CN114810892A

CN114810892A - 挤压油膜阻尼器和航空发动机

Info

Publication number: CN114810892A
Application number: CN202110119659.9A
Authority: CN
Inventors: 马会防; 王卫国; 陈亚龙
Original assignee: AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd
Current assignee: AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd
Priority date: 2021-01-28
Filing date: 2021-01-28
Publication date: 2022-07-29
Anticipated expiration: 2041-01-28
Also published as: CN114810892B

Abstract

本发明涉及挤压油膜阻尼器技术领域，特别涉及一种挤压油膜阻尼器和航空发动机。其中，挤压油膜阻尼器包括：内环；和外环，套设于内环外部，并与内环之间形成油膜腔，外环上设有与油膜腔连通的进油孔；其中，进油孔的轴线与外环的径向成角度地布置。由于挤压油膜阻尼器进油孔的轴线不再沿着外环的径向延伸，而是与外环径向成角度地布置，因此，可有效改善供油顺畅性，进而改善阻尼效果。

Description

挤压油膜阻尼器和航空发动机

技术领域

本发明涉及挤压油膜阻尼器技术领域，特别涉及一种挤压油膜阻尼器和航空发动机。

背景技术

挤压油膜阻尼器在航空发动机等设备中广泛使用，其设置于轴承与轴承座之间，并具有内环、外环、位于内环和外环之间的油膜腔、以及位于外环上的进油孔，油液经由进油孔进入油膜腔，并在油膜腔中被挤压，产生阻尼效果，降低转子经过临界转速时的振动幅值，避免转子振动过大。

相关技术中，进油孔的轴线沿着外环的径向延伸，供油顺畅性较差，影响阻尼效果。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是：改善挤压油膜阻尼器的阻尼效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种挤压油膜阻尼器，其包括：

内环；和

外环，套设于内环外部，并与内环之间形成油膜腔，外环上设有与油膜腔连通的进油孔；

其中，进油孔的轴线与外环的径向成角度地布置。

在一些实施例中，进油孔的轴线沿着外环的切向。

在一些实施例中，进油孔的出口朝向内环的旋转方向。

在一些实施例中，外环包括环体和凸部，环体套设于内环的外部，凸部设置于环体上并由环体的外表面朝外凸出，进油孔贯穿凸部和环体。

在一些实施例中，外环上设有至少两个进油孔，至少两个进油孔沿着外环的周向间隔布置。

在一些实施例中，至少两个进油孔沿着外环的周向均匀分布。

在一些实施例中，挤压油膜阻尼器还包括供油环，供油环套设于外环外部，且供油环上设有供油流道，各进油孔均通过供油流道与外部油源连通。

在一些实施例中，供油流道包括供油孔和供油槽，供油槽为环形槽，供油孔通过供油槽与各进油孔连通。

在一些实施例中，供油流道包括至少两个供油孔，至少两个供油孔沿着供油环的周向间隔布置，且至少两个供油孔均与供油槽连通。

本发明另外还提供一种航空发动机，其包括本发明实施例的挤压油膜阻尼器。

在本发明的实施例中，由于挤压油膜阻尼器进油孔的轴线不再沿着外环的径向延伸，而是与外环径向成角度地布置，因此，可有效改善供油顺畅性，进而改善阻尼效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中挤压油膜阻尼器的半剖示意图。

图2为图1所示挤压油膜阻尼器在进油孔处的剖面图。

图3为相关技术中油液在流经进油孔时的流速变化示意图。

图4为相关技术中内环旋转时的流路示意图。

图5为本发明第一实施例中挤压油膜阻尼器的立体示意图。

图6为图5所示挤压油膜阻尼器在进油孔处的剖面图。

图7为本发明第二实施例中挤压油膜阻尼器的半剖示意图。

图8为图7所示挤压油膜阻尼器在进油孔处的剖面图。

图9为本发明实施例中油液在流经进油孔时的流速变化示意图。

图10为本发明实施例中内环旋转时的流路示意图。

附图标记说明：

10、挤压油膜阻尼器；

1、外环；11、进油孔；12、环体；13、凸部；

2、活塞环；

3、内环；

4、轴承；

5、油膜腔；

6、供油环；61、供油流道；62、供油孔；63、供油槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在本发明的描述中，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；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

