CN110360271A - 一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器 - Google Patents

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Abstract

一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器，属于阻尼减振器领域，本发明主要为了解决现有燃气轮机转子在工作过程中存在各阶频率的振动，容易对转子自身及静子部件产生干扰和破坏的问题，本发明中包括轴承壳体、限位套筒、挡环、调整环、滚柱轴承、环形集流室和悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体，本发明主要用于使涡轮轴等部件在工作环境十分恶劣的情况下持久稳定的工作。

Description

一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器
技术领域
本发明涉及一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器，属于阻尼减振器领域。
背景技术
燃气轮机是将高温、高压燃烧气体的热能转化为机械能的一种旋转机械装置，涡轮转子是将燃气热能转化为动能并进行功率和扭矩输出的重要部件，其工作在高温、高转速环境下，转子转速高达10000rpm，涡轮轴工作温度在200℃以上，工作环境十分恶劣。在燃气轮机转子工作过程中，由于多种环境激励因素的存在，转子存在各阶频率的振动，为了避免转子振动对自身及静子部件的干扰和破坏，必须对振动进行抑制，通常在转子的支撑位置加装阻尼减振器，用于支撑转子重量并减小振动。由于高振动幅值、高激振频率、高温、高转速、腐蚀环境的存在，为了保证转子旋转的稳定性，转子减振器的刚度和阻尼设计、结构稳定性以及在油液中的耐腐蚀能力尤为重要。
发明内容
本发明为了解决现有燃气轮机转子在工作过程中存在各阶频率的振动，容易对转子自身及静子部件产生干扰和破坏的问题，进而提供一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器。
一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器，所述一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器包括轴承壳体、限位套筒、挡环、调整环、滚柱轴承、环形集流室和悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体；
所述滚柱轴承设置在环形集流室中，滚柱轴承的轴承外圈与环形集流室过盈配合，环形集流室设置在悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体的内部，环形集流室与悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体间隙配合，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体设置在限位套筒中，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体与限位套筒间隙配合，限位套筒设置在轴承壳体中，限位套筒与轴承壳体过盈配合，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体的一端法兰面与挡环可拆卸连接，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体的另一端法兰面与轴承壳体中的法兰面可拆卸连接，调整环设置在挡环和滚柱轴承之间。。
进一步的，所述一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器还包括M个定位螺钉、M为正整数，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体的一端法兰面沿周向等距设有M个螺纹孔A，挡环的一端沿周向等距设有M个通孔A，且每个通孔A与一个螺纹孔A相对设置，每个通孔A中设有定位螺钉，定位螺钉的螺纹段与螺纹孔A螺纹连接；
进一步的，所述一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器还包括N个螺钉和N个带锁片的螺母，N为正整数，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体的另一端法兰面沿周向等距设有N个通孔B，轴承壳体中的法兰面沿周向设有N个通孔C，每个通孔B与一个通孔C相对设置，每个通孔B和通孔C中设置在一个螺钉，每个螺钉的螺纹端设置一个带锁片的螺母，且每个带锁片的螺母与一个螺钉的螺纹端螺纹连接；
进一步的，所述悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体的外圆面上设有三道环形沟槽，两侧的环形沟槽中分别安装一个滑油密封环，中间的环形沟槽底部沿周向等距设有P个供油孔，P为正整数；
进一步的，所述悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体的外圆面上沿周向等距设有Z个刚度调节肋，每个刚度调节肋的长度延伸方向与悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体的轴线延伸方向相同；
进一步的，所述悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体中表面A和表面B的轴线与表面C的轴线为偏心设置，表面A和表面B的轴线与表面C的轴线的偏心量的取值范围为0.12-0.16mm；
进一步的，所述悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体中表面A、表面B、表面T、表面K、表面N、表面J、表面M、表面P和表面Q进行渗氮处理；
进一步的，所述悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体与限位套筒之间设有间隙，间隙的高度为0.075-0.13mm
进一步的，所述定位螺钉的直径为Φ8mm，长度为14mm；
进一步的，所述螺钉的直径为Φ16mm。
本发明与现有技术具有以下有益效果：
本发明提供的一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器与现有技术中的减振器相比具有双层油膜减振，大大提高了减振性能，降低了转子在工作过程中对转子自身及静子部件产生的干扰；两端法兰面利用螺钉安装，拆卸方便；通过调节刚度调节肋的参数来调整悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器的刚度，进而避开临界转速，达到减小振动的目的；表面渗氮、涂层浸油化学氧化处理，大大提高其耐磨、耐腐蚀的能力，防止转子在工作过程中对转子自身及静子部件产生的磨损和破坏，可在工作环境十分恶劣的涡轮轴等部位持久稳定工作。
附图说明
图1是本发明的一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器装配剖面图。
图2是本发明的一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器剖面图。
图3是本发明的一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器的刚度调节肋示意图。
图4是本发明的一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器轴心线偏心示意图。
图5是本发明的一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器的三维模型图。
图中：1轴承壳体、2限位套筒、3滑油密封环、4定位螺钉、5挡环、6调整环、7滚柱轴承、8环形集流室、9环形沟槽、10供油孔、11悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体、12轴、13螺钉、14带锁片的螺母和15刚度调节肋。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式中所述一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器包括轴承壳体1、限位套筒2、挡环5、调整环6、滚柱轴承7、环形集流室8和悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11；
