CN112524148A - 滚动轴承、轴承腔组件、燃气轮机、泄油装置、滚动轴承的制造方法以及泄油方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚动轴承、轴承腔组件、燃气轮机、泄油装置、滚动轴承的制造方法以及泄油方法。其中滚动轴承包括内圈、外圈、滚动体以及保持架，以及设置于滚动轴承的保持架的轴向侧端外的泄油装置，所述泄油装置包括内环，外环，以及环状隔件，其中，所述环状隔件与所述外环、以及所述外圈的内壁形成第一泄油腔室；所述环状隔件与所述内环、以及所述内圈的外壁形成第二泄油腔室。上述滚动轴承、轴承腔组件、燃气轮机、泄油装置、滚动轴承的制造方法以及泄油方法具有润滑性能好、安全可靠等优点。

Description

滚动轴承、轴承腔组件、燃气轮机、泄油装置、滚动轴承的制造 方法以及泄油方法

技术领域

本发明涉及一种滚动轴承、轴承腔组件、燃气轮机、泄油装置、滚动轴承的制造方法以及泄油方法。

背景技术

轴承腔是航空发动机润滑系统的重要组成部分，关系着航空发动机的性能与寿命。随着航空发动机不断地向高性能、低油耗、长寿命的方向发展，发动机热端轴承的热负荷也不断增大，对轴承性能的要求也不断增加；一方面，需要滑油带走大量热量，达到冷却轴承的目的；另一方面，轴承在轴承腔内运转时，润滑油膜经过高速旋转的轴承后从其两侧飞溅喷出。其中，一部分动能较小的液滴直接从轴承腔回油口处排出，另一部分动能较大的液滴则飞溅到轴承腔壁面，与高温壁面进行换热。虽然航空润滑油着火时所需要的温度比燃油要高，但是在一定工况条件下，如热气体喷流环境，黏附在轴承腔壁面的滑油也会发生着火现象。因此，从轴承两侧直接喷出到达高温壁面的液滴有可能造成滑油着火，酿成灾难性后果。

滚动轴承是旋转机械工作的关键部件，例如航空发动机的滚动轴承是航空发动机正常工作的关键部件，尤其是布置在高温区域的轴承，这部分轴承除了自身由于高速旋转摩擦产生的热量之外，还承受着周围环境对其所在轴承腔壁面的传热。航空发动机的滚动轴承一般都采用环下供油方式，受离心力的作用下，润滑油从轴承内圈经过兜孔间隙流至轴承外圈，最后从轴承外圈两侧泄出。因此，目前存在轴承内圈润滑不足，内圈热量没有及时排出的问题，从而容易造成内圈的滑油结焦。

综上所述，目前已有的滚动轴承主要存在如下不足：

1、滚动轴承缺少一种能够控制液滴从轴承侧端飞出速度与方向的装置，也就容易造成一部分动能较大的液滴飞溅到轴承腔壁面上，最终引起轴承腔内部滑油着火；

2、滚动轴承采用主要环下润滑方式，大部分液滴受离心力作用到达外圈壁面附近，紧接着从轴承外圈两侧排出，导致内圈润滑散热不足；

3、由于在轴承高速搅油下导致液滴从轴承两侧无规则无序喷出，同时轴承动态运转时内部的油膜分布并不均匀，也就导致了轴承内部一部分局部热量过高现象。

因此，本领域需要一种泄油装置，可以使得滚动轴承均匀地泄油，提高滚动轴承、轴承腔以及航空发动机的可靠性。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种滚动轴承。

本发明的另一目的在于提供一种轴承腔组件。

本发明的另一目的在于提供一种燃气轮机。

本发明的另一目的在于提供一种泄油装置。

本发明的另一目的在于提供一种滚动轴承的制造方法。

本发明的另一目的在于提供一种泄油方法。

根据本发明一方面的一种滚动轴承，包括内圈、外圈、滚动体以及保持架，还包括泄油装置，设置于滚动轴承的保持架的轴向侧端外，所述泄油装置包括内环，具有沿所述内环的周向分布且贯穿所述内环的轴向厚度的多个内环泄油孔；外环，具有沿所述外环的周向分布且贯穿所述外环的轴向厚度的多个外环泄油孔；其中，所述多个内环泄油孔的流通面积大于所述多个外环泄油孔的流通面积；以及环状隔件，在所述泄油装置的径向隔开所述内环以及所述外环；其中，所述环状隔件与所述外环、以及所述外圈的内壁形成第一泄油腔室；所述环状隔件与所述内环、以及所述内圈的外壁形成第二泄油腔室。

