CN111852933A - 一种风机支撑系统轴承压力平衡结构 - Google Patents

一种风机支撑系统轴承压力平衡结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于直升机滑油系统的风机支撑系统轴承压力平衡结构，包进轴承壳体、轴承套、波形弹簧、轴封、小轴承、大轴承、压紧盖和自锁螺母，各零部件通过装配方式形成一整体结构。大轴承和小轴承装配于轴承壳体内腔中，该腔体为单独的密封腔，当风机转子系统在高转速下，轴承壳体内腔的温度上升，使其压力增大，本发明通过增加通气孔、环槽、弧形槽和回气槽等结构，同时配合对支撑系统中的轴承壳体、空气密封环、轴承套、压紧盖、波形弹簧、轴封等部件进行调整，保证了大轴承和小轴承两侧所受压力相同，提升了大、小轴承的使用寿命及可靠性。

Description

一种风机支撑系统轴承压力平衡结构
技术领域
本发明属于直升机滑油系统技术领域，特别是一种风机支撑系统轴承压力平衡结构。
背景技术
随着直升机的高速发展，发动机和主减速器要求系统制冷附件对滑油的散热功率越来越大，由于直升机空间的限制，每个滑油系统的制冷附件均是唯一的，为了保证直升机飞行安全及任务的有效执行，对制冷风机的寿命及可靠性要求越来越严苛。冷却装置是直升机滑油系统中高温滑油制冷的唯一附件，而冷却装置由散热器和风机两大部件组成，通过主减速器或过渡减的输出轴将动力源传递风机，使风机的叶轮高速旋转，对空气进行做功为散热器提供低温冲压空气，最终对高温滑油进行降温。冷却装置的寿命及可靠性主要取决于风机，而风机的寿命及可靠性主要取决于其支撑系统中的轴承。因此，如何提高现有轴承的寿命及可靠性成为首要任务。
如图1所示，为现有的风机支撑系统结构简图，支撑系统包括包括进风管1、六角头螺钉2、叶轮3、涡壳4、六角头螺钉5、空气密封环6、内六角圆柱头螺钉7、风扇轴13、小轴承14、大轴承15、压紧盖16、自锁螺母17、轴承壳体组件18、压套19、圆柱头螺钉20和封严盖21。现有支撑结构中两轴承的两侧并不相通，随着轴承长时间的高速转动发热，对轴承所处腔体内部的空气进行加温，且因两轴承所受载荷不同，轴承两侧腔体内部的空气出现不同的压力和温度，轴承将因两侧承受的压差造成密封垫破损，加剧润滑脂流失，轴承寿命缩短，可靠性降低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种风机支撑系统轴承压力平衡新型结构，通过结构设计，使风机两轴承两侧密封腔体导通，保证轴承在工作环境所受温度及压力相同，提升轴承的寿命及可靠性，进而提高风机的寿命及可靠性的目的。
本发明是通过如下技术方案予以实现的：
一种风机支撑系统轴承压力平衡结构，包括位于轴承壳体内的小轴承和大轴承，小轴承和大轴承间隔套接在风扇轴上，
所述轴承壳体上且位于大轴承所在位置处开设有连通大轴承轴向两侧端面空间的第一通气孔，轴承壳体内且在小轴承所在位置处设置有轴承套，轴承套内为小轴承，轴承套上开有第二通气孔，轴承壳体上还开设有连通槽；
所述第一通气孔、连通槽和第二通气孔将大轴承轴向两端的空间、小轴承轴向两端的空间以及大轴承和小轴承之间的空间连通。
所述大轴承靠近叶轮轮毂一侧的轴向端面外设置有空气密封环，空气密封环套接在风扇轴上；
所述小轴承远离大轴承一侧的轴向端面外侧依次设置有波形弹簧和轴封，波形弹簧和轴封套接在风扇轴上。
进一步，所述第一通气孔有多个，多个第一通气孔的轴线方向平行于风扇轴的轴向。
进一步，所述第二通气孔有多个，多个第二通气孔的轴线方向垂直于轴承套表面。
进一步，所述连通槽包括轴承壳体内壁上相交的环槽和弧形槽，环槽与轴承套同轴且与第二通气孔连通，弧形槽向着轴承套的两端延伸。
进一步，所述弧形槽有多条，且在轴承套外周向间隔布置。
进一步，所述波形弹簧对小轴承的外圈施加初始轴向预紧力。
进一步，风机支撑系统轴承压力平衡结构还包括用于固定大轴承外圈的压紧盖，压紧盖上开有多个回气槽，压紧盖与空气密封环位于大轴承的同一侧，当风机转子部件工作时，压紧盖与空气密封环形成空气膜，对小轴承和大轴承工作环境进行密封。
进一步，所述轴承壳体可拆卸连接在涡壳上。
进一步，风机支撑系统轴承压力平衡结构还包括自锁螺母，自锁螺母连接在风扇轴的一端，用于固定风机的转子系统(转子系统主要由叶轮、空气密封环、轴承壳体、轴承套、波形弹簧、垫圈、轴封、风扇轴、小轴承、大轴承和压紧盖形成)。
优选的，所述风机支撑系统轴承压力平衡结构应用于直升机滑油系统。
本发明公开了一种风机支撑系统轴承压力平衡结构，该平衡结构适用的风机包括进风管、六角头螺钉、叶轮、涡壳、空气密封环、内六角圆柱头螺钉、轴承壳体、轴承套、波形弹簧、垫圈、轴封、风扇轴、小轴承、大轴承、压紧盖、自锁螺母等。
在轴承壳体大轴承端设计多个第一通气孔，保证大轴承在工作时，轴承两侧所受压力相同，提高大轴承的寿命及可靠性。
