CN108691893B - 航空发动机及其鼠笼式轴承结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种鼠笼式轴承结构，包括：鼠笼本体，所述鼠笼本体的内部具有轴承放置腔及调节腔；轴承，设置于所述轴承放置腔中，且所述轴承沿轴向方向的长度小于所述轴承放置腔沿轴向方向的长度；及调节固定件，可轴向运动地设置于所述调节腔中，所述调节固定件能够调节所述轴承在所述轴承放置腔中的位置，并固定所述轴承。通过调节固定件调节轴承在轴承放置腔中的位置，使得轴承的轴向位置可调，以改变轴承到鼠笼本体端部的距离，有效的解决因轴承与鼠笼一体化导致的轴承位置不可调的问题，以便于改变鼠笼式轴承结构的刚度。同时，鼠笼本体与轴承为两个零部件，能够节约成本，便于设计与加工。本发明还提供一种航空发动机。

Description

航空发动机及其鼠笼式轴承结构

技术领域

本发明涉及航空发动机设备领域，特别是涉及航空发动机及其鼠笼式轴承结构。

背景技术

轴承是当代机械设备中一种重要零部件，在机械中起到支撑旋转体运动的作用。而航空用轴承因其工作环境恶劣，旋转速度高，工作中承受振动剧烈，对轴承的设计、制造、安装都提出了更高的要求。鼠笼弹性支撑是航空发动机中常用的一种减振零件，其目的在于调节转子的临界转速，减小主轴振动，避免主轴在通过它的临界转速时产生的最大振幅对主轴造成破坏。同时可以将主轴产生的激振力由鼠笼而衰减，使其不直接传递到机匣上。为实现上述目的，通常，航空发动机中多采用一种鼠笼弹支轴承的设计，即轴承和鼠笼的功能设计成为一个零件，这样能够保证鼠笼弹支轴承具有一定的减振特性和动力特性但是，轴承和鼠笼一体化使得轴承位置固定，无法根据振动性能测试调节刚度，还会增加设计难度和加工成本。

发明内容

基于此，有必要针对目前因轴承与鼠笼一体化导致的轴承位置不可调的问题，提供一种能够调节轴承位置、降低设计困难、节约成本的鼠笼式轴承结构，同时还提供一种含有上述鼠笼式轴承结构的航空发动机。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种鼠笼式轴承结构，包括：

鼠笼本体，所述鼠笼本体的内部具有轴承放置腔及调节腔，所述轴承放置腔与所述调节腔相连通；

轴承，设置于所述轴承放置腔中，且所述轴承沿轴向方向的长度小于所述轴承放置腔沿轴向方向的长度；及

调节固定件，可轴向运动地设置于所述调节腔中，所述调节固定件能够调节所述轴承在所述轴承放置腔中的位置，并固定所述轴承。

在其中一个实施例中，所述轴承放置腔沿轴向方向的长度为所述轴承沿轴向方向的长度的1.05倍～2倍。

在其中一个实施例中，所述调节固定件的数量为两个，所述调节腔的数量为两个，且两个所述调节腔分别位于所述轴承放置腔的轴向两侧，两个所述调节固定件分别可轴向运动地设置于所述调节腔中。

