CN109139796B - 一种固定端封式挤压油膜阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固定端封式挤压油膜阻尼器，包括阻尼器基座，所述阻尼器基座包括阻尼器外圈，所述阻尼器基座上远离阻尼器外圈的一侧固定装配有弹性支承，且弹性支承的延伸端位于阻尼器外圈的内侧，所述阻尼器基座外壁开设有供油孔，所述阻尼器外圈内壁开设有环形的供油槽，且供油槽和供油孔相连通，所述阻尼器外圈、供油槽和弹性支承延伸端外侧壁之间充有油膜，且阻尼器弹性支承延伸端外侧壁具体为阻尼器内圈，所述弹性支承的延伸端内壁转动装配有转子。本发明在阻尼器内圈和阻尼器外圈上增加环形凸台和环形凹槽，从而形成两端固定封油结构，提高了挤压油膜阻尼器的减振效率，为发动机的可靠工作提供了保障。

Description

一种固定端封式挤压油膜阻尼器

技术领域

本发明属于航空发动机减振技术领域,尤其涉及一种挤压油膜阻尼器的减振技术。

背景技术

挤压油膜阻尼器具有结构简单、减振效果明显、可靠性高等优点，作为转子减振结构已经广泛运用到航空发动机当中，如图1所示，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。随着转子旋转，在转子不平衡力的作用下，油膜轴颈中心绕油膜环中心做进动运动，挤压油膜，产生油膜反力，以消耗振动能量，起到减振作用。

挤压油膜阻尼器的密封结构对减振效率的提高起到了非常重要的作用。挤压油膜阻尼器密封结构主要作用分为两个方面：一是为了降低流经阻尼器径向间隙滑油的流量；二是保障阻尼器进动时滑油沿圆周方向流动。目前油膜密封主要有橡胶圈密封、弹性开口金属环密封以及金属橡胶密封三种方式。

橡胶圈密封虽然可以增大阻尼器的阻尼作用，但存在橡胶圈与阻尼器长时间摩擦导致阻尼器间隙端部有滑油被挤出和油膜温度过高等问题。这将使油膜阻尼降低，无法产生良好的减振效果。弹性开口金属环密封存在与阻尼器发生进动摩擦的现象，导致油膜间隙温度过高，使滑油黏度降低，油膜阻尼减小。金属橡胶密封虽然有良好的散热性能和阻尼性能，但金属橡胶是一种均质、空间呈网状结构的弹性多孔材料，由于滑油存在纯度不足等问题，会发生网孔堵塞问题。金属橡胶制造工艺和结构存在特殊性，又增加了许多不稳定因素。且以上传统的三种密封措施都需要定期更换新的密封结构来保证密封效果，增加了使用成本。

发明内容

本发明目的在于提供了一种固定端封式挤压油膜阻尼器，在传统阻尼器的结构基础上，本发明阻尼器基座的阻尼器外圈和阻尼器内圈加工了环形凸台和环形凹槽结构，环形凸台和环形凹槽对应设置，从而形成两端固定封油结构，提高了挤压油膜阻尼器的减振效率，为发动机的可靠工作提供了保障。

为了达到上述目的，本发明采用下述方案。

一种固定端封式挤压油膜阻尼器，包括阻尼器基座，所述阻尼器基座包括阻尼器外圈，所述阻尼器基座上远离阻尼器外圈的一侧固定装配有弹性支承，且弹性支承的延伸端位于阻尼器外圈的内侧，所述阻尼器基座外壁开设有供油孔，所述阻尼器外圈内壁开设有环形的供油槽，且供油槽和供油孔相连通，所述阻尼器外圈、供油槽和弹性支承延伸端外侧壁之间充有油膜，且阻尼器弹性支承延伸端外侧壁具体为阻尼器内圈，所述弹性支承的延伸端内壁通过滚动轴承转动装配有转子，所述阻尼器外圈内壁左右两侧均设有环形凸台，所述阻尼器内圈左右两侧均开设有环形凹槽，且环形凹槽与同侧环形凸台位置相对，所述环形凹槽深度和同侧环形凸台高度相同，所述环形凹槽的宽度值大于环形凸台的宽度值，且环形凹槽和同侧环形凸台的间隙A的范围为0.05mm～0.1mm。

