CN108131203A - 一种发动机轴承座冷却方法 - Google Patents

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杨凯
关胜如
王春雪
张莉爽
王雨龙
杜永恩
王大磊
邵伏永
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Abstract

本发明涉及一种发动机轴承座冷却方法，属于发动机领域。本发明提出的发动机轴承座冷却方案对于发动机热端部件处的轴承座具有较好的冷却效果，通过降低轴承座的热载荷，使发动机工作过程中处于轴承座内腔的轴承振动减小，起到保护轴承的目的，提高发动机工作稳定性、延长轴承的使用寿命。

Description

一种发动机轴承座冷却方法
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种发动机轴承座冷却方法。
背景技术
发动机中所有转子的支点是轴承，发动机的所有载荷都由轴承负载，而轴承座是轴承的支承及受力点，在发动机工作过程中承担来自轴承的载荷力。轴承座结构通常紧凑，所以对工作时的稳定性要求较高。在发动机工作过程中，除了要保证轴承的冷却效果，轴承座同样需要足够的冷却效果，否则易引起轴承工作不稳定、振动大、轴承磨损等问题，进而影响发动机工作状态甚至损坏发动机。故在发动机的设计结构中，多针对轴承座设计专门的冷却结构，尤其是热端轴承座的冷却结构。
如图1所示，现常规设计的发动机热端部件处的轴承座冷却结构形式是双层结构，由隔板2和外壳3构成，形成内通道5和外通道6，一般位于燃烧室4的下方，从压气机1出口引导冷却气对轴承8上方的轴承座7进行冷却。
由于针对轴承座冷却用的气流全部来自压气机出口，温度较高，故在发动机工作过程中，对轴承座的冷却效果较差，尤其当发动机转速达到工作转速后，燃烧室内的燃烧区向火焰筒辐射大量热能，热能快速加热了流经火焰筒的冷却气体，导致气体温度急剧上升，这样的气体流经轴承座，易导致轴承座结构变形，尺寸变大。当轴承座与轴承之间的间隙变大且接触面扭曲变化时，该处振动值随之增大；轴承座过热，同样会导致轴承处的滑油冷却效果减弱，多次热试车后，轴承磨损严重，从而需要经常返修或者更换轴承座。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何对于发动机热端部件处的轴承座起到较好冷却效果的发动机轴承座冷却冷却方法。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用发动机轴承座冷却结构实现发动机轴承座冷却的方法，所述发动机轴承座冷却结构为三层环状结构，包括支板11、外隔板12、中隔板13、内隔板14和轴承20；所述内隔板14、中隔板13和外隔板12这三个隔板在发动机内形成内通道18、中通道17、外通道16共三层通道，内通道18位于内隔板14与燃烧室15之间，中通道17位于内隔板14与中隔板13之间，外通道16位于中隔板13与外隔板12之间，内通道18、中通道17、外通道16这三层通道分别联通轴承座21的顶部、中部和根部，并与发动机同轴，位于燃烧室15的下方；轴承座21位于轴承20的上方；外通道16和中通道17连接的是压气机10的中间级，所述中间级的轮毂处设有引气孔9，位于外通道16和中通道17前端的支板11分别连接内隔板14、中隔板13和外隔板12；所述内通道18连接的是压气机10的出口，所述中通道17与内通道18通过在内隔板14上周向均布的孔19联通；所述内隔板14和中隔板13在接近轴承座21预设距离的位置向燃烧室15方向凸起；
所述方法包括以下步骤：
发动机进入工作状态时，发动机轴承座冷却结构分别从压气机10的中部和出口处引气，一路冷却气从压气机10的中间级经轮毂处的引气孔9流出，再经支板11后分别进入外通道16和中通道17，进入外通道16的冷却气直接进入轴承座21的根部进行冷却，进入中通道17的冷却气除进入到轴承座21的中部进行冷却外，还通过均布的孔19与内通道18的另外一路来自压气机10出口的冷却气进行热交换，以减小来自燃烧室15的热辐射对内通道18的冷却气的影响，降低内通道18内的气流温度。
优选地，所述内隔板14、中隔板13和外隔板12的材料为1Cr11Ni2W2MoV、厚度为1mm的板材。
优选地，所述内隔板14、中隔板13和外隔板12都以电子束焊接的方式一端与压气机10连接，另外一端与轴承座21连接。