在其中一个实施例中，两个所述调节固定件对称设置于所述轴承的两侧。

在其中一个实施例中，每个所述调节固定件包括调节部，所述调节腔的内壁具有配合部，所述调节部的外周面能够与所述配合部相接触，所述调节部的一端与所述轴承相接触；

所述调节部与所述配合部相配合能够调节所述轴承在所述轴承放置腔中的位置。

在其中一个实施例中，每个所述调节固定件还包括顶紧部，所述顶紧部位于所述调节部的一端，且所述调节部通过所述顶紧部与所述轴承相接触；

所述顶紧部的外径小于等于所述调节部的外径。

在其中一个实施例中，所述调节部包括定位螺纹件，所述配合部具有配合螺纹；

所述定位螺纹件通过所述配合螺纹安装于所述放置腔中，并调节固定所述轴承。

在其中一个实施例中，所述定位螺纹件与所述配合螺纹上的螺纹牙型均为细牙螺纹。

在其中一个实施例中，所述调节固定件沿轴向方向的长度小于等于所述调节腔沿轴向方向的长度；

所述轴承放置腔的内径小于等于所述调节腔的内径，所述顶紧部的外径小于等于所述轴承放置腔的内径。

还涉及一种航空发动机，包括主轴及如上述任一技术特征所述的鼠笼式轴承结构；

所述鼠笼式轴承结构安装于所述主轴上。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果为：

本发明的航空发动机及其鼠笼式轴承结构，轴承安装于鼠笼本体的轴承放置腔中，由于轴承沿轴向方向的长度小于轴承放置腔沿轴向方向的长度，调节固定件在调节腔中运动能够调节轴承在轴承放置腔中的位置，以调节轴承到鼠笼本体端部的距离，调节弹性支承悬臂梁的长度，进而调节鼠笼式轴承结构的刚度，提升鼠笼式轴承结构的使用性能，提高航空发动机工作的可靠性。本发明的鼠笼式轴承结构通过调节固定件调节轴承在轴承放置腔中的位置，使得轴承的轴向位置可调，以改变轴承到鼠笼本体端部的距离，有效的解决因轴承与鼠笼一体化导致的轴承位置不可调的问题，以便于改变鼠笼式轴承结构的刚度，便于振动性能测试，适用范围广。同时，鼠笼本体与轴承为两个零部件，能够避免由于一体化带来的零件部分功能失效导致的必须整体替换的问题，节约成本，还能够便于设计与加工，节约加工成本。

附图说明

图1为本发明一实施例的鼠笼式轴承结构的主视图；

图2为图1所示的鼠笼式轴承结构在A-A处的剖视图；

图3为图2所示的鼠笼式轴承结构中鼠笼本体的剖视结构示意图；

其中：

100-鼠笼式轴承结构；

110-鼠笼本体；

111-轴承放置腔；

112-调节腔；

120-轴承；

130-调节固定件；

131-调节部；

132-顶紧部。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的航空发动机及其鼠笼式轴承结构进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1和图2，图1为本发明一实施例的鼠笼式轴承结构100的主视图，图2为图1所示的鼠笼式轴承结构100在A-A处的剖视图。本发明提供了一种鼠笼式轴承结构100，该鼠笼式轴承结构100用于航空发动机中，以将轴承120的动力特性和鼠笼的减振特性结合，在保证旋转速度的同时保证减振特性。当然，本发明的鼠笼式轴承结构100还可用于其他类型的发动机中如汽车发动机等。本发明的鼠笼式轴承结构100能够调节轴承120的位置，以改变鼠笼式轴承结构100的刚度，便于主轴的振动性能测试。

参见图2和图3，图3为图2所示的鼠笼式轴承结构100中鼠笼本体110的剖视结构示意图。在本发明中，鼠笼式轴承结构100包括鼠笼本体110、轴承120及调节固定件130。鼠笼本体110呈环状设置，并具有中空的腔室，航空发动机的主轴穿过鼠笼本体110伸出。鼠笼本体110能够起到减振的作用，以调节主轴的临界转速，降低主轴的振动，避免主轴在通过它的临界转速时产生的最大振幅对主轴造成破坏。同时可以将主轴产生的激振力由鼠笼本体110而衰减，使振动不直接传递到机匣上，以降低航空发动机的振动，提高航空发动机的使用性能。鼠笼本体110的内部具有轴承放置腔111及调节腔112，轴承放置腔111与调节腔112相连通。轴承放置腔111与调节腔112均呈环状设置。轴承120设置于轴承放置腔111中，调节固定件130设置于调节腔112中，调节固定件130在调节腔112中可以轴向运动。