在所述滚动轴承的一个或多个实施例中，所述环状隔件包括本体以及从本体朝靠近保持架的轴向侧凸出的轴向凸出部，所述泄油装置通过所述轴向凸出部固连于所述保持架的轴向侧端面，将所述第一泄油腔室与所述第二泄油腔室分隔。

在所述滚动轴承的一个或多个实施例中，所述环状隔件的本体的径向宽度大于所述保持架的径向宽度，所述外圈在所述泄油装置所安装一侧的端面与所述环状隔件的所述本体靠近所述保持架的侧端面的轴向距离为4-6mm，与该本体远离所述保持架的侧端面的轴向距离为5-8mm。

根据本发明另一方面的一种轴承腔组件，包括以上任意一项所述的滚动轴承。

在所述轴承腔组件的一个或多个实施例中，还包括侧端挡件，所述侧端挡件包括周向泄油部以及轴向挡部，所述周向泄油部具有沿其周向延伸的泄油槽，所述周向泄油部的一侧端通过于所述滚动轴承的外圈的侧端连接所述滚动轴承，所述轴向挡部连接于所述周向泄油部的另一侧端，具有连接孔，所述连接孔用于将所述轴向挡部固定于轴。

根据本发明另一方面的一种燃气轮机，包括轴以及以上任意一项所述的滚动轴承。

根据本发明另一方面的一种滚动轴承的制造方法，其制造以上任意一项所述的滚动轴承。

根据本发明另一方面的一种泄油装置，包括内环、外环以及环状隔件，其中：所述内环具有沿所述内环的周向分布且贯穿所述内环的轴向厚度的多个内环泄油孔；所述外环具有沿所述外环的周向分布且贯穿所述外环的轴向厚度的多个外环泄油孔；其中，所述多个内环泄油孔的流通面积大于所述多个外环泄油孔的流通面积；所述环状隔件在所述泄油装置的径向隔开所述内环以及外环，包括本体以及从本体朝靠近保持架的轴向侧凸出的轴向凸出部。

在所述泄油装置的一个或多个实施例中，所述多个内环泄油孔的每个内环泄油孔的孔径与所述多个外环泄油孔的每个外环泄油孔的孔径相同，所述多个内环泄油孔的孔数量大于所述多个外环泄油孔的孔数量。

在所述泄油装置的一个或多个实施例中，所述多个内环泄油孔沿所述内环周向的第一圆周等距分布，所述多个外环泄油孔沿沿所述外环的周向的第二圆周等距分布；其中，所述第一圆周与第二圆周同心，所述多个内环泄油孔的孔数量为12个，相邻的内环泄油孔夹角为30°；所述多个外环泄油孔的孔数量为8个，相邻的外环泄油孔夹角为45°。

根据本发明另一方面的一种滚动轴承的泄油方法，所述滚动轴承的润滑方式为环下润滑，其特征在于，至少一部分的润滑油从滚动轴承的内外圈之间泻出，所述至少一部分的润滑油的一部分经过滚动轴承的内圈与保持架的间隙泄出，以及所述至少一部分的润滑油的另一部分通过滚动轴承的保持架的兜孔经过滚动轴承的外圈泻出。

本发明的进步效果包括下列之一或组合：

1.通过在滚动轴承设置泄油装置，有效降低一部分液滴动能，且能够使润滑油都从轴承两侧沿轴向方向流出，避免了一些润滑油液滴飞溅到轴承腔的局部高温壁面，降低了滑油出现结焦现象的可能性以及避免滑油着火现象出现；

2.通过泄油装置内外环泄油孔数量的设置，可以使轴承内外圈泄油流量更加均匀，从而达到降低内圈局部高温目的，提高轴承润滑性能。

3.在轴承腔组件中通过设置侧端挡件，可以起到对油滴方向进行二次限制。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，需要注意的是，这些附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制，其中：