所述环形凸台的F位置的夹角范围为85°～95°。

所述阻尼器内圈与凸台之间满足过渡配合到间隙配合的公差尺寸。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)结构简单，本专利在阻尼器内圈和阻尼器外圈上增加环形凸台和环形凹槽，形成在油膜轴向两端的固定端封式封油结构，几乎不增加工艺制造难度和加工成本。

(2)与传统的阻尼器相比，通过对油膜轴向的密封，提高了腔室内油膜压力，油膜力增加，使得油膜阻尼增加；另外，端面封油的存在，使得油膜压力分布趋向于全油膜状态，油膜刚度得到了一定的抑制，从而有利于抑制由于油膜刚度过度地非线性增加而导致的转子系统非线性振动的问题。

附图说明

图1是无油膜密封的挤压油膜阻尼器结构示意图；

图2是本发明的整体结构形式1的结构示意图；

图3是图2局部放大图a的结构示意图；

图4是本发明的整体结构形式2的结构示意图；

图5是图4局部放大图b的结构示意图；

图中：1-阻尼器基座，2-阻尼器外圈，3-弹性支承，4-供油孔，5-供油槽，6-转子，7-环形凸台，8-环形凹槽，9-油膜，10-阻尼器内圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术存在的问题，如图2所示，本发明提供了一种固定端封式挤压油膜阻尼器，包括阻尼器基座1，阻尼器基座1包括阻尼器外圈2，阻尼器基座1上远离阻尼器外圈2的一侧固定装配有弹性支承3，且弹性支承3的延伸端位于阻尼器外圈2的内侧，阻尼器基座1外壁开设有供油孔4，阻尼器外圈2内壁开设有环形的供油槽5，且供油槽5和供油孔4相连通，阻尼器外圈2、供油槽5和弹性支承3延伸端外侧壁之间充有油膜9，且阻尼器弹性支承3延伸端外侧壁具体为阻尼器内圈10，弹性支承3的延伸端内壁通过滚动轴承转动装配有转子6，阻尼器外圈2内壁左右两侧均设有环形凸台7，阻尼器内圈10左右两侧均开设有环形凹槽8，且环形凹槽8与同侧环形凸台7位置相对，环形凹槽8深度和同侧环形凸台7高度相同，环形凹槽8的宽度值大于环形凸台7的宽度值，且环形凹槽8和同侧环形凸台7的间隙A的范围为0.05mm～0.1mm。

本实施例中，值得一提的是环形凸台7也可以设置在阻尼器内圈10左右两侧，与环形凸台7对应设置的环形凹槽8可以开设在阻尼器外圈2内壁的左右两侧，这样也可以提高挤压油膜阻尼器的减振效率，具体如图4和图5所示；阻尼器基座1是通过螺栓与弹性支承3固定装配的，为了方便拆卸弹性支承3；弹性支承3的延伸端内壁是通过滚动轴承与转子6转动装配的，弹性支承3和该滚动轴承是过盈配合，这样方便转子6在阻尼器基座1的内侧转动；阻尼器内圈10直径比环形凸台7内壁直径略小，这样设计的目的是在给定的合适的装配误差范围内，为阻尼器装配留有空间，避免环形凸台7与弹性支承3在装配时发生擦碰；确立环形凹槽8和同侧环形凸台7的间隙范围可以防止环形凹槽8和环形凸台7的侧面发生碰摩现象。

如图3所示，环形凸台7的F位置的夹角范围为85°～95°。

本实施例中，环形凸台7的F位置的夹角小于90°时，为了防止环形凹槽8的直角E与弹性支承3发生碰摩现象；环形凸台7的F位置的夹角大于90°时，为了本发明能实现更好的密封效果。

