CN111140618A - 一种交错密封齿式挤压油膜阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明的一种交错密封齿式挤压油膜阻尼器，套设于轴承外部，包括弹性支承，轴承外部设有轴承座，弹性支承头部为阻尼器内圈，轴承座为阻尼器外圈，轴承内套装有转子，阻尼器外圈和阻尼器内圈间隙配合，间隙为油膜间隙，阻尼器外圈设有供油槽，所述供油槽开设有供油孔，供油孔设于油膜间隙上方，所述阻尼器外圈和内圈端部周向均设有密封齿，两组密封齿齿尖相互咬合。通过本发明技术方案的合理设计，内外圈密封齿能够完全咬合，上下缝隙减小，滑油流出通道受限，泄漏量减少，阻尼效果大幅提高。

Description

一种交错密封齿式挤压油膜阻尼器

技术领域：

本发明属于阻尼器设计技术领域，具体涉及一种交错密封齿式挤压油膜阻尼器。

背景技术：

航空发动机是一种由转子系统构成的高速旋转机械，转速高、气流速度高、温度高等恶劣的工况条件使得转子系统承受着各种复杂且巨大的载荷。这会导致由于加工、装配误差所带来的转子不平衡更加突出，转子振动加剧，对发动机安全构成巨大隐患，也对发动机性能产生不良影响，从而影响飞机的总体性能。

目前，对于转子系统减振，常用且有效的方法是在转子系统里安装挤压油膜阻尼器。这种结构十分简单，占用空间小，减振效果好，目前已在航空发动机上实际应用数十年。它是将原来轴承座和轴承外圈之间的紧配合改为间隙配合，在该间隙中充满滑油形成油膜。当转子受到不平衡力作用时，轴颈会对油膜进行挤压，油膜产生反力吸收一部分振动的能量，使得转子传给弹性支承的能量减少，从而起到减振作用。

挤压油膜阻尼器按照有无端封分为开式和闭式两种。

开式挤压油膜阻尼器结构示意图如图1所示，结构简单，减振效果好，因而得到了广泛应用。但是开式阻尼器也存在缺点：

1)开式阻尼器两端无端封，滑油直接从两端流出，两端滑油不如中间滑油挤压充分，压力没有中间滑油高，油膜阻尼总体偏小；

2)开式阻尼器两端直接暴露在大气中，当油膜一侧受到挤压时，该侧油膜压力升高，另一侧油膜压力降低。如果这个压力降低到低于大气压力，空气就会因为压力差被吸入阻尼器，形成空气吸入现象。空气吸入会减小油膜有效挤压面积，从而减小油膜阻尼。

闭式挤压油膜阻尼器结构示意图如图2所示，由于端部存在密封件，使得空气吸入现象并不严重，滑油的泄露量也小于开式阻尼器，但是闭式阻尼器依然存在缺点：

1)闭式阻尼器增加了活塞环等密封件，结构比开式阻尼器复杂，设计和制造难度高，工作也不如开式阻尼器稳定可靠；

2)闭式阻尼器两端留有一段轴向长度以方便开槽安装密封件，两端油膜挤压不充分，轴向长度未被充分利用。

因此，在阻尼器两端增加密封结构可以避免开式阻尼器空气吸入等问题，将密封结构与阻尼器内外圈做成一体并置于两端可以增加阻尼器工作稳定性，油膜充分挤压面积增加。同时，增加的密封结构控制阻尼器的工作幅值不超过0.4倍油膜间隙，以获得线性的油膜刚度，有利于转子稳定。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种带有交错密封齿的挤压油膜阻尼器。

本发明是在开式挤压油膜阻尼器的基础上，在阻尼器内外圈两端分别增加一圈交错互补的密封齿，密封齿自然状态下暴露于空气。鉴于阻尼器的设计要求不同，对密封齿的形状不做限制，形状互补即可。为了兼顾密封性和装配便利性，内外圈密封齿的高度各占油膜厚度的一半。当转子受到不平衡力作用而对油膜进行挤压时，阻尼器的内圈密封齿就会向靠近外圈密封齿的方向移动，内外圈密封齿按照预先设计的空位插空咬合。通过本发明技术方案的合理设计，内外圈密封齿能够完全咬合，上下缝隙减小，滑油流出通道受限，泄漏量减少，阻尼提高。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种交错密封齿式挤压油膜阻尼器，套设于轴承外部，包括弹性支承，所述的轴承外部设有轴承座，所述的弹性支承头部为阻尼器内圈，所述的轴承座为阻尼器外圈，所述的轴承内套装有转子，所述的阻尼器外圈和阻尼器内圈间隙设置，所述的间隙为油膜间隙，所述的阻尼器外圈设有供油槽，所述供油槽开设有供油孔，所述的供油孔设于油膜间隙上方，所述阻尼器外圈和内圈端部周向均设有密封齿，所述的两组密封齿齿尖和齿底互补。

所述的密封齿高度各占油膜厚度的一半，所述的密封齿长度占轴向长度的比例根据具体应用要求而定。

所述的弹性支承件与转子通过轴承同心安装。

所述的滑油为ISO VG2，形成油膜。

所述的密封齿为等腰三角形密封齿或等腰梯形密封齿。

所述的交错密封齿式挤压油膜阻尼器在工作过程中，转子高速转动，两组交错密封齿咬合，形成紧密配合关系，加强密封效果。

本发明的有益效果：

(1)结构简单，在开式挤压油膜阻尼器的基础上增加交错密封齿，密封齿的形状、数量等结构参数可根据阻尼器大小、加工工艺等实际情况进行合理设计和选择，只要满足密封齿交错互补分布并且能上下紧密咬合即可；