而且，轴承120沿轴向方向的长度小于轴承放置腔111沿轴向方向的长度。这样轴承120在轴承放置腔111中可以沿着轴向方向运动，以调节轴承120与鼠笼本体110的端部之间的距离，以改变鼠笼式轴承结构100的刚度，进而提升鼠笼式轴承结构100的抗振性能。由于轴承120在鼠笼本体110中的位置可调，能够使本发明的鼠笼式轴承结构100的工程应用带来便利，尤其是在设计初期的主轴振动性能试验时，调节轴承120在轴承放置腔111中的位置，以使鼠笼本体110的端部与轴承120之间存在不同的距离，针对不同的距离进行振动性能测试，选择振动较小的位置设置轴承120，以使鼠笼式轴承结构100在保证动力性能的同时，具有较好的减振特性。同时，本发明的鼠笼本体110与轴承120分体设置，即为两个独立的零部件。当鼠笼本体110与轴承120单个零件出现失效时，可以进行单独替换，以避免一体化设计带来的零件部分功能失效导致整体替换的问题，极大的节约了成本。并且，轴承120可以采用标准件，无需单独设计，节约设计及生产成本，方便更换。鼠笼本体110成型后再与轴承120通过尺寸配合形成一个整体组件，简化了设计流程，节省加工工艺，降低生产成本。较佳地，轴承放置腔111的内径与轴承120的外径相适配，这样能够保证鼠笼式轴承结构100整体结构的可靠性，进而保证航空发动机的可靠性。

为了便于轴承120在轴承放置腔111中的调节与固定，调节固定件130可运动地设置于调节腔112中，以调节轴承120在轴承放置腔111中的位置，并固定轴承120。调节固定件130在调节腔112中运动时，调节固定件130能够带动轴承120在轴承放置腔111中运动，这样能够使得轴承120在轴承放置腔111中的位置可调节，以调节轴承120与鼠笼本体110端部之间的距离，改变鼠笼式轴承结构100的刚度。调节固定件130调节轴承120在轴承放置腔111中达到所需位置后，调节固定件130停止运动，此时，调节固定件130与轴承120相接触以固定轴承120的位置，避免轴承120发生窜动，保证调节后的轴承120与鼠笼本体110的端部之间的距离恒定，保证鼠笼式轴承结构100的减振性能。

进一步地，调节固定件130的数量为两个，调节腔112的数量为两个，且两个调节腔112分别位于轴承放置腔111的轴向两侧，两个调节固定件130分别可轴向运动地设置于调节腔112中。也就是说，轴承放置腔111设置于两个调节腔112之间，轴承120及两个调节固定件130安装到对应位置后，轴承120位于两个调节固定件130之间，两个调节固定件130能够将轴承120压紧在轴承放置腔111中。当然，在本发明的其他实施例中，调节固定件130的数量也可以为一个，此时，调节固定件130与轴承120连接，调节固定件130在调节腔112中沿轴向运动时，带动轴承120在轴承放置腔111中移动，以实现轴承120位置的调节；当调节至所需位置后，调节固定件130停止运动并在调节腔112中的位置固定，此时，轴承120的位置也由调节固定件130固定。较佳地，两个调节固定件130对称设置于轴承120的两侧。两个调节固定件130呈轴对称设置于轴承120的两侧，这样能够便于轴承120沿轴向方向的调节，以改变鼠笼式轴承结构100的刚度。而且，两个调节固定件130对称还能够简化设计流程，减少开发时间。

再进一步地，轴承放置腔111沿轴向方向的长度为轴承120沿轴向方向的长度的1.05倍～2倍。轴承120安装于轴承放置腔111后，轴承放置腔111沿轴向方向上仍然存在一定的间隙，使得轴承120的安装位置可以调整。这样通过调节固定件130调节轴承120在轴承放置腔111中的位置，以改变轴承120到鼠笼本体110的端部的距离，改变鼠笼式轴承结构100的刚度，以使其能够适应不同形式的主轴。

