CN106907355A - 一种弹性支承挤压油膜阻尼器 - Google Patents

Abstract

一种弹性支承挤压油膜阻尼器，包括安装座、弹性支承、油膜内环及油膜外环。油膜内环位于容纳腔内，且与弹性支承固定连接，油膜内环的外壁具有斜度。油膜外环位于安装座与油膜内环之间，且油膜外环的内壁与油膜内环的外壁之间形成密封的挤压油膜腔；油膜外环的内壁具有与油膜内环的外壁相同的斜度，使得油膜外环的第一端的内径小于油膜外环的第二端的内径，油膜外环的内壁与油膜内环的外壁之间的距离定义为油膜厚度。油膜外环能够相对于油膜内环移动，当油膜外环沿第一方向移动时，油膜厚度增大，当油膜外环沿第二方向移动时，油膜厚度减小，第一方向与第二方向相反，且均平行于安装座的中心轴线，即，沿着安装座的轴向移动。

Description

一种弹性支承挤压油膜阻尼器

技术领域

本发明涉及油膜阻尼器，具体而言，涉及弹性支承挤压油膜阻尼器。

背景技术

弹性支承挤压油膜阻尼器广泛用于中小型航空发动机转子的支承中，可以用来调节转子的临界转速使之远离发动机的工作转速，以及在转子通过临界转速时抑制转子的振动，避免转子过大的横向位移造成转静子碰磨打坏叶片。获知弹性支承挤压油膜阻尼器的动特性对于了解整个转子系统的动力特性有重要的意义。弹性支承挤压油膜阻尼器的动特性或减振特性与多种因素如弹性支承刚度、挤压油膜厚度、滑油压力和粘度等有关。其中转子的振幅与弹性支承挤压油膜阻尼器的油膜厚度成一定关系，当转子的振幅与油膜厚度的百分比超过某个数值时，转子振动进入非线性区，破坏性极大。

为了了解油膜厚度对弹性支承挤压油膜阻尼器动特性的影响规律以及转子振动进入非线性区时振幅与油膜厚度的百分比(用于确定转子振幅或弹性支承振动应变的限制值)，需要进行不同油膜厚度时的弹性支承挤压油膜阻尼器的动特性试验。

现有的弹性支承挤压油膜阻尼器油膜厚度的改变是通过改变弹性支承的轴承座的内径来实现的，即在研究油膜间隙对弹性支承挤压油膜阻尼器动特性的影响规律中，要进行几组油膜厚度的试验，就需要设计加工几组轴承座。同时每完成一组油膜厚度的弹性支承挤压油膜阻尼器的动特性试验，均需要将整个转子从试验台架上拆卸下来，待换装完新的内径的轴承座后，再进行转子装配及将其与台架安装。这样带来的后果是不仅很浪费材料和增加加工成本，而且拆装转子的过程十分麻烦、费时费力。此外，每次拆卸和复装转子，转子的装配和安装状态会发生变化，不能保证完全重复之前转子的装配和安装状态，因此整个转子的动力特性也会发生变化。在研究油膜厚度的改变对弹性支承挤压油膜阻尼器动特性影响的试验中，这些诸如转子装配和安装状态等因素的改变将会对试验结果带来干扰和不利影响。

因此，需要针对转子系统弹性支承挤压油膜阻尼器进行改进。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种弹性支承挤压油膜阻尼器，其能够在不拆卸转子的前提下，快速方便地改变油膜厚度，节约试验成本。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种弹性支承挤压油膜阻尼器，其包括安装座、弹性支承、油膜内环及油膜外环。

安装座内形成有容纳腔。弹性支承与安装座固定连接，并位于容纳腔内。油膜内环位于容纳腔内，且与弹性支承固定连接，油膜内环开设进油孔，油膜内环的外壁具有斜度，使得油膜内环的第一端的外径小于油膜内环的第二端的外径。油膜外环位于安装座与油膜内环之间，且油膜外环的内壁与油膜内环的外壁之间形成密封的挤压油膜腔，挤压油膜腔与进油孔连通，来自外界的滑油经由进油孔进入挤压油膜腔内；油膜外环的内壁具有与油膜内环的外壁相同的斜度，使得油膜外环的第一端的内径小于油膜外环的第二端的内径，油膜外环的内壁与油膜内环的外壁之间的距离定义为油膜厚度。

