CN110848029A - 一种用于高转速发动机的弹性环式减震结构 - Google Patents

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钱松林
陈强
张俊成
吴进军
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Abstract

本发明公开了一种用于高转速发动机的弹性环式减震结构，包括设有设有轴承室的内环座、弹性环、O型圈、外环座。两个O型圈分别位于内环座、外环座的环槽内。弹性环的外凸台与外环座接触贴合；弹性环的内凸台与内环座外壁面接触贴合。两个O型圈位于弹性环的两端。内环座与外环座采用了防止相对转动的结构。本发明的高转速发动机的弹性环减震结构，针对高转速发动机，实现了弹性支承与阻尼机械结构设计，降低了支承刚度，提高了阻尼，进而减小了高转速发动机的振动，结构尺寸小，可靠性高。

Description

一种用于高转速发动机的弹性环式减震结构
技术领域
本发明涉及一种高转速发动机的弹性环减震结构，用于减小高转速发动机的振动水平。
背景技术
现代航空发动机的工作转速常常大于临界转速，需要设计弹性支承和阻尼机械结构来，降低支承刚度，增大阻尼，进而得到减小发动机振动的效果。对于常规的大型航空发动机，工作转速一般在50000rpm（rpm为转速单位，1rpm表示每分钟1转）以下，有足够的尺寸空间用于设计弹性支承。相反，高转速发动机，特指转速在50000rpm以上的航空发动机或涡轮增压器，尺寸空间有限，通常采用O型圈（橡胶圈）来代替弹性支承和阻尼机械结构，减小发动机振动，比如AMT公司的NIKE小型涡喷发动机。但O型圈（橡胶圈）的可靠性远比不上机械结构，应用O型圈的发动机在使用过程中常常出现振动突然变大的故障现象。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种用于高转速发动机的弹性环式减震结构，以实现高转速发动机的（特指转速在50000rpm以上的发动机）弹性支承与阻尼机械结构设计，降低高转速发动机的振动水平，结构尺寸小，可靠性高。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于高转速发动机的弹性环式减震结构，包括: 设有轴承室的内环座、弹性环、O型圈、外环座，所述O型圈设置两个，内环座外侧两端设有放置O型圈的O型圈外环槽和第一润滑油孔；所述的外环座内侧两端设有放置O型圈的O型圈内环槽；所述的弹性环位于内环座和外环座中间；所述的两个O型圈分别位于O型圈内环槽、O型圈外环槽内并被环槽夹持；
所述内环座、O型圈、外环座共同围成一个封闭的环腔，环腔的内圆柱面是内环座的外壁面，环腔的外圆柱面是外环座的内壁面；
弹性环包含内凸台和外凸台，内凸台、外凸台沿圆周方向均匀分布，交错排列，弹性环位于弹性环腔内，弹性环的内凸台与内环座的外壁面接触贴合；弹性环的外凸台与外环座的内壁面接触贴合；
外环座设置有第二润滑油孔，所述第二润滑油孔与第一润滑油孔的位置相对设置。
环腔高度为1.5mm至2mm。
所述内凸台、外凸台高度均为0.2mm至0.4mm。
外环座与内环座之间的配合间隙为0.08mm至0.1mm。
内环座上设置第一套齿防转结构，外环座上设置第二套齿防转结构，第一套齿防转结构与第二套齿防转结构相互啮合，在外环座与高转速发动机之间设有凸台防转结构。
本发明的一种用于高转速发动机的弹性环式减震结构，一方面通过在内环座、外环座之间设置了弹性环，能够降低发动机的支承刚度；另一方面通过在弹性环腔内，引入滑油，形成挤压油膜阻尼器，增大了发动机的支承阻尼。结合着两个方面，起到了减小发动机振动的效果。
本发明的一种用于高转速发动机的弹性环式减震结构具有以下优点：（1）结构尺寸小，能够满足高转速发动机的几何尺寸限制条件，对于选用外径为32mm的轴承，这种高转速发动机的弹性环式减震结构能够使用在直径不大于45mm的结构腔内。换言之，在直径不大于45mm的结构腔内使用外径为32mm的轴承时，除本专利外，还没有其他结构能实现弹性环式的机械结构减震方案；（2）相比O型圈（橡胶圈），本发明是机械结构，运转可靠，不会发生振动突然变大的故障。
附图说明
图1是本发明的剖面图；
图2是内环座的正等视图；
图3是弹性环的结构示意图；
图4 是外环座的结构示意图；
图5 是本发明结构应用在某小型涡喷发动机上的减震效果对比图。
图中，1-内环座，2-弹性环，3-O型圈，4-外环座 ；11-O型圈外环槽，12-润滑孔，13-第一套齿防转结构；21-第一润滑油孔，22-外凸台，23-内凸台；41-凸台防转结构，42-第二润滑油孔，43-第二套齿防转结构，44-内环槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种用于高转速发动机的弹性环式减震结构做进一步的详细说明：