如图2所示，本发明的鼠笼式轴承结构100根据主轴的减振和转速要求，设计鼠笼本体110的尺寸，再选择相应的轴承120的尺寸，为了便于轴承120与鼠笼本体110的配合，在轴承120的两端设置调节固定件130，而且，鼠笼本体110中预留出轴承放置腔111及调节腔112。安装时，先安装右侧的调节固定件130，然后以右侧的调节固定件130的端面作为轴承120的轴向定位端面，然后安装左侧的调节固定件130，以将轴承120夹紧固定。调节时，当轴承120向左移动时，调节轴承120左侧的调节固定件130向左移动所需尺寸，再轴承120右侧的调节固定件130向左移动，使得轴承120右侧的调节固定件130能够带动轴承120一同向左移动，直至轴承120抵接左侧调节固定件130后，轴承120能够夹紧在两个调节固定件130之间；轴承120向右移动同理设置。本发明的鼠笼式轴承结构100通过两个调节固定件130实现轴承120位置的调节与夹紧固定，调节时，两个调节固定件130能够调节轴承120在轴承放置腔111中的位置，固定时，两个调节固定件130能够夹紧轴承120，使轴承120与调节固定件130的位置相对固定，避免鼠笼式轴承结构100工作时轴承120在振动工况下的位置发生窜动。

作为一种可实施方式，每个调节固定件130包括调节部131，调节腔112的内壁具有配合部，调节部131的外周面能够与配合部相接触，调节部131的一端与轴承120相接触。调节部131与配合部相配合能够调节轴承120在轴承放置腔111中的位置。调节部131与调节腔112内壁上的配合部相配合，能够便于调节部131在调节腔112中沿轴向方向运动，以调节轴承120在轴承放置腔111中的位置，进而轴承120与鼠笼本体110端部的距离，以改变鼠笼式轴承结构100的刚度。

进一步地，每个调节固定件130还包括顶紧部132，顶紧部132位于调节部131的一端，且调节部131通过顶紧部132与轴承120相接触。顶紧部132的一端与调节部131连接，顶紧部132的另一端能够与轴承120抵接，以使两个调节固定件130的顶紧部132夹紧轴承120，避免轴承120固定后位置发生窜动，进而保证鼠笼式轴承结构100的使用性能。较佳地，顶紧部132的外径小于等于调节部131的外径。这样能够便于调节固定件130调节轴承120的位置，保证轴承120位置调节准确可靠。

在本实施例中，调节部131包括定位螺纹件，配合部具有配合螺纹。定位螺纹件通过配合螺纹安装于放置腔中，并调节固定轴承120。通过螺纹配合的方式实现调节固定件130与鼠笼本体110的连接，方便快捷，连接可靠，同时，轴承120位置调节时，转动调节部131沿配合螺纹运动，即可实现轴承120位置的调节；轴承120调节到所需位置后，由于调节部131与配合部是通过螺纹连接的，调节固定件130能够在调整后的位置处固定，进而通过两个调节固定件130的顶紧部132夹紧轴承120，以使轴承120与鼠笼本体110的相对位置固定。而且，定位螺纹件为定位螺母。当然，在本发明的其他实施例中，调节部131与配合部可以采用滑道配合结构或者其他能够实现调节固定的结构。进一步地，定位螺纹件与配合螺纹上的螺纹牙型均为细牙螺纹。这样能够使得轴承120的位置进行微调，便于调节轴承120与鼠笼本体110的端部之间的距离，进而便于改变鼠笼的刚度。

再进一步地，调节固定件130沿轴向方向的长度小于等于调节腔112沿轴向方向的长度。这样能够避免调节固定件130露出鼠笼本体110而与其他零部件发生干涉，同时还能够便于调节轴承120的位置。而且，轴承放置腔111的内径小于等于调节腔112的内径，这样能够避免轴承120超行程运行，使得轴承120只能在轴承放置腔111中调节位置，保证鼠笼式轴承结构100的减振性能。较佳地，调节固定件130沿轴向方向的长度为调节腔112沿轴向方向的长度的0.5倍～1倍，在保证鼠笼式轴承结构100可靠性的同时，保证减振性能。同时，顶紧部132的外径小于等于轴承放置腔111的内径。这样能便于顶紧部132伸入到轴承放置腔111中，便于轴承120在轴承放置腔111中位置的调节，进而便于改变鼠笼式轴承结构100的刚度。