图1为现有技术的航空发动机的轴承腔组件的结构示意图；

图2为根据一实施例的轴承腔组件的结构示意图；

图3为根据一实施例的滚动轴承的保持架以及泄油装置的结构示意图；

图4为根据一实施例的泄油装置的结构示意图；

图5为根据图4的泄油装置的另一角度的示意图；

图6为根据一实施例的轴承腔组件的侧端挡件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

另外，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此也不能理解为对本发明保护范围的限制。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

下述实施例的滚动轴承以及轴承腔组件，燃气轮机的滚动轴承以及轴承腔为例，燃气轮机以航空发动机为例，滚动轴承以及圆柱滚子轴承为例，均不以此为限。

如图1以及图2所示，滚动轴承10包括内圈5、外圈1、滚动体6以及保持架2。参考图2至图5，在一实施例中，滚动轴承10还包括泄油装置3，如图3所示，制造实施例中的滚动轴承10，可以先将泄油装置3连接保持架2侧端，再进行装配。泄油装置包括内环303、外环305以及环状隔件302。内环303具有其周向分布且贯穿内环303的轴向厚度的多个内环泄油孔304；外环305具有沿其周向分布且贯穿外环305的轴向厚度的多个外环泄油孔306，多个内环泄油孔304的流通面积大于外环泄油孔306的流通面积。参考图2、图4以及图5，泄油装置3的环状隔件302在泄油装置3的径向隔开内环303以及外环305，环状隔件302与外环305、以及外圈1的内壁形成第一泄油腔室310；环状隔件302与内环304、以及内圈5的外壁形成第二泄油腔室311。如此设置的有益效果在于，设置泄油腔室以及泄油孔的结构，使得润滑油可以规则有序地泄出轴承，而避免在轴承高速搅油下导致液滴从轴承两侧无规则无序喷出，同时轴承动态运转时内部的油膜分布不均匀导致的轴承内部一部分局部热量过高，以及一部分动能较大的液滴飞溅到轴承腔壁面上，最终引起轴承腔内部滑油着火。另外，环状隔件以及泄油腔室的设置，使轴承内外圈泄油流量均匀，从而降低轴承内圈局部高温，提高轴承润滑性能。其原理在于，由于开设泄油腔室以及泄油孔，使得润滑油存在多条泄油流路，当通过离心力的作用润滑油从轴承内圈经过兜孔间隙流至轴承外圈，即通过第一泄油腔室的润滑油过多时，此条流路的流阻大，而润滑油存在流向另一条流路，即第二泄油腔室的流路的趋势，使得轴承内外圈泄油流量均匀。

继续参考图2至图5，在一实施例中，泄油装置3的具体结构可以是，环状隔件302包括本体300以及从本体300朝靠近保持架2的轴向侧凸出的轴向凸出部301，泄油装置3通过轴向凸出部301固连于保持架2的轴向侧端面，从而将第一泄油腔室310与第二泄油腔室311分隔，固连的具体方式可以是通过焊接的方式将轴向凸出部301与保持架2的轴向侧端面固连。其有益效果在于，第一泄油腔室310与第二泄油腔室311彼此独立，使得轴承内外圈泄油流量更为均匀。泄油装置3的可以设置于保持架的单侧，也可以如图2、图3所示即泄油装置3、4分别对称设置于保持架2的轴向两侧，两侧均设置泄油装置，可以使得泄油装置3不同工况下达到使得润滑油规则有序均匀地泻出轴承，而单侧设置我泄油装置3，可以针对绝大部分润滑油只从某一侧泄出的工况下设置，节约加工成本以及缩小滚动轴承的轴向尺寸。

继续参考图2至图5，在一实施例中，泄油装置3的具体结构可以是，环状隔件302的本体300的径向宽度大于保持架2的径向宽度，具体的宽度差可以是1-1.5mm之间，轴承的外圈在泄油装置所安装一侧的端面，例如在安装有泄油装置3一侧的端面100，与环状隔件302的本体300靠近保持架2的侧端面的轴向距离S1为4-6mm，与本体300远离保持架2的侧端面的轴向距离S2为5-8mm，如此设置的有益效果在于，合理地分别泄油腔室以及泄油孔的润滑油流路的长度，使得润滑油在泄油装置中的流动更为均匀、稳定。

