CN113175357A - 一种阻尼环装置 - Google Patents

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CN113175357A CN202110526647.8A CN202110526647A CN113175357A CN 113175357 A CN113175357 A CN 113175357A CN 202110526647 A CN202110526647 A CN 202110526647A CN 113175357 A CN113175357 A CN 113175357A
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王帅
李超
曹权
李陆俊
罗敏
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/10—Anti- vibration means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/04—Antivibration arrangements

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Abstract

本发明公开了一种阻尼环装置，包括齿轮和阻尼环，所述齿轮上设置有用于安装阻尼环的安装槽，所述阻尼环安装在齿轮的安装槽内，阻尼环呈圆形，阻尼环的中性线处设置有多个接触点与安装槽槽底接触，阻尼环上各点曲率半径相等，通过安装状态下阻尼环各处的压力相等、阻尼环的中性线在安装状态下与自由状态下对应的弧长长度不变、以及中性线在自由状态下，安装状态下的曲率半径与弯矩的关系，求解出安装状态下阻尼环各点在自由状态下对应的点的坐标，从而得到阻尼环在自由状态下的线型，本发明通过增大与齿轮上阻尼环安装槽槽底的接触面积，为工作中的齿轮提供更多的阻尼环，从而更好地为齿轮提供减振效果。

Description

一种阻尼环装置
技术领域
本发明属于航空发动机附件传动部件技术领域，具体涉及一种阻尼环装置。
背景技术
附件传动部件是航空发动机的关键部件之一，齿轮则是附件传动部件从发动机转子轴提取功率传递给附件的重要枢纽。齿轮在受到动态载荷激励时，容易发生共振。齿轮本身的固有阻尼较小，共振时齿轮的振动应力可能超过许用值，造成齿轮失效。阻尼环是一种用于提供齿轮阻尼的装置，通过与齿轮接触界面上的相对运动消耗振动能量，从而达到提高系统阻尼，降低振动幅值/应力的目的。通常阻尼环通过在圆环上开口，做成便于安装的开口环。这种阻尼环形式简单，能达到一定的减振效果。但在安装后与齿轮上阻尼环安装槽槽底接触面积不大，削弱了阻尼环减振效果。为了进一步提高阻尼环的减振效果，通过设计阻尼环在自由状态下的型线，可以增大与阻尼环安装槽槽底接触面积，从而为齿轮提供更多的阻尼，提高减振效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻尼环装置，通过增大与齿轮上阻尼环安装槽槽底的接触面积，为工作中的齿轮提供更多的阻尼环，从而更好地为齿轮提供减振效果。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种阻尼环装置，包括齿轮和阻尼环，所述齿轮上设置有用于安装阻尼环的安装槽，所述阻尼环安装在齿轮的安装槽内，阻尼环呈圆形，阻尼环的中性线处设置有多个接触点与安装槽槽底接触，阻尼环上各点曲率半径相等，通过安装状态下阻尼环各处的压力相等、阻尼环的中性线在安装状态下与自由状态下对应的弧长长度不变、以及中性线在自由状态下，安装状态下的曲率半径与弯矩的关系，求解出安装状态下阻尼环各点在自由状态下对应的点的坐标，从而得到阻尼环在自由状态下的线型。
作为本发明进一步的方案：所述坐标的具体计算过程如下：阻尼环上作用的均匀径向压力p0＝常数，阻尼环环上C点单元体上的径向压力为dP，当环厚为h、压缩状态的阻尼环中性线半径为rm时，dP＝p0·h·rm·dθ；
dP对D点的弯矩为
Figure BDA0003065742120000021
阻尼环从φ＝θ到φ＝π一段的压力对D点断面的总弯矩为
Figure BDA0003065742120000022
阻尼环发生小变形时，变形前的曲率半径ρ(θ)与变形后的曲率半径rm之间的关系与弯矩M(θ)有关，可表示为
Figure BDA0003065742120000023
将式(b)代入式(c)中，可得阻尼环等压状态时在极坐标系下的曲率
Figure BDA0003065742120000024
因此，阻尼环自由状态的曲率半径可表示为
Figure BDA0003065742120000025
利用压缩前后，阻尼环的中性线长度不变的特点，可以获得阻尼环各点自由状态下的位置。
Figure BDA0003065742120000026
因此，
Figure BDA0003065742120000031
阻尼环上取点的个数根据齿轮以及阻尼环的结构尺寸大小确定。
作为本发明进一步的方案：阻尼环的中性线处接触点的数量大于等于二十个。
本发明的有益效果为：利用阻尼环在安装状态下各点的曲率半径相等特点反求阻尼环在自由状态下各点的位置坐标，从而得到阻尼环在自由状态下的形线的设计方法，新型的阻尼环结构设计方法，减振效果相比与普通圆环更好，阻尼环与齿轮上的安装槽槽底有更大的接触面积，可为齿轮提供更多的阻尼，从而提高阻尼环的减振效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明阻尼环安装状态与自由状态结构示意图；
图2为本发明阻尼环与齿轮装配结构示意图；
图3为本发明阻尼环径向压力和弯矩的结构示意图。
图中：1、齿轮；2、阻尼环。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3所示，一种阻尼环装置，包括齿轮1和阻尼环2，所述齿轮1上设置有用于安装阻尼环2的安装槽，所述阻尼环2安装在齿轮1的安装槽内，阻尼环2呈圆形，阻尼环2的中性线处设置有多个接触点与安装槽槽底接触，阻尼环2上各点曲率半径相等，通过安装状态下阻尼环2各处的压力相等、阻尼环2的中性线在安装状态下与自由状态下对应的弧长长度不变、以及中性线在自由状态下，安装状态下的曲率半径与弯矩的关系，求解出安装状态下阻尼环2各点在自由状态下对应的点的坐标，从而得到阻尼环2在自由状态下的线型。
作为本发明进一步的方案：所述坐标的具体计算过程如下：阻尼环2上作用的均匀径向压力p0＝常数，阻尼环2环上C点单元体上的径向压力为dP，当环厚为h、压缩状态的阻尼环中性线半径为rm时，dP＝p0·h·rm·dθ；
dP对D点的弯矩为
Figure BDA0003065742120000041
阻尼环2从φ＝θ到φ＝π一段的压力对D点断面的总弯矩为
Figure BDA0003065742120000042
阻尼环2发生小变形时，变形前的曲率半径ρ(θ)与变形后的曲率半径rm之间的关系与弯矩M(θ)有关，可表示为
Figure BDA0003065742120000043
将式(b)代入式(c)中，可得阻尼环2等压状态时在极坐标系下的曲率
Figure BDA0003065742120000051
因此，阻尼环2自由状态的曲率半径可表示为
Figure BDA0003065742120000052
利用压缩前后，阻尼环2的中性线长度不变的特点，可以获得阻尼环2各点自由状态下的位置。
Figure BDA0003065742120000053
因此，
Figure BDA0003065742120000054
阻尼环2上取用接触点的个数根据齿轮1以及阻尼环2的结构尺寸大小确定。
作为本发明进一步的方案：阻尼环2的中性线处接触点的数量大于等于二十个。
本发明利用阻尼环2在安装状态下各点的曲率半径相等特点反求阻尼环2在自由状态下各点的位置坐标，从而得到阻尼环2在自由状态下的形线的设计方法，与现有的阻尼环2相比，阻尼环2与齿轮1上的安装槽槽底有更大的接触面积，可为齿轮1提供更多的阻尼，从而提高阻尼环2的减振效果。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (3)

