CN114812353A - 一种测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件，包括测量环和测量尺，沿测量环圆周均布4个测量孔t和4个基准平面，每一基准平面对应一个测量孔。测量尺由主尺、游标、深度尺组成。测量尺与测量环配套使用，用于测量挤压油膜阻尼器的支承架的外表面至基准平面的最近距离。本发明测量环上的基准平面及测量孔可供深度尺从径向测量，降低了测量工作对空间的要求，使得实际操作更加便捷；测量孔固定测量位置，提高了测量精度；测量时，保证了油膜表面整洁及阻尼器工作安全；可以精确计算不同偏心量的数值，给发动机装配和调试提供了可靠的数据支撑。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机装配及装配测量技术领域，尤其是一种测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件。
背景技术
挤压油膜阻尼器是航空发动机中重要的减振结构，广泛应用于以航空发动机为代表的各类燃气轮机中。挤压油膜阻尼器通常由鼠笼式弹性支承结构外表面提供内油膜面，由静止的阻尼器外环提供外油膜面，当鼠笼式弹性支承结构因发动机转子振动而发生位移时，内油膜面与外油膜面挤压间隙中的油膜使能量耗散，从而达到减振的目的。
挤压油膜阻尼器的减振效果受诸多因素的影响，包括阻尼器位置、油膜半径、油膜长度、油膜厚度、阻尼器端封形式、阻尼器预置偏心量等可控的设计因素，也有加工精度、装配精度等不可控因素，可控因素在设计阶段可以充分考虑得到计算中最优的结果，但在发动机装配完成之后，不可控因素会影响阻尼器的减振效果。理想情况下，阻尼器的预置偏心量可与转子因自重产生的弹性支承下沉量相互抵消，从而保证挤压油膜阻尼器内环与外环的不同心量为零，使阻尼器减振效果最优，但是由于计算误差、加工、装配等因素的影响，挤压油膜阻尼器可能总会存在偏心量，影响阻尼器减振效果。
《振动工程学报》期刊2019年8月，第32卷第04期，祝长生等人发表的“油膜内外环部分接触的同心型挤压油膜阻尼器减振特性试验研究”一文，研究了挤压油膜阻尼器油膜内外环在静态具有良好同心与存在部分接触条件下同心型挤压油膜阻尼器的减振特性。研究发现在相同工况下，油膜内外环之间的接触会导致转子系统的振动明显增大，甚至使转子难以通过其主共振转速区。为了提高同心型挤压油膜阻尼器的减振效果，需要对油膜内外环的同心状态进行仔细地调整，尽量保证油膜内外环处于同心状态。
《振动与冲击》期刊2020年2月，第33卷第01期，李岩等人发表的“挤压油膜阻尼器同心度及碰摩对转子振动特性的影响”一文，论述了挤压油膜阻尼器的不同心量对阻尼器减振效果的影响，主要体现在两方面，一是直接使得阻尼器油膜厚度分布不均匀，使发动机转子振动非线性增强，不利于转子振动控制；二是使得阻尼器油膜内、外环发生碰摩故障的风险增大，激起转子反进动固有频率，使转子工作情况更加恶劣。
中国发明专利CN109945775A，公开了“挤压油膜阻尼器厚度试验装置及其测试方法”，该发明专利是采用电容法与电阻法实现挤压油膜阻尼器全膜、部分膜油膜厚度综合测试，然而该试验装置结构复杂，无法在实际的发动机转子系统中应用。
中国发明专利CN113833749 A，公开了“偏心环、航空发动机以及航空发动机转子偏心量调节方法”，该发明专利设计了一个楔形偏心环，通过改变偏心环轴向位置来调节挤压油膜阻尼器内外环的同心度，但改变偏心环轴向位置需要配合不同厚度的垫片来实现，垫片厚度由安装偏心量决定，每次安装都需要加工不同厚度的垫片，调节挤压油膜阻尼器偏心量工作量大。
目前，在航空发动机转子系统实验、生产、装配过程中，常使用塞尺来测量挤压油膜阻尼器的偏心量。该测量方法存在以下不足：
阻尼器所处支点位置结构紧凑，空间狭小，塞尺的轴向操作不便；塞尺需人工移动，无法精确定位测量位置，产生测量误差；塞尺与内、外油膜面直接接触，容易给挤压油膜阻尼器油膜内部带入杂物，损伤油膜面；无法准确获得不同心量的数值，加大了发动机装配和调试的难度，对发动机装配数据的获取和实验、工作数据的处理非常不利。
发明内容
为了解决测量航空发动机挤压油膜阻尼器偏心量时存在的塞尺测量空间小、操作不便、误差大、易给油膜内部带入杂质的问题，本发明提供了一种测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件，其特征在于，包括测量环和测量尺。所述测量环和所述测量尺为配套使用的两部件。
所述测量环位于挤压油膜阻尼器外环的一侧，与所述外环为一整体结构，所述测量环为圆管形。沿测量环圆周均布4个测量孔，所述测量孔为贯通孔，测量孔中心线与测量环轴线垂直相交。测量环壁厚小于所述测量尺的量程。在所述测量环的外圆周均布4个基准平面，所述基准平面为长方形平面，每一个所述基准平面对应一个测量孔，测量孔中心线与相对应的基准平面垂直，位于所述基准平面的中心位置。所述测量尺与所述测量环配合使用，用于测量挤压油膜阻尼器的支承架的外表面至所述基准平面的最近距离。
所述测量尺由主尺、游标、深度尺组成，所述游标和所述深度尺固定连接，所述深度尺随所述游标移动，所述游标和所述深度尺附在所述主尺上滑动。