继续参考4以及图5，在一个或多个实施例中，泄油装置3的具体结构还可以是，多个内环泄油孔304的每个内环泄油孔304的孔径与多个外环泄油孔306的每个外环泄油孔306的孔径相同，多个内环泄油孔304的孔数量大于多个外环泄油孔306的孔数量，如此只需加工相同孔径的孔道，易于泄油装置的加工。泄油孔的具体分布的例子可以参考图5所示，所述内环泄油孔304沿内环303周向的第一圆周等距分布，多个外环泄油孔306沿沿外环305的周向的第二圆周等距分布；所述第一圆周与第二圆周同心，多个内环泄油孔304的孔数量为12个，相邻的内环泄油孔304的夹角为30°；多个外环泄油孔306的孔数量为8个，相邻的外环泄油孔306夹角为45°，如此设置的有益效果在于合理分别内环以及外环泄油流量，使得内环与外环的泄油量更为均匀。

参考图2以及图6，在一个或多个实施例中，轴承腔组件的具体结构包括滚动轴承10，还可以包括位于滚动轴承10的侧端的侧端挡件7，侧端挡件7包括周向泄油部704以及轴向挡部703，周向泄油部704具有沿其周向延伸的泄油槽701，周向泄油部704的轴向长度可以是15-20mm，泄油槽701具体可以是矩形槽，对称分布于周向泄油部704，即两泄油槽701之间呈180°夹角，泄油槽701的周向延伸范围可以是圆心角为60-70°延伸，周向泄油部704的一侧端通过于的滚动轴承的外圈1的侧端100连接所述滚动轴承，轴向挡部703连接于周向泄油部704的另一侧端，具有连接孔702，连接孔702用于将所述轴向挡部固定于轴，例如连接孔702通过过盈配合的方式与航空发动机的轴配合连接。设置侧端挡件7的有益效果在于，针对侧端壁面温度较高，对油滴方向进行二次限制，飞溅到侧端挡件7周向挡部703的油滴，最后在转轴离心力作用下从周向泄油部704的泄油槽701泄出，进一步避免了一部分无规则飞行的且动能较大的液滴飞溅到轴承腔局部高温壁面，导致润滑油出现结焦以及轴承腔内部滑油着火现象的发生。

从以上介绍可知，润滑方式为环下润滑的滚动轴承的泄油方法包括：至少一部分的润滑油从滚动轴承的内外圈之间泻出，所述至少一部分的润滑油的一部分经过滚动轴承的内圈与保持架的间隙泄出，以及所述至少一部分的润滑油的另一部分通过滚动轴承的保持架的兜孔经过滚动轴承的外圈泻出，例如上述实施例介绍的，环下润滑的润滑油一部分从内圈、保持架间隙以及泄油装置构成的第二腔室的流路流出，一部分通过滚动轴承的保持架的兜孔经过滚动轴承的外圈以及泄油装置构成的第一腔室的流路流出，设置至少两路流路可以使得润滑油可以规则有序地泄出轴承，而避免在轴承高速搅油下导致液滴从轴承两侧无规则无序喷出，同时轴承动态运转时内部的油膜分布不均匀导致的轴承内部一部分局部热量过高，以及一部分动能较大的液滴飞溅到轴承腔壁面上，最终引起轴承腔内部滑油着火。同时，还可以使得轴承内外圈泄油流量均匀，从而降低轴承内圈局部高温，提高轴承润滑性能。

综上所述，采用以上实施例的滚动轴承以及轴承腔组件的优点包括以下之一或组合：

1.通过在滚动轴承设置泄油装置，有效降低一部分液滴动能，且能够使润滑油都从轴承两侧沿轴向方向流出，避免了一些润滑油液滴飞溅到轴承腔的局部高温壁面，降低了滑油出现结焦现象的可能性以及避免滑油着火现象出现；