在轴承套上设计多个第二通气孔，轴承套在与轴承壳体和小轴承配合后，通过与轴承壳体上的环槽及弧形槽连通，使小轴承在工作时，轴承两侧所受压力相同，提高小轴承的寿命及可靠性。
波形弹簧对小轴承的外圈施加初始轴向预紧力，保证其外圈游动，在小轴承工作状态时，使轴承滚子处于滚道中心，提高轴承的寿命及可靠性。
压紧盖作为固定端将大轴承外圈固定，同时在转子部件工作时，与空气密封环形成空气膜，对小轴承和大轴承工作环境进行密封，保证两轴承工作环境不受外界影响，提高轴承的寿命及可靠性。
轴封是对小轴承端进行密封，保证两轴承工作环境不受外界影响，提高轴承的寿命及可靠性。
本发明的方案中，大轴承和小轴承装配于轴承壳体内腔中，该腔体为单独的密封腔，当风机转子系统在高转速下，轴承壳体内腔的温度上升，使其压力增大，本发明通过对支撑系统中的轴承壳体、空气密封环、轴承套、压紧盖、波形弹簧、轴封等部件新型结构，保证了大轴承和小轴承两侧所受压力相同，提升了大、小轴承的使用寿命及可靠性。
与现有的风机轴承结构相比，本发明的新型风机支撑系统轴承压力平衡结构结构紧凑，通过轴承壳体、轴承套、轴承、空气密封环和压紧盖结构设计，保证了支撑系统中轴承在工作环境中所受温度及压力相同，同时设计了波形弹簧，对轴承施加初始轴向预紧力，提高轴承的寿命及可靠性。
附图说明
图1是现有风机结构示意图；
图2是本发明风机结构图；
图3是本发明风机支撑系统轴承压力平衡结构图；
图4是本发明轴承壳体结构图；
图5是本发明轴承套结构图；
图6是本发明压紧盖结构图；
图中：1-进风管；2-六角头螺钉；3-叶轮；4-涡壳；5-六角头螺钉；6-空气密封环；7-内六角圆柱头螺钉；8-轴承壳体；9-轴承套；10-波形弹簧；11-垫圈；12-轴封；13-风扇轴；14—小轴承；15—大轴承；16—压紧盖；17—自锁螺母；18-轴承壳体组件；19-压套；20-圆柱头螺钉；21-封严盖；22-花键。
具体实施方式
下面结合附图流程对本发明的实施过程做进一步说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
需要说明的是，本发明中靠近叶轮3端的轴承为大轴承15，靠近花键22端的轴承为小轴承14，大轴承15相对小轴承14而言，一是外径尺寸大，二是承载能力大。
如图2所示，本发明的风机支撑系统轴承压力平衡结构包括进风管1、六角头螺钉2、叶轮3、涡壳4、六角头螺钉5、空气密封环6、内六角圆柱头螺钉7、轴承壳体8、轴承套9、波形弹簧10、垫圈11、轴封12、风扇轴13、小轴承14、大轴承15、压紧盖16和自锁螺母17，其中整个转子系统通过自锁螺母17固定在风扇轴13上。
本发明的方案中，将轴承壳体设计为包含三个腔体，即大轴承所在位置一侧的A腔(由空气密封环6、轴承壳体8、大轴承15及压紧盖16所形成)，小轴承所在位置一侧的C腔(由轴承套9、轴封12及小轴承14所形成)，以及大轴承和小轴承之间的空腔，即B腔(由轴承壳体8、小轴承14及大轴承15所形成)，三个腔体实现了连通。
如图3所示，由于第一通气孔、第二通气孔、环槽、弧形槽的存在，使得整个支撑系统中形成了通路，将图3中的A腔、B腔和C腔连通。图中虚线箭头表示A、B、C三腔导通路线示意。
如图4和图6，轴承壳体8在大轴承15安装端设计4个第一通气孔，第一通气孔以轴承壳体8的轴线为中心线，按照周向均布，当大轴承15装配在轴承壳体8上后，在工作状态时，通过轴承壳体8上的4个第一通气孔对大轴承15两侧的压力进行调整，使其压力均衡，避免大轴承15两侧因气压产生的内部轴向压力，提升大轴承15的寿命及可靠性。压紧盖16靠近大轴承15一端的端面上沿着周向开有回气槽，回气槽有多个，其多个回气槽之间连通，使得气体在大轴承15一端的空气形成周向连通回路，均匀气体的循环。
如图5，轴承套9上设计3个沿着周向均布的第二通气孔，在与轴承壳体8和小轴承14装配后，通过与轴承壳体8上的环槽及弧形槽连通，环槽恰好覆盖第二通气孔所在区域并与第二通气孔连通，弧形槽与环槽相交，且弧形槽的两端沿着轴承壳体8轴线方向向轴承套9的两端延伸，弧形槽有3条，沿着周向均布，当小轴承14在工作状态时，气体通过弧形槽、环槽和第二通气孔形成通道进行循环，对小轴承14两侧的压力进行调整，使其压力均衡，避免小轴承14两侧因气压产生的内部轴向压力，提升小轴承14的寿命及可靠性。
如图2，波形弹簧10装配后，对小轴承14的外圈施加初始轴向预紧力，保证其外圈游动，在小轴承14工作状态时，使轴承滚子处于滚道中心，提升小轴承14的寿命及可靠性。
如图2，压紧盖16装配后，对大轴承15外圈进行固定，同时在转子部件工作时，与空气密封环6形成空气膜，对小轴承14和大轴承15工作环境进行密封，保证两轴承工作环境不受外界影响，提高轴承的寿命及可靠性。
如图2，轴封12装配后，对小轴承14端进行密封，保证两轴承工作环境不受外界影响，提高轴承的寿命及可靠性。

