CN106402270A - 一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器 - Google Patents

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张明
张晨帅
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Abstract

一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器，包括轴颈及外圈，外圈套装在轴颈上，两者之间留有油膜间隙，外圈中部设有供油槽和供油孔，油膜间隙通过供油槽与供油孔相通；轴颈外表面设有凸台，外圈内侧壁上设有凹槽，凸台与凹槽正对设置；凸台宽度大于凹槽宽度；凸台和凹槽数量若干，分别沿轴颈及外圈周向均布设置；凸台和凹槽在长度方向上分别与轴颈及外圈的轴向中心线相平行；凸台和凹槽分别在轴颈外表面及外圈内侧壁上轴向贯通；凸台顶面为圆弧面，其圆心位于轴颈轴向中心线上；凹槽底面为圆弧面，其圆心位于外圈轴向中心线上。当外圈与轴颈之间形成油膜后，由于凸台和凹槽的存在，增大了油膜切向力，进而提高了油膜阻尼和减振效率。

Description

一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器
技术领域
本发明属于挤压油膜阻尼器技术领域，特别是涉及一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器。
背景技术
挤压油膜阻尼器是一种用于发动机转子的减振器，其涉及的领域是非常广泛的，特别是在航空、航天领域内，挤压油膜阻尼器具有尤为重要的作用，在挤压油膜阻尼器使用过程中，还需面对严谨的技术硬性条件要求。
挤压油膜阻尼器的减振原理是利用油膜来吸收发动机转子的振动，油膜产生油膜阻尼，而发动机转子支承系统处的阻尼主要通过油膜产生，因此，油膜阻尼这个参数对于发动机整体性能而言极其重要，如果能够适当的提高油膜阻尼，对于提高挤压油膜阻尼器的减振效率尤为重要。
目前，已经实际应用的挤压油膜阻尼器所形成的油膜结构均属于圆环形，依靠圆环形油膜结构很难进一步改善油膜阻尼参数，想要进一步提高挤压油膜阻尼器的减振效率也非常困难。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器，在不改变传统挤压油膜阻尼器整体结构的条件下，仅对阻尼器外圈及阻尼器轴颈进行了结构改造，有效提高了挤压油膜阻尼器的油膜阻尼，并进一步提高了挤压油膜阻尼器的减振效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器，包括阻尼器轴颈及阻尼器外圈，所述阻尼器外圈套装在阻尼器轴颈上，阻尼器外圈与阻尼器轴颈之间留有油膜间隙，在阻尼器外圈的中部设置有供油槽和供油孔，且供油槽沿着阻尼器外圈内侧壁周向设置，所述油膜间隙通过供油槽与供油孔相通；其特点是：在所述阻尼器轴颈的外表面设置有凸台，在所述阻尼器外圈的内侧壁上设置有凹槽，且凸台与凹槽正对设置。
所述凸台的宽度大于凹槽的宽度。
所述凸台数量若干，若干凸台沿阻尼器轴颈周向均布设置。
所述凸台在长度方向上与阻尼器轴颈的轴向中心线相平行。
所述凸台在阻尼器轴颈的外表面上为轴向贯通。
所述凸台顶面为圆弧面，且圆弧面的圆心位于阻尼器轴颈的轴向中心线上。
所述凹槽数量若干，若干凹槽沿阻尼器外圈周向均布设置。
所述凹槽在长度方向上与阻尼器外圈的轴向中心线相平行。
所述凹槽在阻尼器外圈的内侧壁上为轴向贯通。
所述凹槽底面为圆弧面，且圆弧面的圆心位于阻尼器外圈的轴向中心线上。
本发明的有益效果：
本发明首次提出在阻尼器轴颈的外表面增加凸台及在阻尼器外圈的内侧壁上增加凹槽的的方案，当阻尼器外圈与阻尼器轴颈之间形成油膜后，由于凸台和凹槽的存在，会导致油膜压力分布出现不均，油膜切向力将会增大，进而使油膜阻尼得到提高，最终提高了挤压油膜阻尼器的减振效率。
附图说明
图1为本发明的一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器的结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为图2中I部放大图；
图4为油膜阻尼随偏心率的变化曲线图；
图5为传统的挤压油膜阻尼器的油膜压力分布图；
图6为本发明的挤压油膜阻尼器的油膜压力分布图；
图中，1—阻尼器轴颈，2—阻尼器外圈，3—油膜间隙，4—供油槽，5—供油孔，6—凸台，7—凹槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～3所示，一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器，包括阻尼器轴颈1及阻尼器外圈2，所述阻尼器外圈2套装在阻尼器轴颈1上，阻尼器外圈2与阻尼器轴颈1之间留有油膜间隙3，在阻尼器外圈2的中部设置有供油槽4和供油孔5，且供油槽4沿着阻尼器外圈2内侧壁周向设置，所述油膜间隙3通过供油槽4与供油孔5相通；在所述阻尼器轴颈1的外表面设置有凸台6，在所述阻尼器外圈2的内侧壁上设置有凹槽7，且凸台6与凹槽7正对设置。