本发明提供了一种用于高转速发动机的弹性环式减震结构。参考附图1，一种用于高转速发动机的弹性环式减震结构包括:设有轴承室的内环座1、弹性环2、两个O型圈3、外环座4。 所述的弹性环位于内环座和外环座中间；所述的两个O型圈分别位于所述O型圈外环槽11和O型圈内环槽44内。
参考附图2和附图4，所述的内环座1设有放置O型圈3的外环槽11和第一润滑油孔12；所述的外环座4设有放置O型圈的内环槽44和第二润滑油孔42。
参考附图1，所述的弹性环式减震结构在装配完成时，会形成封闭的环腔，环腔的端面由两个O型圈密封，环腔的内圆柱面是内环座1的外壁面，环腔的外圆柱面是外环座4的内壁面。本专利将这个环腔称之为“弹性环腔”。
参考附图3，所述的弹性环2包含内凸台23和外凸台22。内凸台23、外凸台22沿圆周方向均匀分布，交错排列。
参考附图1，其所述的弹性环的内凸台23应与内环座1的外壁面接触贴合；弹性环的外凸台22应与外环座4的内壁面接触贴合。
参考附图2和附图4，所述的内环座1和外环座4分别设置了第一套齿防转结构13与第二套齿防转机构14，第一套齿防转结构13与第二套齿防转机构14相互啮合，防止内环座与外环座发生相对转动。
参考附图4，所述的外环座4设置了凸台防转结构41。凸台防转机构41与高转速发动机配合，防止外环座4与高转速发动机发生相对转动。
所述的内环座1与外环座4之间的配合间隙为0.1mm；所述的弹性环腔高度为2mm；所述的弹性环内凸台23和外凸台22高度均为0.4mm；所述的外环座4外径为40mm；所述的使用轴承的外径为32mm。
本发明其工作原理是：一方面通过在内环座、外环座之间设置了弹性环，能够降低发动机的支承刚度；另一方面通过在弹性环腔内，引入滑油，形成挤压油膜阻尼器，增大了发动机的支承阻尼。结合着两个方面，起到了减小发动机振动的效果。
参考附图5，本发明的实施例，应用在某小型高转速发动机,其振动水平不超过10g（g为振动加速度的单位，1g=9.8米/秒平方）。相比之下，采用O型圈减震结构，当发动机转速超过82000rpm时，振动水平从3g跳跃至60g，表现出振动失稳；不采用减震结构时，高转速下，发动机振动随转速上升而上升，在81000rpm处，振动水平可达45g。综合而言，应用了本发明的实施例，某小型高转速发动机振动水平明显下降，且运转稳定。本发明的实施例具有优良的发动机减震效果。
本发明的一种用于高转速发动机的弹性环式减震结构至少具有以下优点：1、结构尺寸小，能够满足高转速发动机的几何尺寸限制条件；2、相比O型圈（橡胶圈），本发明是机械结构，运转可靠，不会发生振动突然变大的故障。
以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的事实方式。本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书或对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均在本发明的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种用于高转速发动机的弹性环式减震结构，包括设有轴承室的内环座（1）、弹性环（2）、O型圈（3）、外环座（4），其特征在于：所述O型圈设置两个，内环座（1）外侧两端设有放置O型圈（3）的O型圈外环槽（11）和第一润滑油孔（12）；所述的外环座（4）内侧两端设有放置O型圈（3）的O 型圈内环槽（44）；所述的弹性环（2）位于内环座（1）和外环座（4）中间；所述的两个O型圈（3）分别位于O型圈内环槽（11）、O型圈外环槽（44）内并被环槽夹持；
所述内环座（1）、O型圈（3）、外环座（4）共同围成一个封闭的环腔，环腔的内圆柱面是内环座（1）的外壁面，环腔的外圆柱面是外环座（4）的内壁面；
弹性环（2）包含内凸台（23）和外凸台（22），内凸台（23）、外凸台（22）沿圆周方向均匀分布，交错排列，弹性环（2）位于弹性环腔内，弹性环的内凸台（23）与内环座（1）的外壁面接触贴合；弹性环的外凸台（22）与外环座（4）的内壁面接触贴合；
外环座（4）设置有第二润滑油孔（42），所述第二润滑油孔（42）与第一润滑油孔（12）的位置相对设置。
2.如权利要求1所述的减震结构，其特征在于：所述环腔高度为1.5mm至2mm。
3.如权利要求1所述的减震结构,其特征在于：所述内凸台（23）、外凸台（22）高度均为0.2mm至0.4mm。
4.如权利要求1所述的减震结构，其特征在于：外环座（4）与内环座（1）之间的配合间隙为0.08mm至0.1mm。
5.如权利要求1所述的减震结构，其特征在于：内环座（1）上设置第一套齿防转结构（13），外环座（4）上设置第二套齿防转结构（43），第一套齿防转结构（13）与第二套齿防转结构（43）相互啮合，在外环座（4）与高转速发动机之间设有凸台防转结构（41）。
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