轴承预紧系统

技术领域

本发明涉及一种轴承预紧系统，具体是指一种微型发动机转子轴承预紧系统。

背景技术

与往复式发动机相比，转子发动机取消了无用的直线运动，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，具有较大优势。

本发明所涉及的转子发动机的运动特点是：转子转速高，转子支承结构紧凑，前端为压气机，后端为涡轮，转子主轴穿过燃烧室，高温燃气流过转子后部推动涡轮做功后排出。

但是这种工作方式使转子前后存在较大的温差。工作过程中随转速上升热量逐渐传递，转子及其支承结构各部件产生热膨胀，但是其各个部件之间的膨胀率不同，这使发动机初始装配时的配合情况尤其是轴承的间隙发生变化，如果不能很好的解决，会使转子工况恶化，影响发动机正常工作。因此，如何克服因热膨胀带来的不同膨胀率一直是一个难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微型发动机转子轴承预紧系统，使发动机转子能够在全转速范围内克服热膨胀的影响而稳定工作，振动水平控制在合适的范围。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

微型发动机转子轴承预紧系统，包括安装在发动机主轴上的前轴承与扩压器之间的密封圈、安装在发动机主轴上位于轴承座套和前轴承之间的弹性部件。

在所述的弹性部件与前轴承之间以及弹性部件与轴承座套之间均安装有套装在发动机主轴上的缓冲结构。

在发动机的前端，由扩压器、轴承座套构成前轴承座，发动机主轴安装在前轴承座内部，发动机主轴外侧与轴承座套、扩压器构成一个密闭环形空腔，在该环形空腔内安装与发动机主轴同轴的两个缓冲结构，在两个缓冲结构之间安装与缓冲结构同轴的弹性部件，在轴承的外侧、轴承与扩压器之间安装有密封圈。发动机工作时，由于热传导，发动机主轴、轴承以及轴承座套产生热膨胀，密封圈与轴承之间的轴向摩擦力逐渐减小，此时弹性部件产生的预紧力克服密封圈与轴承之间的轴向摩擦力，推动轴承外圈向前移动，用以消除轴承内、外圈间隙；同时由于前轴承和后轴承共轴，前轴承受到的轴向预紧力通过其滚珠、内圈经主轴传递到后轴承的内圈、滚珠和外圈，从而消除后轴承的内、外圈间隙，使转子在全转速范围内稳定工作；当发动机停车后，随着温度降低，热膨胀逐渐减小，预紧装置也逐渐回复到初装配时的状态。

作为本发明的进一步改进，所述的缓冲结构为一个平垫片。采用平垫片作为缓冲结构，在发动机主轴与轴承之间发生轴向运动时，其能起到缓冲作用。

所述的缓冲结构由至少两个厚度不同的平垫片叠加而成。采用多层平垫片，平垫片的厚度尺寸系列化，能够较精确的控制碟型弹簧的压缩量，补偿零部件加工过程产生的尺寸误差，在弹簧压缩量确定后，能够较方便的选择所需的垫片组合厚度，并且多层叠压的平垫片使碟型弹簧的预紧力传递更为平稳。

作为本发明的进一步改进，所述的密封圈的横截面为O形。采用O形橡胶圈作为密封圈，其形变能力、状态的改变适宜于微型发动机。

作为本发明的进一步改进，所述的密封圈为O形橡胶圈。

作为本发明的进一步改进，所述的密封圈为两条，且平行分布于前轴承与扩压器之间。采用两条O形橡胶圈，其平行安置在轴承的外侧，由于温度对轴承、发动机主轴的热膨胀作用，各个部件的膨胀率不相同，如此，采用两个O形橡胶圈，当各个部件因膨胀率不同，在弹性部件推动下前轴承外圈产生位移趋势时，前轴承外圈与O形橡胶圈之间产生摩擦力，并随温度的上升而减小，与弹性部件的弹簧力形成动态平衡；当发动机减速直至停车，各部件的热膨胀逐渐回复，O形橡胶圈与前轴承外圈的摩擦力反向，这种特点使前轴承外圈的位移平稳，在此过程中，O形橡胶圈始终能够很好地起到密封作用。