在本发明的描述中，需要理解的是，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，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在航空发动机等设备中，转子的转速通常设置在临界转速以上，转子在启停过程中需要经常通过临界转速。为了降低转子在经过临界转速时的振动，可以在转子的轴承处设置挤压油膜阻尼器，通过增加转子系统的阻尼，来降低转子经过临界转速时的振动幅值，以免转子振动过大。

图1-2示出了相关技术中油膜阻尼器的一种典型结构。

如图1-2所示，挤压油膜阻尼器10包括外环1和内环3。内环3内设有安装孔，用于安装轴承4。外环1套设于内环3外部，并与内环3之间形成用于容置油液的油膜腔5。具体地，外环1与内环3同心地套设于内环3外部，且外环1和内环3之间设有两个活塞环2，两个活塞环2沿着内环3的轴向间隔布置，并与外环1和内环3一起围成油膜腔5，也就是说，外环1的内圆面、内环3的外圆面以及两个活塞环2之间的空间形成油膜腔5。

工作过程中，外环1振动位移较小，内环3振动位移较大，于是，油膜腔5中的油液被挤压，这种挤压产生阻尼效果，使得挤压油膜阻尼器10能够起到减振作用。

为了实现对油膜腔5的供油，外环1上设有进油孔11。进油孔11的出口与油膜腔5连通，同时，进油孔11的入口用于与外部油源连通，使得外部油源所供给的油液能够经由进油孔11进入油膜腔5中，并最终充满油膜腔5，实现对油膜腔5的供油。

如果将油液在进油孔11内的平均流速计为V₀，并将油液在充满油膜腔5过程中沿周向的流速计为V_c，则V_c的大小，影响油液沿周向充满油膜腔5的快慢，进而影响挤压油膜阻尼器10的阻尼效果。V_c越小，越不利于油液沿周向快速充满整个油膜腔5，也就越不利于挤压油膜阻尼器10阻尼效果的改善。

如图1-2所示，相关技术中，进油孔11一般为径向孔，即，进油孔11的轴线沿着外环1的径向延伸，也就是说，进油孔11的轴线垂直于外环1的轴向和周向，或者说，进油孔11的轴线垂直于外环1的内圆面。这种基于径向进油孔11的供油方式可以称为径向供油方式。

采用径向供油方式时，油液刚从进油孔11流出时，几乎全部沿着径向流动，速度方向沿着径向，几乎没有周向分速度，或只有很小的周向分速度，也即，径向速度几乎为V₀，周向速度V_c很小，几乎为0，这导致油液充满油膜腔5的速度较慢，供油顺畅性较差，影响挤压油膜阻尼器10的阻尼效果。

图3和图4示出了采用径向供油方式时油液的流动状态。如图3和图4所示，当进油孔11为径向孔，供油方式为径向供油方式时，油液先从进油孔11流出，之后向四周流动，这种情况下，由流体知识可知，周向流速V_c较小，在距离进油孔11出口一定距离处的V_c远小于V₀，因此，油液充满油膜腔5的速度较慢，供油顺畅性较差，影响挤压油膜阻尼器10的阻尼效果。尤其，如图4所示，在挤压油膜阻尼器10工作过程中，内环3围绕外环1的圆心做近似圆周运动(但内环3不绕自身圆心转动)，在运动过程中，油液从径向进油孔11流出后，周向速度V_c衰减更加严重，与进油孔11内平均流速V₀之间的差距更加明显，也就是说，在内环3做近似圆周运动的过程中，油液充满油膜腔5的速度更慢，供油顺畅性更差，更加影响挤压油膜阻尼器10的阻尼效果。

基于上述发现，本发明对挤压油膜阻尼器10的结构进行改进，以改善挤压油膜阻尼器10的阻尼效果。

图5-8示例性地示出了挤压油膜阻尼器10的结构。

参见图5-8，在本发明的实施例中，挤压油膜阻尼器10仍然包括外环1、内环3、位于外环1和内环3之间的油膜腔5以及位于外环1上的进油孔11，但进油孔11的轴线不再沿着外环1的径向延伸，而是与外环1的径向成角度地布置。其中，成角度地布置是指，进油孔11的轴线并不沿着外环1的径向，而是与外环1的径向之间存在夹角。