本发明的鼠笼式轴承结构100通过调节固定件130调节轴承120在轴承放置腔111中的位置，使得轴承120的轴向位置可调，以改变轴承120到鼠笼本体110端部的距离，有效的解决因轴承120与鼠笼一体化导致的轴承120位置不可调的问题，以便于改变鼠笼式轴承结构100的刚度，便于振动性能测试。当轴承120调节到所需位置后，调节固定件130能够固定轴承120的位置，保证鼠笼式轴承结构100的振动性能。同时，鼠笼本体110与轴承120为两个零部件，能够避免由于一体化带来的零件部分功能失效导致的必须整体替换的问题，节约成本，还能够便于设计与加工，节约加工成本。

本发明还提供一种航空发动机，包括主轴及上述实施例中的鼠笼式轴承结构100，鼠笼式轴承结构100安装于主轴上。鼠笼式轴承结构100安装在航空发动机的主轴上，鼠笼式轴承结构100中的轴承120能够保证主轴转动的动力特性，由于主轴的高速转动会产生剧烈的振动，鼠笼本体110与轴承120的配合能够起到减振作用，减小主轴的振动，进而降低航空发动机的振动，提升航空发动机的使用性能。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种鼠笼式轴承结构，其特征在于，包括：

鼠笼本体，所述鼠笼本体的内部具有轴承放置腔及调节腔，所述轴承放置腔与所述调节腔相连通；

轴承，设置于所述轴承放置腔中，且所述轴承沿轴向方向的长度小于所述轴承放置腔沿轴向方向的长度；及

调节固定件，可轴向运动地设置于所述调节腔中，所述调节固定件能够调节所述轴承在所述轴承放置腔中的位置，并固定所述轴承。

2.根据权利要求1所述的鼠笼式轴承结构，其特征在于，所述轴承放置腔沿轴向方向的长度为所述轴承沿轴向方向的长度的1.05倍～2倍。

3.根据权利要求1所述的鼠笼式轴承结构，其特征在于，所述调节固定件的数量为两个，所述调节腔的数量为两个，且两个所述调节腔分别位于所述轴承放置腔的轴向两侧，两个所述调节固定件分别可轴向运动地设置于所述调节腔中。

4.根据权利要求3所述的鼠笼式轴承结构，其特征在于，两个所述调节固定件对称设置于所述轴承的两侧。

5.根据权利要求3或4所述的鼠笼式轴承结构，其特征在于，每个所述调节固定件包括调节部，所述调节腔的内壁具有配合部，所述调节部的外周面能够与所述配合部相接触，所述调节部的一端与所述轴承相接触；

所述调节部与所述配合部相配合能够调节所述轴承在所述轴承放置腔中的位置。

6.根据权利要求5所述的鼠笼式轴承结构，其特征在于，每个所述调节固定件还包括顶紧部，所述顶紧部位于所述调节部的一端，且所述调节部通过所述顶紧部与所述轴承相接触；

所述顶紧部的外径小于等于所述调节部的外径。

7.根据权利要求5所述的鼠笼式轴承结构，其特征在于，所述调节部包括定位螺纹件，所述配合部具有配合螺纹；

所述定位螺纹件通过所述配合螺纹安装于所述放置腔中，并调节固定所述轴承。

8.根据权利要求7所述的鼠笼式轴承结构，其特征在于，所述定位螺纹件与所述配合螺纹上的螺纹牙型均为细牙螺纹。

9.根据权利要求6所述的鼠笼式轴承结构，其特征在于，所述调节固定件沿轴向方向的长度小于等于所述调节腔沿轴向方向的长度；

所述轴承放置腔的内径小于等于所述调节腔的内径，所述顶紧部的外径小于等于所述轴承放置腔的内径。

10.一种航空发动机，其特征在于，包括主轴及如权利要求1至9任一项所述的鼠笼式轴承结构；

所述鼠笼式轴承结构安装于所述主轴上。