所述的弹性部件为碟形弹簧。在狭小的轴承座空间里，弹性部件受到预压缩，产生预紧力，发动机工作中，各个零部件受热膨胀，但因材料和温度分布的差异而膨胀量不同，采用碟形弹簧作为弹性部件，碟型弹簧能够补偿这种线性膨胀量，使前后轴承一直保持张紧状态，并吸收一定的振动能量，减小振动，从而保证转子稳定工作，在同样的刚度系数下，碟型弹簧比螺旋弹簧以及其它类型的弹簧能够更大程度的节省空间，有利于微型发动机的装配。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1本发明一种微型发动机转子轴承预紧系统，采用碟型弹簧作为弹性部件，使前后轴承一直保持张紧状态，并吸收一定的振动能量，减小振动，从而保证转子稳定工作；

2本发明一种微型发动机转子轴承预紧系统，采用碟型弹簧作为弹性部件比采用螺旋弹簧能够更大程度的节省空间；

3本发明一种微型发动机转子轴承预紧系统，采用多层平垫片叠加成缓冲结构，平垫片尺寸系列化，能够较精确的控制碟型弹簧的压缩量，补偿零部件加工过程产生的尺寸误差。

附图说明

图1为本发明安装结构示意图；

图2为本发明安装结构放大示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1-橡胶圈，2-缓冲结构，3-弹性部件，4-扩压器，5-前轴承，6-轴承座套，7-发动机主轴，8-后轴承。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

如图1至2所示，本发明微型发动机转子轴承预紧系统，在发动机主轴7上的前轴承5的外侧安装有两条平行的O形橡胶圈1，在发动机主轴7上位于轴承座套6和前轴承5之间设置有两个缓冲结构2，每个缓冲结构2包括两个平垫片，平垫片的厚度不同，在弹簧压缩量确定后，能够较方便的选择所需的垫片组合厚度，并且多层叠压的平垫片使弹性部件3的预紧力传递更为平稳，在缓冲结构2之间设置有套装在发动机主轴7上的碟形簧碟作为弹性部件3，碟形弹簧能够补偿线性膨胀量，使前后轴承一直保持张紧状态，并吸收一定的振动能量，减小振动，从而保证转子稳定工作，在同样的刚度系数下，碟型弹簧比螺旋弹簧以及其它类型的弹簧能够更大程度的节省空间，有利于微型发动机的装配。

发动机工作时，由于热传导，发动机主轴7、前轴承5以及轴承座套6产生热膨胀，O形橡胶圈1与轴承5之间的轴向摩擦力逐渐减小，此时碟形弹簧产生的预紧力克服O形橡胶圈1与前轴承5之间的轴向摩擦力，推动前轴承5外圈向前移动，用以消除前轴承5内、外圈间隙；同时由于前轴承5和后轴承8共轴，前轴承5受到的轴向预紧力通过其滚珠、内圈经发动机主轴7传递到后轴承8的内圈、滚珠和外圈，从而消除后轴承8的内、外圈间隙，使转子在全转速范围内稳定工作；当发动机停车后，随着温度降低，热膨胀逐渐减小，预紧装置也逐渐回复到初装配时的状态。

如上所述，便可以很好的实现本发明。

Claims (8)

1.微型发动机转子轴承预紧系统，其特征在于：包括安装在发动机主轴（7）上的前轴承（5）与扩压器（4）之间的密封圈（1）、安装在发动机主轴（7）上位于轴承座套（6）和前轴承（5）之间的弹性部件（3）。

2.根据权利要求1所述的微型发动机转子轴承预紧系统，其特征在于：在所述的弹性部件（3）与前轴承（5）之间以及弹性部件（3）与轴承座套（6）之间均安装有套装在发动机主轴（7）上的缓冲结构（2）。

3.根据权利要求2所述的微型发动机转子轴承预紧系统，其特征在于：所述的缓冲结构（2）为一个平垫片。

4.根据权利要求2所述的微型发动机转子轴承预紧系统，其特征在于：所述的缓冲结构（2）由至少两个厚度不同的平垫片叠加而成。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的微型发动机转子轴承预紧系统，其特征在于：所述的密封圈（1）的横截面为O形。

6.根据权利要求5所述的微型发动机转子轴承预紧系统，其特征在于：所述的密封圈（1）为O形橡胶圈。

7.根据权利要求5所述的微型发动机转子轴承预紧系统，其特征在于：所述的密封圈（1）为两条，且平行分布于前轴承（5）与扩压器（4）之间。

8.根据权利要求1至4中任意一项所述的微型发动机转子轴承预紧系统，其特征在于：所述的弹性部件（3）为碟形弹簧。

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