其中，油膜外环能够相对于油膜内环移动，当油膜外环沿第一方向移动时，油膜厚度增大，当油膜外环沿第二方向移动时，油膜厚度减小，第一方向与第二方向相反，且均平行于安装座的中心轴线，即，沿着安装座的轴向移动。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：本发明可以在不拆卸转子、油膜内外环、弹性支承的情况下，仅通过相对于油膜内环移动油膜外环，实现油膜厚度的快速准确的改变，既节省了人力物力，又不改变转子的装配和安装状态，从而能最大程度上保证在弹性支承挤压油膜阻尼器动特性的影响因素中只有油膜厚度的单纯改变，不受其他因素的影响。

并且，本发明能够控制油膜外环在安装座的容纳腔内轴向移动的距离，且在移动过程中保证挤压油膜腔始终处于密封状态，维持挤压油膜的压力。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1为本发明的弹性支承挤压油膜阻尼器的整体结构图；

图2为沿图1中A-A线的横向剖视图；

图3为沿图1中B-B线的横向剖视图；及

图4为图2中F部分的局部放大图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。

本发明提供一种能够改变油膜厚度的弹性支承20挤压油膜阻尼器，如图1至图4所示，其包括安装座10、弹性支承20、油膜内环30及油膜外环40。

安装座10内形成有容纳腔11。弹性支承20与安装座10固定连接，并位于容纳腔11内。油膜内环30位于容纳腔11内，且与弹性支承20固定连接，油膜内环30开设进油孔31，油膜内环30的外壁具有斜度，使得油膜内环30的第一端的外径小于油膜内环30的第二端的外径。油膜外环40位于安装座10与油膜内环30之间，且油膜外环40的内壁与油膜内环30的外壁之间形成密封的挤压油膜腔C，挤压油膜腔C与进油孔31连通，来自外界的滑油经由进油管60、进油孔31进入挤压油膜腔C内；油膜外环40的内壁具有与油膜内环30的外壁相同的斜度，使得油膜外环40的第一端的内径小于油膜外环40的第二端的内径，油膜外环40的内壁与油膜内环30的外壁之间的距离ΔA定义为油膜厚度。

其中，油膜外环40能够相对于油膜内环30移动，当油膜外环40沿第一方向D1移动时，油膜厚度增大，当油膜外环40沿第二方向D2移动时，油膜厚度减小，第一方向D1与第二方向D2相反，且均平行于安装座10的中心轴线S，即，沿着安装座10的轴向移动。

如图2所示，第一方向D1为竖直向下，则第二方向D2为竖直向上。应当理解，上下左右仅为配合附图进行说明，根据产品的实际情况，移动方向相应改变。例如，图3中，第一方向D1为水平向右，则第二方向D2为水平向左。

因此，本发明可以在不拆卸转子、油膜内外环、弹性支承的情况下，仅通过相对于油膜内环移动油膜外环，实现油膜厚度的快速准确的改变，既节省了人力物力，又不改变转子的装配和安装状态，从而能最大程度上保证在弹性支承挤压油膜阻尼器动特性的影响因素中只有油膜厚度的单纯改变，不受其他因素的影响。确保转子的振幅与油膜厚度的百分比不超过标准值，以提高转子的寿命。

并且，本发明能够控制油膜外环在安装座的容纳腔内轴向移动的距离，且在移动过程中保证挤压油膜腔始终处于密封状态，维持挤压油膜的压力。

此外，本发明已在某弹性支承挤压油膜阻尼器动特性试验中得到了应用和验证。从验证结果来看，此结构设计合理，能实现油膜厚度的快速准确改变，不需要拆装转子系统。

在一实施例中，如图4所示，油膜内环30的外壁开有两个密封槽32和密封槽32之间的滑油槽33，滑油能够经由供油孔和滑油槽33进入挤压油膜腔C内，两个密封槽32内均设有密封圈34，密封圈34与油膜外环40的内壁紧密配合。