所述滚柱轴承7设置在环形集流室8中，滚柱轴承7的轴承外圈与环形集流室8过盈配合，环形集流室8设置在悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11的内部，环形集流室8与悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11间隙配合，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11设置在限位套筒2中，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11与限位套筒2间隙配合，限位套筒2设置在轴承壳体1中，限位套筒2与轴承壳体1过盈配合，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11的一端法兰面与挡环5可拆卸连接，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11的另一端法兰面与轴承壳体1中的法兰面可拆卸连接，调整环6设置在挡环5和滚柱轴承7之间。
本实施方式中悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11一端的法兰面与轴承壳体1的法兰面可拆卸连接，防止运行过程中螺母脱落损坏设备，同时限制其周向进动；另一端法兰面与挡环5可拆卸连接，只能使其沿径向进动，进而构成挤压油膜阻尼器的条件。悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器11分别与限位套筒2和环形集流室8间隙配合，限位套筒2与轴承壳体1过盈配合，防止其串动。滚柱轴承7的内圈和外圈分别与轴12和环形集流室8过盈配合，同样是防止其串动，同时，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11中的表面A、表面B、表面C、表面J、表面K、表面M、表面N、表面P、表面Q、表面T和表面U均需要进行涂层浸油化学氧化处理，为了提高其耐腐蚀性。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器作进一步限定，本实施方式中，所述一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器还包括M个定位螺钉4、M为正整数，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11的一端法兰面沿周向等距设有M个螺纹孔A，挡环5的一端沿周向等距设有M个通孔A，且每个通孔A与一个螺纹孔A相对设置，每个通孔A中设有定位螺钉4，定位螺钉4的螺纹段与螺纹孔A螺纹连接。其他组成与连接方式与具体实施方式一相同。
本实施方式中M的取值为16个，选用定位螺钉4是使部件之间的连接更加准确，相比较传统的阻尼减振器中大部分采用的固定连接，这种可拆卸连接更加便于维护和替换，节约了维护的成本。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器作进一步限定，本实施方式中，所述一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器还包括N个螺钉13和N个带锁片的螺母14，N为正整数，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11的另一端法兰面沿周向等距设有N个通孔B，轴承壳体1的一端沿周向设有N个通孔C，每个通孔B与一个通孔C相对设置，每个通孔B和通孔C中设置在一个螺钉13，每个螺钉13的螺纹端设置一个带锁片的螺母14，且每个带锁片的螺母14与一个螺钉13的螺纹端螺纹连接。其他组成与连接方式与具体实施方式一相同。
本实施方式中N的取值为19个，选用螺钉13是考虑到悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11和轴承壳体1上均设有法兰盘，相比较传统的阻尼减振器中大部分采用的固定连接，这种可拆卸连接更加便于维护和替换，节约了维护的成本。
具体实施方式四：结合图1和图5说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11作进一步限定，本实施方式中，所述悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11的外圆面上设有三道环形沟槽9，两侧的环形沟槽9中分别安装一个滑油密封环3，中间的环形沟槽9底部沿周向等距设有P个供油孔10，P为正整数。其他组成与连接方式与具体实施方式一相同。
如此设置，滑油密封环3有效防止油液的泄露，中间的环形油槽9用于形成油膜区域。
具体实施方式五：结合图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11作进一步限定，本实施方式中，所述悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11的外圆面上沿周向等距设有Z个刚度调节肋15，每个刚度调节肋15的长度延伸方向与悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11的轴线延伸方向相同。其他组成与连接方式与具体实施方式一相同。
本实施方式中刚度调节肋15的数量为40个，长度112mm，宽度14mm，高度14mm；加工者可以通过调整刚度调节肋15的数量，长度，宽度，高度来调节支撑结构的刚度。
具体实施方式六：结合图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11作进一步限定，本实施方式中，所述悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11中表面A、表面B的轴线与表面C的轴线为偏心设置，表面A、表面B的轴线与表面C的轴线的偏心量的取值范围为0.12-0.16mm。其他组成与连接方式与具体实施方式一相同。
如此设置，在设计时，根据转子重量调整轴心偏心量大小，使其可以保证在安装后轴心线在一条直线上。
具体实施方式七：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11作进一步限定，本实施方式中，所述悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11中表面A、表面B、表面T、表面K、表面N、表面J、表面M、表面P和表面Q进行渗氮处理。其他组成与连接方式与具体实施方式一相同。
如此设置，使悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11中各个表面硬化，进一步提高耐磨性，增强装置的使用寿命。
具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11作进一步限定，本实施方式中，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11与限位套筒2之间设有间隙，间隙的高度为0.075-0.13mm。其他组成与连接方式与具体实施方式一相同。
如此设置，便于悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11与限位套筒2之间形成油膜，间隙不易过大，过大容易导致油液泄露失效，间隙太小无法形成油膜，使装置失去意义。
具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的定位螺钉4作进一步限定，本实施方式中，所述挡环5和调整环6上设有导油孔。其他组成与连接方式与具体实施方式一相同。
如此设置有效保证装置在工作时阻尼减振器中产生的油膜在经过减振消耗动量后可以从导油孔导出，避免留在装置中影响减振效果。
具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的螺钉4作进一步限定，本实施方式中，所述螺钉13的直径为Φ16mm，定位螺钉4的直径为Φ8mm，长度为14mm。其他组成与连接方式与具体实施方式一相同。
工作原理
工作时，润滑油从环形集流室8一侧进入至与悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11之间的腔体后分两路，一路由油压的作用将悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体11抬起，形成油膜，分别经调整环6、挡环5的导油孔流出；一路则经供油孔10流入环形沟槽9，由于滑油密封环3的密封作用，在其之间形成油膜，最后由于油压的作用在滑油密封环3和限位套筒2的间隙少量流出。当轴系振动时，双层油膜之间的滑油受到挤压，不断消耗振动能量，达到减振的目的。