优选地，所述内隔板14、中隔板13和外隔板12三个隔板之间相互法线方向的间距为5mm±1mm，内隔板14与燃烧室15间的法线方向的距离为30mm±1mm。
优选地，所述引气孔9共32个，孔径为Φ3。
优选地，所述支板11材料为1Cr11Ni2W2MoV，数量为周向均布8个，轴向长度为10mm、宽4mm，呈长椭圆形。
优选地，所述支板11头部和尾部用圆弧过渡处理。
优选地，在所述内隔板14上周向均布的孔19为36个，孔径均为Φ10。
优选地，所述中隔板13凸起的半径是内隔板14凸起的半径的两倍。
(三)有益效果
本发明提出了一种发动机轴承座冷却方法，该方案对于发动机热端部件处的轴承座具有较好的冷却效果，通过降低轴承座的热载荷，使发动机工作过程中处于轴承座内腔的轴承振动减小，起到保护轴承的目的，提高发动机工作稳定性、延长轴承的使用寿命。试验表明，本发明提供的发动机轴承座冷却结构相比现常规的冷却结构，其冷却效果能够提升10％-30％；轴承处滑油温度能够降低10℃-20℃；发动机工作过程中，振动的综合有效值可降低2g-5g；轴承寿命能够提高10％-20％。
附图说明
图1是常规设计的发动机轴承座冷却结构形式构示意图；
图2是本发明提供的发动机轴承座冷却方法中使用的冷却结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提出了一种发动机轴承座冷却方法，其中设计的发动机轴承座冷却结构对于发动机热端部件处的轴承座具有较好的冷却效果，通过降低轴承座的热载荷，使发动机工作过程中处于轴承座内腔的轴承振动减小，起到保护轴承的目的，提高发动机工作稳定性、延长轴承的使用寿命。
本发明发动机轴承座冷却方法中设计的冷却结构为三层环状结构，该结构为三层环状结构，包括支板11、外隔板12、中隔板13、内隔板14和轴承20，三个隔板在发动机内形成内通道18、中通道17、外通道16共三层通道，内通道18位于内隔板14与燃烧室15之间，中通道17位于内隔板14与中隔板13之间，外通道16位于中隔板13与外隔板12之间；这三层通道分别联通轴承座21的顶部、中部和根部，并与发动机同轴，位于燃烧室15的下方。轴承座21在轴承20的上方。外通道16和中通道17连接的是压气机10的中间级，中间级的轮毂处有引气孔9，位于外通道16和中通道17前端的支板11分别连接了内隔板14、中隔板13和外隔板12；内通道18连接的是压气机10的出口，中通道17与内通道18通过在内隔板14上周向均布的孔19联通；内隔板14和中隔板13在接近轴承座21的位置向燃烧室15方向凸起。
本发明提供的利用该结构进行发动机轴承座冷却的方法，包括以下步骤：
发动机进入工作状态时，本发明提供的发动机轴承座冷却结构分别从压气机10的中部和出口处引气。一路冷却气从压气机10的中间级经轮毂处的引气孔9流出，再经支板11后分别进入外通道16和中通道17，进入外通道16的冷却气直接进入轴承座21的根部进行冷却，进入中通道17的冷却气除进入到轴承座21的中部进行冷却外，还通过孔19与内通道18的另外一路来自压气机10出口的冷却气进行热交换，由于中通道17内来自压气机10中间级的冷却气温度低于内通道18内来自压气机10出口的冷却气温度，故通过热交换可以减小来自燃烧室15的热辐射对内通道18的冷却气的影响，减低内通道18内的气流温度，从而提高内通道18的气流对轴承座21顶部的冷却效果。内隔板14和中隔板13的尾端向燃烧室15方向凸起，目的是平衡轴向的热膨胀，抵消内隔板14和中隔板13两侧气流的温度差所产生热挤压应力，从而提高本发明提供的冷却结构的稳定性和安全性。
以下举例说明。
某发动机中的轴承座冷却结构为三层环状结构，由内隔板14、中隔板13和外隔板12构成，在发动机内形成内通道18、中通道17、外通道16共三层通道，这三层通道分别联通轴承座21的顶部、中部和根部，并与发动机同轴，位于燃烧室15的下方。内隔板14、中隔板13和外隔板12的材料为1Cr11Ni2W2MoV、厚度为1mm的板材，都以电子束焊接的方式一端与压气机10连接，另外一端与轴承座21连接。三个隔板之间相互法线方向的间距为5mm±1mm，内隔板14与燃烧室15间的法线方向的距离为30mm±1mm。外通道16和中通道17连接的是压气机10的中间级，中间级的轮毂处有周向均布的尺寸一致的引气孔9，引气孔9共32个，孔径为Φ3mm。位于外通道16和中通道17的前端的支板11通过电子束焊方式连接了内隔板14、中隔板13和外隔板12。