2.通过泄油装置内外环泄油孔数量的设置，可以使轴承内外圈泄油流量更加均匀，从而达到降低内圈局部高温目的，提高轴承润滑性能。

3.在轴承腔组件中通过设置侧端挡件，可以起到对油滴方向进行二次限制。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.滚动轴承，包括内圈、外圈、滚动体以及保持架，其特征在于，还包括泄油装置，设置于滚动轴承的保持架的轴向侧端外，所述泄油装置包括：

内环，具有沿所述内环的周向分布且贯穿所述内环的轴向厚度的多个内环泄油孔；

外环，具有沿所述外环的周向分布且贯穿所述外环的轴向厚度的多个外环泄油孔；其中，所述多个内环泄油孔的流通面积大于所述多个外环泄油孔的流通面积；以及

环状隔件，在所述泄油装置的径向隔开所述内环以及所述外环；

其中，所述环状隔件与所述外环、以及所述外圈的内壁形成第一泄油腔室；所述环状隔件与所述内环、以及所述内圈的外壁形成第二泄油腔室。

2.如权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述环状隔件包括本体以及从本体朝靠近保持架的轴向侧凸出的轴向凸出部，所述泄油装置通过所述轴向凸出部固连于所述保持架的轴向侧端面，将所述第一泄油腔室与所述第二泄油腔室分隔。

3.如权利要求2所述的滚动轴承，其特征在于，所述环状隔件的本体的径向宽度大于所述保持架的径向宽度，所述外圈在所述泄油装置所安装一侧的端面与所述环状隔件的所述本体靠近所述保持架的侧端面的轴向距离为4-6mm，与该本体远离所述保持架的侧端面的轴向距离为5-8mm。

4.一种轴承腔组件，其特征在于，包括如权利要求1-3任意一项所述的滚动轴承。

5.如权利要求4所述的轴承腔组件，其特征在于，还包括侧端挡件，所述侧端挡件包括周向泄油部以及轴向挡部，所述周向泄油部具有沿其周向延伸的泄油槽，所述周向泄油部的一侧端通过于所述滚动轴承的外圈的侧端连接所述滚动轴承，所述轴向挡部连接于所述周向泄油部的另一侧端，具有连接孔，所述连接孔用于将所述轴向挡部固定于轴。

6.一种燃气轮机，其特征在于，包括轴，以及如权利要求1-3任意一项所述的滚动轴承。

7.一种滚动轴承的制造方法，其特征在于，制造如权利要求1-3任意一项的滚动轴承。

8.一种泄油装置，其特征在于，包括内环、外环以及环状隔件，其中：

所述内环具有沿所述内环的周向分布且贯穿所述内环的轴向厚度的多个内环泄油孔；

所述外环具有沿所述外环的周向分布且贯穿所述外环的轴向厚度的多个外环泄油孔；其中，所述多个内环泄油孔的流通面积大于所述多个外环泄油孔的流通面积；

所述环状隔件在所述泄油装置的径向隔开所述内环以及外环，包括本体以及从本体朝靠近保持架的轴向侧凸出的轴向凸出部。

9.如权利要求8所述的泄油装置，其特征在于，所述多个内环泄油孔的每个内环泄油孔的孔径与所述多个外环泄油孔的每个外环泄油孔的孔径相同，所述多个内环泄油孔的孔数量大于所述多个外环泄油孔的孔数量。

10.如权利要求9所述的泄油装置，其特征在于，所述多个内环泄油孔沿所述内环周向的第一圆周等距分布，所述多个外环泄油孔沿沿所述外环的周向的第二圆周等距分布；其中，

所述第一圆周与第二圆周同心，所述多个内环泄油孔的孔数量为12个，相邻的内环泄油孔夹角为30°；所述多个外环泄油孔的孔数量为8个，相邻的外环泄油孔夹角为45°。

11.一种滚动轴承的泄油方法，所述滚动轴承的润滑方式为环下润滑，其特征在于，至少一部分的润滑油从滚动轴承的内外圈之间泻出，所述至少一部分的润滑油的一部分经过滚动轴承的内圈与保持架的间隙泄出，以及所述至少一部分的润滑油的另一部分通过滚动轴承的保持架的兜孔经过滚动轴承的外圈泻出。

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