Claims (10)

1.一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器，其特征在于：所述一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器包括轴承壳体(1)、限位套筒(2)、挡环(5)、调整环(6)、滚柱轴承(7)、环形集流室(8)和悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体(11)；
所述滚柱轴承(7)设置在环形集流室(8)中，滚柱轴承(7)的轴承外圈与环形集流室(8)过盈配合，环形集流室(8)设置在悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体(11)的内部，环形集流室(8)与悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体(11)间隙配合，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体(11)设置在限位套筒(2)中，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体(11)与限位套筒(2)间隙配合，限位套筒(2)设置在轴承壳体(1)中，限位套筒(2)与轴承壳体(1)过盈配合，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体(11)的一端法兰面与挡环(5)可拆卸连接，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体(11)的另一端法兰面与轴承壳体(1)中的法兰面可拆卸连接，调整环(6)设置在挡环(5)和滚柱轴承(7)之间。
2.根据权利要求1中所述的一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器，其特征在于：所述一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器还包括M个定位螺钉(4)、M为正整数，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体(11)的一端法兰面沿周向等距设有M个螺纹孔A，挡环(5)的一端沿周向等距设有M个通孔A，且每个通孔A与一个螺纹孔A相对设置，每个通孔A中设有定位螺钉(4)，定位螺钉(4)的螺纹段与螺纹孔A螺纹连接。
3.根据权利要求2中所述的一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器，其特征在于：所述一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器还包括N个螺钉(13)和N个带锁片的螺母(14)，N为正整数，悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体(11)的另一端法兰面沿周向等距设有N个通孔B，轴承壳体(1)中的法兰面沿周向设有N个通孔C，每个通孔B与一个通孔C相对设置，每个通孔B和通孔C中设置在一个螺钉(13)，每个螺钉(13)的螺纹端设置一个带锁片的螺母(14)，且每个带锁片的螺母(14)与一个螺钉(13)的螺纹端螺纹连接。
4.根据权利要求1或3中所述的一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器，其特征在于：所述悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体(11)的外圆面上设有三道环形沟槽(9)，两侧的环形沟槽(9)中分别安装一个滑油密封环(3)，中间的环形沟槽(9)底部沿周向等距设有P个供油孔(10)，P为正整数。
5.根据权利要求1或4中所述的一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器，其特征在于：所述悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体(11)的外圆面上沿周向等距设有Z个刚度调节肋(15)，每个刚度调节肋(15)的长度延伸方向与悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体(11)的轴线延伸方向相同。
6.根据权利要求5中所述的一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器，其特征在于：所述悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体(11)中表面A和表面B的轴线与表面C的轴线为偏心设置，表面A和表面B的轴线与表面C的轴线的偏心量的取值范围为0.12-0.16mm。
7.根据权利要求6中所述的一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器，其特征在于：所述悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体(11)中表面A、表面B、表面T、表面K、表面N、表面J、表面M、表面P和表面Q进行渗氮处理。
8.根据权利要求7中所述的一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器，其特征在于：所述悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器主体(11)与限位套筒(2)之间设有间隙，间隙的高度为0.075-0.13mm。
9.根据权利要求2中所述的一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器，其特征在于：所述挡环(5)和调整环(6)上设有导油孔。
10.根据权利要求3中所述的一种悬臂式双层挤压油膜阻尼减振器，其特征在于：所述螺钉(13)的直径为Φ16mm，定位螺钉(4)的直径为Φ8mm，长度为14mm。
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