支板11材料为1Cr11Ni2W2MoV，数量为周向均布8个，轴向长度为10mm、宽4mm，呈长椭圆形，支板11头部和尾部用圆弧R2过渡处理。内通道18连接的是压气机10的出口；中通道17与内通道18通过36个周向均布的孔19联通，孔径均为Φ10；内隔板14和中隔板13在接近轴承座21的位置向燃烧室15方向凸起，内隔板14凸起的半径为R10，中隔板13凸起的半径为R20。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种利用发动机轴承座冷却结构实现发动机轴承座冷却的方法，其特征在于，所述发动机轴承座冷却结构为三层环状结构，包括支板(11)、外隔板(12)、中隔板(13)、内隔板(14)和轴承(20)；所述内隔板(14)、中隔板(13和外隔板(12)这三个隔板在发动机内形成内通道(18)、中通道(17)、外通道(16)共三层通道，内通道(18)位于内隔板(14)与燃烧室(15)之间，中通道(17)位于内隔板(14)与中隔板(13)之间，外通道(16)位于中隔板(13)与外隔板(12)之间，内通道(18)、中通道(17)、外通道(16)这三层通道分别联通轴承座(21)的顶部、中部和根部，并与发动机同轴，位于燃烧室(15)的下方；轴承座(21)位于轴承(20)的上方；外通道(16)和中通道(17)连接的是压气机(10)的中间级，所述中间级的轮毂处设有引气孔(9)，位于外通道(16)和中通道(17)前端的支板(11)分别连接内隔板(14)、中隔板(13)和外隔板(12)；所述内通道(18)连接的是压气机(10)的出口，所述中通道(17)与内通道(18)通过在内隔板(14)上周向均布的孔(19)联通；所述内隔板(14)和中隔板(13)在接近轴承座(21)预设距离的位置向燃烧室(15)方向凸起；
所述方法包括以下步骤：
发动机进入工作状态时，发动机轴承座冷却结构分别从压气机(10)的中部和出口处引气，一路冷却气从压气机(10)的中间级经轮毂处的引气孔(9)流出，再经支板(11)后分别进入外通道(16)和中通道(17)，进入外通道(16)的冷却气直接进入轴承座(21)的根部进行冷却，进入中通道(17)的冷却气除进入到轴承座(21)的中部进行冷却外，还通过均布的孔(19)与内通道(18)的另外一路来自压气机(10)出口的冷却气进行热交换，以减小来自燃烧室(15)的热辐射对内通道(18)的冷却气的影响，降低内通道(18)内的气流温度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内隔板(14)、中隔板(13)和外隔板(12)的材料为1Cr11Ni2W2MoV、厚度为1mm的板材。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内隔板(14)、中隔板(13)和外隔板(12)都以电子束焊接的方式一端与压气机(10)连接，另外一端与轴承座(21)连接。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内隔板(14)、中隔板(13)和外隔板(12)三个隔板之间相互法线方向的间距为5mm±1mm，内隔板(14)与燃烧室(15)间的法线方向的距离为30mm±1mm。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引气孔(9)共32个，孔径为Φ3。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支板(11)材料为1Cr11Ni2W2MoV，数量为周向均布8个，轴向长度为10mm、宽4mm，呈长椭圆形。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支板(11)头部和尾部用圆弧过渡处理。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述内隔板(14)上周向均布的孔(19)为36个，孔径均为Φ10。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中隔板(13)凸起的半径是内隔板(14)凸起的半径的两倍。
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