其中，如图2、4所示，油膜外环40包裹在油膜内环30的外周，油膜内环30为圆锥台形，油膜外环40的外壁为圆柱形，且与安装座10的内壁小间隙配合。定义相对靠下的一端为第一端。当油膜外环40沿第一方向D1移动时，油膜外环40的第二端逐渐靠近油膜内环30的第一端；当油膜外环40沿第二方向D2移动时，油膜外环40的第二端逐渐远离油膜内环30的第一端。从而在油膜外环40的移动过程中，改变油膜厚度。

在一实施例中，如图2、4所示，安装座10的内壁还凸设有限位凸部12，当油膜外环40沿第二方向D2移动至与限位凸部12接触时，由于限位凸部12起到限位作用，使得油膜外环40无法进一步沿第二方向D2移动，此时油膜厚度达到最小值。其中，限位凸部12可为凸起的圆环，也可为非连续的结构。

弹性支承20挤压油膜阻尼器还包括端盖50，其分别与安装座10和油膜外环40连接。本实施例中，安装座10的一端为法兰端，安装座10的法兰端与端盖50的法兰端配合。端盖50的另一端为带平面的圆柱体，其中心有内螺纹，使其与油膜外环40的一端的外螺纹连接。油膜外环40的该端的中心可设有内六方孔41。

因此，通过活动扳手夹紧带平面的圆柱体，可以使端盖50绕着油膜外环40的外螺纹旋转而靠近并贴合安装座10的法兰端。端盖50与油膜外环40拧紧后，通过端盖50的法兰端的弧形安装槽51，并借由法兰端的螺栓52、平垫53和螺母54将端盖50与安装座10固定在一起。弧形安装槽51的设计可保证端盖50在与油膜外环40通过螺纹配合拧紧后还能与安装座10的法兰固结在一起。

将端盖50紧固于安装座10后，通过使用内六方扳手使得油膜外环40能够相对于端盖50旋转，使得油膜外环40相对于油膜内环30沿第一方向D1或第二方向D2移动。

当油膜外环40沿第一方向D1移动至与端盖50的内端面55接触时，由于内端面55的抵顶，使得油膜外环40无法进一步沿第一方向D1移动，此时油膜厚度达到最大值。

在一实施例中，油膜外环40在容纳腔11内的轴向移动距离可以通过一位移传感器(未示出)精确测量，并由此计算出油膜厚度的变化量，具体方法如下：

如图2所示，在一直角三角形中，斜边为沿着安装座10的中心轴线S的方向，一直边为沿着油膜内环30的倾斜的外壁的方向，二者之间的夹角为θ，在该直角三角形中，斜边的长度ΔL为油膜外环40能够相对于油膜内环30移动过程中的轴向移动量，另一直边则为油膜厚度的变化量ΔW，其中，ΔW＝ΔL*sinθ，其中，ΔL可通过位移传感器测量，θ为已知量，由此，能够确定油膜厚度的变化量ΔW。

另外，在一实施例中，如图2所示，弹性支承20包括弹条21和位于弹条21两端的安装部22和自由端23，弹性支承20的安装部22通过螺栓24和螺母25固定在安装座10的容纳腔11内。弹条21分别与自由端23和安装部22相连。自由端23的内部为轴承腔。轴承26置于的轴承腔内，且轴承的外圈与轴承腔的安装边接触。转子轴27的轴颈部分与轴承的内圈紧配合，轴承的内圈一侧与轴的轴肩接触，一端与定位套28接触，并通过螺母29与转子轴27的外螺纹配合将转子轴27与轴承26轴向压紧。

综上所述，本发明可以在不拆卸转子、油膜内外环、弹性支承的情况下，仅通过相对于油膜内环移动油膜外环，实现油膜厚度的快速准确的改变，既节省了人力物力，又不改变转子的装配和安装状态，从而能最大程度上保证在弹性支承挤压油膜阻尼器动特性的影响因素中只有油膜厚度的单纯改变，不受其他因素的影响。