如图2所示，阻尼器内圈10与凸台7之间满足过渡配合到间隙配合的公差尺寸。

本实施例中，这种配合关系是为了防止间隙过大会导致滑油泄露，间隙过小又导致无法装配的问题。

本发明中，为了验证本发明的挤压油膜阻尼器减振的有效性，采用了计算流体动力学软件CFX对本发明的挤压油膜阻尼器进行了油膜阻尼和刚度的仿真计算，并与传统挤压油膜阻尼器进行了对比。传统挤压油膜阻尼器与本发明的挤压油膜阻尼器的结构参数列于表1中。

表1结构参数(单位：mm)

在本发明的挤压油膜阻尼器中，阻尼器内圈10的运动表达式为：

X＝e·sin(Ω·t)

Y＝e·cos(Ω·t)

其中，e＝c·ε，式中，e为阻尼器内圈10偏心距，c为油膜9间隙，ε为偏心率，Ω为油膜9进动角速度，本实施例中，e为0.015mm，公转角速度为471rad/s。仿真计算的滑油参数为：滑油密度为885kg/m³，滑油粘度为0.00482pa·s，出口边界条件压力为大气压。

油膜阻尼、油膜刚度的计算公式为：

式中，C为油膜阻尼，K为油膜刚度，F_t为阻尼器内圈10所受油膜9切向力，F_r为阻尼器

内圈10所受油膜9径向力，e为阻尼器内圈10的偏心距，Ω为油膜9进动角速度。

通过计算可得到本专利的油膜阻尼和油膜刚度，并计算了传统挤压油膜阻尼器和本发明在相同进动幅值情况下，所对应的油膜阻尼和油膜刚度，列于表2中。

表2两种阻尼器在相同进动幅值情况下油膜阻尼和刚度对比

通过表2内的数据可以明显的看到，在相同的进动幅值情况下，本专利能够提供的油膜9阻尼相较于传统的挤压油膜阻尼器所提供的油膜9阻尼提高了26％，而刚度比传统挤压油膜阻尼器减小了4％，从而有利于抑制转子6的非线性振动。

工作原理：通过阻尼器内圈10和阻尼器外圈2上的环形凸台7和环形凹槽8对油膜9轴向的密封，提高了腔室内油膜9压力，油膜9力增加，使得油膜9阻尼增加，以消耗发动机转子6的振动能量，起到减振作用；另外，端面封油的存在，使得油膜9压力分布趋向于全油膜状态，油膜9刚度得到了一定的抑制，从而有利于抑制由于油膜9刚度过度地非线性增加而导致的转子6系统非线性振动的问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种固定端封式挤压油膜阻尼器，其特征在于，包括阻尼器基座，所述阻尼器基座包括阻尼器外圈，所述阻尼器基座上远离阻尼器外圈的一侧固定装配有弹性支承，且弹性支承的延伸端位于阻尼器外圈的内侧，所述阻尼器基座外壁开设有供油孔，所述阻尼器外圈内壁开设有环形的供油槽，且供油槽和供油孔相连通，所述阻尼器外圈、供油槽和弹性支承延伸端外侧壁之间充有油膜，且阻尼器弹性支承延伸端外侧壁具体为阻尼器内圈，所述弹性支承的延伸端内壁通过滚动轴承转动装配有转子，所述阻尼器外圈内壁左右两侧均设有环形凸台，所述阻尼器内圈左右两侧均开设有环形凹槽，且环形凹槽与同侧环形凸台位置相对，所述环形凹槽深度和同侧环形凸台高度相同，所述环形凹槽的宽度值大于环形凸台的宽度值，且环形凹槽和同侧环形凸台的间隙A的范围为0.05mm～0.1mm；

所述环形凸台的F位置的夹角范围为85°～95°；

所述阻尼器内圈与凸台之间满足过渡配合到间隙配合的公差尺寸。