Claims (10)

1.一种风机支撑系统轴承压力平衡结构，包括位于轴承壳体(8)内的小轴承(14)和大轴承(15)，小轴承(14)和大轴承(15)间隔套接在风扇轴(13)上，其特征在于：
所述轴承壳体(8)上且位于大轴承(15)所在位置处开设有第一通气孔，轴承壳体(8)内且在小轴承(14)所在位置处设置有轴承套(9)，轴承套(9)内为小轴承(14)，轴承套(9)上开有第二通气孔，轴承壳体(8)上还开设有连通槽；
所述第一通气孔、连通槽和第二通气孔将大轴承(15)轴向两端的空间、小轴承(14)轴向两端的空间以及大轴承(15)和小轴承(14)之间的空间连通。
2.根据权利要求1所述的一种风机支撑系统轴承压力平衡结构，其特征在于：
所述大轴承(15)靠近叶轮(3)轮毂一侧的轴向端面外设置有空气密封环(6)，空气密封环(6)套接在风扇轴(13)上；
所述小轴承(14)远离大轴承(15)一侧的轴向端面外侧依次设置有波形弹簧(10)和轴封(12)，波形弹簧(10)和轴封(12)套接在风扇轴(13)上。
3.根据权利要求1所述的一种风机支撑系统轴承压力平衡结构，其特征在于：所述第一通气孔有多个，多个第一通气孔的轴线方向平行于风扇轴(13)的轴向。
4.根据权利要求1所述的一种风机支撑系统轴承压力平衡结构，其特征在于：所述第二通气孔有多个，多个第二通气孔的轴线方向垂直于轴承套(9)表面。
5.根据权利要求1所述的一种风机支撑系统轴承压力平衡结构，其特征在于：所述连通槽包括轴承壳体(8)内壁上相交的环槽和弧形槽，环槽与轴承套(9)同轴且与第二通气孔连通，弧形槽向着轴承套(9)的两端延伸。
6.根据权利要求5所述的一种风机支撑系统轴承压力平衡结构，其特征在于：所述弧形槽有多条，且在轴承套(9)外周向间隔布置。
7.根据权利要求2所述的一种风机支撑系统轴承压力平衡结构，其特征在于：所述波形弹簧(10)对小轴承(14)的外圈施加初始轴向预紧力。
8.根据权利要求1所述的一种风机支撑系统轴承压力平衡结构，其特征在于：还包括用于固定大轴承(15)外圈的压紧盖(16)，压紧盖(16)上开有多个回气槽，压紧盖(16)与空气密封环(6)位于大轴承(15)的同一侧，当风机转子部件工作时，压紧盖(16)与空气密封环(6)形成空气膜，对小轴承(14)和大轴承(15)工作环境进行密封。
9.根据权利要求1所述的一种风机支撑系统轴承压力平衡结构，其特征在于：
所述轴承壳体(8)可拆卸连接在涡壳(4)上。
10.根据权利要求1所述的一种风机支撑系统轴承压力平衡结构，其特征在于：
所述风机支撑系统轴承压力平衡结构应用于直升机滑油系统。
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