基于上述设置，进油孔11不再为径向孔，进油孔11在从进油孔11流出后，具有相对较大的周向流速V_c，这有利于提高供油顺畅性，使油液可以较快地充满油膜腔5，从而改善挤压油膜阻尼器10的阻尼效果。

其中，参见图6和图8，在一些实施例中，进油孔11的轴线与外环1径向之间的夹角为90°，也就是说，进油孔11的轴线沿着外环1的切向，垂直于外环1的径向和轴向，此时的进油孔11为切向孔。这种基于切向进油孔的供油方式可以称为切向供油方式。

当进油孔11为切向孔，供油方式为切向供油方式时，油液刚从进油孔11流出时，几乎全部沿着周向流动，速度方向沿着周向，几乎没有或只有很小的其他方向的分速度，也就是说，周向速度V_c较大，几乎等于进油孔11中的平均流速V₀，因此，油液可以快速充满油膜腔5，实现更加顺畅高效的供油过程，进而有效改善挤压油膜阻尼器10的阻尼效果。

另外，继续参见图6和图8，在一些实施例中，进油孔11的出口朝向内环3的旋转方向，即进油孔11的出口朝向顺着内环3的旋转方向。这样，在从进油孔11流出后，油液的流动方向顺着内环3的旋转方向，因此，有利于使油液在内环3的带动下，更快速地充满油膜腔5，进而更有效地改善挤压油膜阻尼器10的阻尼效果。

图9和图10示出了进油孔11为出口朝向内环3旋转方向的切向孔时的油液流动状态。其中，如图9所示，这种情况下，当油液从进油孔11流出，进入油膜腔5后，在距离进油孔11出口一定距离处的周向流速V_c仍能接近于进油孔11内的平均流速V₀，即，与图3所示的径向供油方式相比，切向供油时的V_c较大，这有利于油液沿圆周方向更快速地充满整个油膜腔5，从而改善挤压油膜阻尼器10的供油状况，最终提升挤压油膜阻尼器10的阻尼效果。而如图10所示，切向供油考虑内环3的旋转方向(即前述内环3绕外环1圆心的近似圆周运动)，使油液流动方向与内环3旋转方向在进油孔11出口处的切向一致，可以使油膜沿圆周方向的流速接近于进油孔11内的平均流速，改善供油状况。

在上述各实施例中，进油孔11的个数可以为1个、2个或多个，且当进油孔11的数量为至少两个时，各进油孔11可以沿着外环1的周向间隔布置，并分别与外部油源连通，或者全部经由同一供油流道与外部油源连通。

接下来对图5-8所示的实施例予以进一步地说明。

首先介绍图5-6所示的第一实施例。

如图5-6所示，在该第一实施例中，挤压油膜阻尼器10的外环1上设有至少两个进油孔11。这至少两个进油孔11沿着外环1的周向均匀分布，并位于外环1的同一圆周上。其中，每个进油孔11均被构造为切向孔，具有沿着外环1切向延伸的轴线，并且，每个进油孔11的出口均朝向内环3的旋转方向。

具体地，如图5和图6所示，外环1包括环体12和凸部13，环体12套设于内环3的外部，凸部13设置于环体12上并由环体12的外表面朝外凸出。进油孔11贯穿凸部13和环体12。其中，凸部13的数量与进油孔11的数量一致，并与各进油孔11一一对应。例如，图5中进油孔11的数量具体为3个，相应地，凸部13的数量也为3个，3个凸部13与3个进油孔11一一对应。并且，由图5和图6可知，凸部13为沿着环体12切向倾斜的斜块，以进一步方便切向进油孔11的加工。凸部13与环体12可以一体成型，或者，也可以采用其他方式连接在一起。

基于上述设置，油液从进油孔11流入油膜腔5时，具有较大的周向速度，且从各进油孔11流出的油液能够在油膜腔5中形成与内环3旋转方向一致的旋流，因此，油液可以快速充满整个油膜腔5，实现更加顺畅高效的供油过程，使挤压油膜阻尼器10能够更充分地发挥阻尼减振作用，有效改善挤压油膜阻尼器10的阻尼效果。