1.一种阻尼环装置，包括齿轮(1)和阻尼环(2)，其特征在于，所述齿轮(1)上设置有用于安装阻尼环(2)的安装槽，所述阻尼环(2)安装在齿轮(1)的安装槽内，阻尼环(2)呈圆形，阻尼环(2)的中性线处设置有多个接触点与安装槽槽底接触，阻尼环(2)上各点曲率半径相等，通过安装状态下阻尼环(2)各处的压力相等、阻尼环(2)的中性线在安装状态下与自由状态下对应的弧长长度不变、以及中性线在自由状态下，安装状态下的曲率半径与弯矩的关系，求解出安装状态下阻尼环(2)各点在自由状态下对应的点的坐标，从而得到阻尼环(2)在自由状态下的线型。
2.根据权利要求1所述的一种阻尼环装置，其特征在于，所述坐标的具体计算过程如下：阻尼环(2)上作用的均匀径向压力p0＝常数，阻尼环(2)环上C点单元体上的径向压力为dP，当环厚为h、压缩状态的阻尼环中性线半径为rm时，dP＝p0·h·rm·dθ；
dP对D点的弯矩为：
Figure FDA0003065742110000011
阻尼环(2)从φ＝θ到φ＝π一段的压力对D点断面的总弯矩为：
Figure FDA0003065742110000012
阻尼环(2)发生小变形时，变形前的曲率半径ρ(θ)与变形后的曲率半径rm之间的关系与弯矩M(θ)有关，可表示为：
Figure FDA0003065742110000013
将式(b)代入式(c)中，可得阻尼环(2)等压状态时在极坐标系下的曲率：
Figure FDA0003065742110000014
因此，阻尼环(2)自由状态的曲率半径可表示为：
Figure FDA0003065742110000021
利用压缩前后，阻尼环(2)的中性线长度不变的特点，可以获得阻尼环(2)各点自由状态下的位置：
Figure FDA0003065742110000022
因此，
Figure FDA0003065742110000023
阻尼环(2)上取点的个数根据齿轮(1)以及阻尼环(2)的结构尺寸大小确定。
3.根据权利要求2所述的一种阻尼环装置，其特征在于，阻尼环(2)的中性线处接触点的数量大于等于二十个。
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