并且，本发明能够控制油膜外环在安装座的容纳腔内轴向移动的距离，且在移动过程中保证挤压油膜腔始终处于密封状态，维持挤压油膜的压力。

以上针对一种快速改变弹性支承挤压油膜阻尼器油膜厚度的装置，仅仅是以该结构为例，说明了本发明的具体设计与实施过程，并不局限于弹性支承等的具体结构，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(弹条的个数及横截面尺寸、油膜外环在安装座的容纳腔内轴向移动距离的测量方式等均可改变)。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。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种弹性支承挤压油膜阻尼器，包括：

安装座，安装座内形成有容纳腔；

弹性支承，与安装座固定连接，并位于容纳腔内；

油膜内环，位于容纳腔内，且与弹性支承固定连接，油膜内环开设进油孔，油膜内环的外壁具有斜度，使得油膜内环的第一端的外径小于油膜内环的第二端的外径；及

油膜外环，位于安装座与油膜内环之间，且油膜外环的内壁与油膜内环的外壁之间形成密封的挤压油膜腔，挤压油膜腔与进油孔连通，来自外界的滑油经由进油孔进入挤压油膜腔内；油膜外环的内壁具有与油膜内环的外壁相同的斜度，使得油膜外环的第一端的内径小于油膜外环的第二端的内径，油膜外环的内壁与油膜内环的外壁之间的距离定义为油膜厚度；

其中，油膜外环能够相对于油膜内环移动，当油膜外环沿第一方向移动时，油膜厚度增大，当油膜外环沿第二方向移动时，油膜厚度减小，第一方向与第二方向相反，且均平行于安装座的中心轴线。

2.如权利要求1所述的弹性支承挤压油膜阻尼器，其中，油膜内环的外壁开有两个密封槽和密封槽之间的滑油槽，滑油能够经由供油孔和滑油槽进入挤压油膜腔内，两个密封槽内均设有密封圈，密封圈与油膜外环的内壁紧密配合。

3.如权利要求1所述的弹性支承挤压油膜阻尼器，其中，安装座的内壁凸设有限位凸部，当油膜外环沿第二方向移动至与限位凸部接触时，油膜厚度达到最小值；弹性支承挤压油膜阻尼器还包括端盖，其与安装座固定连接，当油膜外环沿第一方向移动至与端盖的内端面接触时，油膜厚度达到最大值。

4.如权利要求3所述的弹性支承挤压油膜阻尼器，其中，油膜外环的一端与端盖的一端螺纹连接，油膜外环相对于端盖旋转，使得油膜外环相对于油膜内环沿第一方向或第二方向移动。

5.如权利要求4所述的弹性支承挤压油膜阻尼器，其中，油膜外环的该端的中心设有内六方孔，通过使用内六方扳手使得油膜外环能够相对于端盖旋转。

6.如权利要求4所述的弹性支承挤压油膜阻尼器，其中，端盖的另一端具有法兰面，法兰面开设弧形安装槽，使得端盖与安装座通过螺栓紧固。

7.如权利要求1所述的弹性支承挤压油膜阻尼器，其中，弹性支承包括弹条和位于弹条两端的安装部和自由端，弹性支承通过安装部与安装座固定连接，自由端设有轴承腔，用于容纳轴承，自由端的外壁与油膜内环的内壁紧配合。

8.如权利要求1所述的弹性支承挤压油膜阻尼器，其中，油膜内环为圆锥台形，油膜外环的外壁为圆柱形，且与安装座的内壁小间隙配合。

9.如权利要求1所述的弹性支承挤压油膜阻尼器，其中，油膜内环的倾斜的外壁与安装座的中心轴线的夹角为θ，油膜外环能够相对于油膜内环移动过程中，油膜厚度的变化量为ΔL*sinθ，其中，ΔL为油膜外环能够相对于油膜内环移动过程中的轴向移动量。

10.如权利要求9所述的弹性支承挤压油膜阻尼器，其中，还包括位移传感器，用于测量轴向移动量。