接下来介绍图7-8所示的第二实施例。

如图7-8所示，在该第二实施例中，外环1上仍设有沿周向均匀分布于同一圆周上的多个进油孔11，且各进油孔11仍为沿外环1内圆面切向延伸的切向孔，但该第二实施例与前述第一实施例的区别主要在于，各进油孔11不再分别与外部油源连通，而是通过同一供油流道61与外部油源连通。

具体地，如图7-8所示，在该第二实施例中，挤压油膜阻尼器10还包括供油环6，供油环6套设于外环1外部，且供油环6上设有供油流道61，各进油孔11均通过供油流道61与外部油源连通。

更具体地，供油流道61包括供油孔62和供油槽63，供油槽63为环形槽，供油孔62通过供油槽63与各进油孔11连通。其中，供油孔62的通流面积与供油槽63的通流面积不等，例如，供油孔62的通流面积小于供油槽63的通流面积。另外，进油孔11的数量可以为1个、2个或多个。当供油流道61包括至少两个供油孔62时，这至少两个供油孔62可以沿着供油环6的周向间隔布置(例如均匀分布)，且这至少两个供油孔62均与供油槽63连通。

由于挤压油膜阻尼器10仍具有多个沿切向延伸且出口朝向内环3旋转方向的进油孔11，因此，从进油孔11流至油膜腔5中的油液，仍能够形成周向流速较大且流动方向与内环3旋转方向一致的旋流，有效提升供油顺畅性，改善阻尼效果。

另外，由于各进油孔11均能通过设置于供油环6上的供油流道61与外部油源连通，外部油源只需将油液通入供油流道61中，例如通入各供油孔62中，油液即可顺利进入各进油孔11中，进而顺利流入油膜腔5中，而无需为每个进油孔11分别配备一套供油管路，因此，结构更加简单。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种挤压油膜阻尼器(10)，其特征在于，包括：

内环(3)；和

外环(1)，套设于所述内环(3)外部，并与所述内环(3)之间形成油膜腔(5)，所述外环(1)上设有与所述油膜腔(5)连通的进油孔(11)；

其中，所述进油孔(11)的轴线与所述外环(1)的径向成角度地布置。

2.根据权利要求1所述的挤压油膜阻尼器(10)，其特征在于，所述进油孔(11)的轴线沿着所述外环(1)的切向。

3.根据权利要求1或2所述的挤压油膜阻尼器(10)，其特征在于，所述进油孔(11)的出口朝向所述内环(3)的旋转方向。

4.根据权利要求1或2所述的挤压油膜阻尼器(10)，其特征在于，所述外环(1)包括环体(12)和凸部(13)，所述环体(12)套设于所述内环(3)的外部，所述凸部(13)设置于所述环体(12)上并由所述环体(12)的外表面朝外凸出，所述进油孔(11)贯穿所述凸部(13)和所述环体(12)。

5.根据权利要求1或2所述的挤压油膜阻尼器(10)，其特征在于，所述外环(1)上设有至少两个所述进油孔(11)，所述至少两个进油孔(11)沿着所述外环(1)的周向间隔布置。

6.根据权利要求5所述的挤压油膜阻尼器(10)，其特征在于，所述至少两个进油孔(11)沿着所述外环(1)的周向均匀分布。

7.根据权利要求5所述的挤压油膜阻尼器(10)，其特征在于，所述挤压油膜阻尼器(10)还包括供油环(6)，所述供油环(6)套设于所述外环(1)外部，且所述供油环(6)上设有供油流道(61)，各所述进油孔(11)均通过所述供油流道(61)与外部油源连通。

8.根据权利要求7所述的挤压油膜阻尼器(10)，其特征在于，所述供油流道(61)包括供油孔(62)和供油槽(63)，所述供油槽(63)为环形槽，所述供油孔(62)通过所述供油槽(63)与各所述进油孔(11)连通。

9.根据权利要求8所述的挤压油膜阻尼器(10)，其特征在于，所述供油流道(61)包括至少两个所述供油孔(62)，所述至少两个供油孔(62)沿着所述供油环(6)的周向间隔布置，且所述至少两个供油孔(62)均与所述供油槽(63)连通。

10.一种航空发动机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的挤压油膜阻尼器(10)。