所述凸台6的宽度大于凹槽7的宽度。
所述凸台6数量若干，若干凸台6沿阻尼器轴颈1周向均布设置。
所述凸台6在长度方向上与阻尼器轴颈1的轴向中心线相平行。
所述凸台6在阻尼器轴颈1的外表面上为轴向贯通。
所述凸台6顶面为圆弧面，且圆弧面的圆心位于阻尼器轴颈1的轴向中心线上。
所述凹槽7数量若干，若干凹槽7沿阻尼器外圈2周向均布设置。
所述凹槽7在长度方向上与阻尼器外圈2的轴向中心线相平行。
所述凹槽7在阻尼器外圈2的内侧壁上为轴向贯通。
所述凹槽7底面为圆弧面，且圆弧面的圆心位于阻尼器外圈2的轴向中心线上。
为了更好的验证本发明的挤压油膜阻尼器能够有效提高油膜阻尼，具体采用了ANSYS仿真计算软件对传统的挤压油膜阻尼器和本发明的挤压油膜阻尼器分别进行了油膜阻尼的仿真计算。传统的挤压油膜阻尼器和本发明的挤压油膜阻尼器具有相同的结构参数，结构参数如下表：
表1结构参数(单位：mm)
阻尼器轴颈直径 阻尼器外圈直径 阻尼器轴向宽度 供油槽宽度 供油槽直径 供油孔直径
43 43.3 18 4 43.7 0.8
在本发明的挤压油膜阻尼器中，以均布设置的四处凸台6及四处凹槽7为例，凸台6的顶面弧长所对应的圆心角度为6度，凸台6的径向高度为0.05mm，凹槽7的底面弧长所对应的圆心角度为5度，凹槽7的径向深度为0.05mm。
可知，阻尼器轴颈1的运动表达式为：
X＝e·cos(Ω·t)
Y＝e·sin(Ω·t)
其中，e＝c·ε，式中，e为阻尼器轴颈偏心距，c为油膜间隙，ε为偏心率，Ω为公转角速度，本实施例中，公转角速度为471rad/s。
参与仿真计算的滑油参数为：滑油密度为885kg/m，滑油粘度为0.00482pa·s，进口流量为90mL/min，出口边界条件压力为大气压。
可知，油膜阻尼的计算公式为：
式中，C为油膜阻尼，Ft为阻尼器轴颈所受油膜切向力，e为阻尼器轴颈偏心距，Ω为公转角速度。
通过ANSYS仿真计算软件可得到油膜阻尼随偏心率的变化曲线，如图4所示。在图中可以清楚的看出，本发明的挤压油膜阻尼器与传统的挤压油膜阻尼器相比，油膜阻尼得到明显提高。
为了进一步验证本发明的挤压油膜阻尼器因凸台6及凹槽7的存在，能够使油膜压力分布出现不均的情况，通过ANSYS仿真计算软件分别仿真出了本发明的挤压油膜阻尼器及传统的挤压油膜阻尼器的油膜压力分布图，具体如图5和图6。在图中可以清楚的看出，本发明的挤压油膜阻尼器能够使油膜压力分布不均匀，再根据涡流增阻原理可知，油膜切向力将会增大，进而使油膜阻尼得到提高，最终提高了挤压油膜阻尼器的减振效率。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器，包括阻尼器轴颈及阻尼器外圈，所述阻尼器外圈套装在阻尼器轴颈上，阻尼器外圈与阻尼器轴颈之间留有油膜间隙，在阻尼器外圈的中部设置有供油槽和供油孔，且供油槽沿着阻尼器外圈内侧壁周向设置，所述油膜间隙通过供油槽与供油孔相通；其特征在于：在所述阻尼器轴颈的外表面设置有凸台，在所述阻尼器外圈的内侧壁上设置有凹槽，且凸台与凹槽正对设置。
2.根据权利要求1所述的一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述凸台的宽度大于凹槽的宽度。
3.根据权利要求1所述的一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述凸台数量若干，若干凸台沿阻尼器轴颈周向均布设置。
4.根据权利要求1所述的一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述凸台在长度方向上与阻尼器轴颈的轴向中心线相平行。
5.根据权利要求1所述的一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述凸台在阻尼器轴颈的外表面上为轴向贯通。
6.根据权利要求1所述的一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述凸台顶面为圆弧面，且圆弧面的圆心位于阻尼器轴颈的轴向中心线上。
7.根据权利要求1所述的一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述凹槽数量若干，若干凹槽沿阻尼器外圈周向均布设置。
8.根据权利要求1所述的一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述凹槽在长度方向上与阻尼器外圈的轴向中心线相平行。
9.根据权利要求1所述的一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述凹槽在阻尼器外圈的内侧壁上为轴向贯通。
10.根据权利要求1所述的一种外圈带凹槽及轴颈带凸台的增阻式挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述凹槽底面为圆弧面，且圆弧面的圆心位于阻尼器外圈的轴向中心线上。
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