(2)密封效果好，由于上下密封齿本身是互补的，它们彼此之间可以完全咬合，密封效果良好，能够最大程度地对油膜端部进行密封，减少空气吸入，增加油膜压力，提高油膜阻尼；

(3)油膜挤压充分，两端密封结构阻碍滑油泄露，中间油膜得到充分挤压；

(4)轴向长度充分利用，密封结构位于阻尼器两端出口处，中间为油膜有效长度，最大程度地利用轴向长度，增加有效挤压面积；

(5)保持油膜刚度线性变化，上下密封齿的长度为0.5倍油膜间隙，即阻尼器最大工作幅值为0.5倍油膜间隙，接近于0.4倍油膜间隙的最佳工作范围，限制了阻尼器工作幅值的增长，保证油膜刚度线性变化，抑制非线性。

附图说明：

图1为现有技术中开式挤压油膜阻尼器结构示意图；

图2为现有技术中闭式挤压油膜阻尼器结构示意图；

图3为本发明实施例1的交错密封齿式挤压油膜阻尼器结构示意图；

图4为本发明实施例1中图3中的I部局部结构示意图，其中：

1-弹性支承，2-阻尼器外圈，3-转子，4-阻尼器内圈，5-供油槽，6-油膜，7-供油孔，8-外圈密封齿，9-内圈密封齿。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

一种交错密封齿式挤压油膜阻尼器，弹性支承套设于轴承外部，所述的轴承外部设有轴承座，所述的弹性支承头部为阻尼器内圈，所述的轴承座为阻尼器外圈，所述的轴承内套装有转子，所述的阻尼器外圈和阻尼器内圈间隙配合，所述的间隙为油膜间隙，所述的阻尼器外圈设有供油槽，所述供油槽开设有供油孔，所述的供油孔设于油膜间隙上方，所述阻尼器外圈和内圈端部周向均设有密封齿，所述的两组密封齿齿尖和齿底互补；

所述的密封齿高度各占油膜厚度的一半，所述的密封齿长度占轴向长度的比例根据具体应用要求而定；

所述的弹性支承件与转子通过轴承同心安装；

所述的滑油为ISO VG2，形成油膜；

所述的密封齿为等腰三角形密封齿或等腰梯形密封齿。

所述的交错密封齿式挤压油膜阻尼器在工作过程中，转子高速转动，两组交错密封齿咬合，形成紧密配合关系，加强密封效果。

实施例1

由于密封齿的形状和数量等结构参数随实际情况而变化，为了便于清楚理解本发明，下面给定形状为等腰三角形的密封齿进行举例说明。

一种交错密封齿式挤压油膜阻尼器，其结构示意图如图3所示。弹性支承1的头部作为阻尼器内圈4，轴承座内圈作为阻尼器外圈2，二者间隙配合。滑油通过供油孔7和供油槽5注入间隙当中，形成油膜6。I部局部结构示意图如图4所示，阻尼器内圈4和阻尼器外圈2的两端为加工出的内圈密封齿9和外圈密封齿8，均为等腰三角形，上下密封齿交错分布，齿顶与齿底相对。

外圈密封齿8和内圈密封齿9的高度各占油膜厚度一半，滑油与外界空气的交换通道大部分被密封齿占据，阻碍滑油自然流出与外界空气吸入。当油膜6受到转子3传来的不平衡力作用而被挤压时，内圈密封齿9向靠近外圈密封齿8的方向移动，密封齿顶进入齿底，滑油与外界空气的交换通道被进一步压缩，内部滑油难以流出，油膜挤压更加充分，滑油压力升高，与外界大气压的差值减小，外部空气难以进入，空气吸入减少，油膜有效挤压面积增加，提供更大阻尼以减小振动。此外，由于密封齿长度的限制，阻尼器工作范围被限定在0.5倍油膜间隙以内，油膜刚度可近似认为线性变化，系统稳定性提高，发动机性能改善。

Claims (5)

1.一种交错密封齿式挤压油膜阻尼器，套设于轴承外部，其特征在于，包括弹性支承，所述的轴承外部设有轴承座，所述的弹性支承头部为阻尼器内圈，所述的轴承座为阻尼器外圈，所述的轴承内套装有转子，所述的阻尼器外圈和阻尼器内圈间隙配合，所述的间隙为油膜间隙，所述的阻尼器外圈设有供油槽，所述供油槽开设有供油孔，所述的供油孔设于油膜间隙上方，所述阻尼器外圈和内圈端部周向均设有密封齿，所述的两组密封齿齿尖相互咬合。

2.根据权利要求1所述的交错密封齿式挤压油膜阻尼器，其特征在于，所述的密封齿高度各占油膜厚度一半。

3.根据权利要求1所述的交错密封齿式挤压油膜阻尼器，其特征在于，所述的弹性支承件与转子通过轴承同心安装。

4.根据权利要求1所述的交错密封齿式挤压油膜阻尼器，其特征在于，所述的密封齿为等腰三角形密封齿或等腰梯形密封齿。

5.根据权利要求1所述的交错密封齿式挤压油膜阻尼器，其特征在于，所述的交错密封齿式挤压油膜阻尼器在工作过程中，转子高速转动，两组交错密封齿试下不同程度的咬合，形成紧密配合关系，加强密封效果。

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