上述的测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件，所述测量环内径为D1，D1＝65mm，内径D1大于所述外环的内径D0，D1＝D0+3mm，外径为D2，D2＝79mm，长度为L1，
L1＝17mm。所述测量孔直径为D3，D3＝5mm，所述测量孔至测量环端面的最近距离为L2，L2＝6mm。基准平面至测量环内圆周面的最近距离为L3，L3＝12mm，所述基准平面距外环的最近距离为L4，L4＝2mm。
上述的测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件，在所述主尺和所述游标上均有刻度，用于读取所测量深度的数值。所述游标上标有20个等分刻度。
所述深度尺为圆柱形，所述深度尺的测量端与所述测量孔匹配，所述测量端的直径为D4，D4＝5mm，长度为L5，L5＝30mm。所述深度尺一端为连接端，所述连接端与所述游标相连接，另一端为测量端，测量时，所述测量端插入所述测量孔，所述测量端的端面为平面，所述端面与所述深度尺的中心线垂直，所述基准平面为测量深度的基准面。所述测量尺的量程为L6，L6＝25mm。
上述的测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件，所述挤压油膜阻尼器包括法兰、外环、测量环、轴承、支承架。
所述法兰和所述外环为一整体结构。
所述法兰与发动机框架配合连接，发动机机匣起到承力的作用。
所述轴承位于所述支承架上，所述轴承的外圆周与所述外环内圆周面配合相接、所述轴承的内圆周与发动机轴配合相接。
所述支承架为鼠笼式弹性支承结构，带方形孔的圆管形，所述方形孔与所述轴承相匹配，所述支承架用于支承轴承。所述支承架的外表面为测量挤压油膜阻尼器偏心量的测量面。
所述外环为圆管形，所述外环的一端与所述法兰连接，另一端与所述测量环连接，所述法兰、所述外环、所述测量环依次相连，为一整体结构。所述法兰与所述外环的内径相等。
使用上述的测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件，实施测量挤压油膜阻尼器偏心量的方法的具体步骤如下：
步骤1,测量深度值
使用所述测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件，分别在4个基准平面处测量基准平面至支承架的外表面的深度值，依次得到4个深度值d1,d2,d3,d4。
d1为第一个测量孔基准平面到支承架的外表面最近距离；d2为第二个测量孔基准平面到支承架的外表面的最近距离；d3为第三个测量孔基准平面到支承架的外表面的最近距离；d4为第四个测量孔基准平面到支承架的外表面的最近距离；d1和d3、d2和d4分别是中心线重合的两个测量孔位置测量的深度值；第一个测量孔、第二个测量孔、第三个测量孔、第四个测量孔为自某一测量孔开始，沿测量环顺时针方向顺序的测量孔。
步骤2,计算阻尼器偏心量
所述挤压油膜阻尼器偏心量，即阻尼器油膜内外表面偏心量；通过测量尺在4个测量孔依圆周顺序测量的深度值d1,d2,d3,d4计算得出，偏心量的计算公式为：
式(1)中，D为挤压油膜阻尼器油膜内外表面偏心量。
至此，得到所述挤压油膜阻尼器的偏心量。
本发明的有益效果是：
一种测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件，该组件的测量环设有测量孔。测量环上的基准平面及测量孔可供深度尺从径向测量，降低了测量工作对空间的要求，使得实际操作更加便捷。
本发明4个相位固定的测量孔便于固定测量位置，无需人工判断，减少由于测量位置不准确导致的测量误差，使得后期计算更为准确。
本发明测量环上的基准平面与测量尺的主尺测量面配合，可减少测量时由于深度尺与基准平面不垂直造成的测量误差；测量孔直径等于深度尺直径可避免深度尺在测量孔中发生偏摆而产生的测量误差。
深度尺在测量环的测量孔进行测量工作时，与挤压油膜阻尼器油膜外环无接触，与内环接触较少，从而保证了油膜表面整洁及阻尼器工作安全。
使用本发明，实施测量挤压油膜阻尼器偏心量的方法，经过实际测量，测量数据结果与实际偏心量吻合，给发动机装配和调试提供了可靠的数据支撑，为发动机装配数据和实验、工作数据的记录和处理提供了依据。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明示意图；
图2是测量尺示意图；
图3是测量尺部件分解示意图；
图4是挤压油膜阻尼器外环与测量环示意图；
图5是测量环正视图；
图6是测量环侧视图；
图7是挤压油膜阻尼器沿中心线剖视图；
图8是挤压油膜阻尼器结构A-A截面剖视图。
图中：1.测量环；2.测量尺；3.主尺；4.深度尺；5.游标；6.基准平面；7.测量孔；8.外环；9.发动机机匣；10.支承架；11.轴承；12.法兰。
具体实施方式
实施例1
一种测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件包括测量环1和测量尺2。如图1所示测量环1和测量尺2为配套使用的两部件。
测量环1位于外环8的一侧，外环8为挤压油膜阻尼器的外环8，测量环1与外环8为一整体结构。测量环1为圆管形，如图2所示，测量环1内径为D1，D1＝65mm，内径D1大于外环8的内径D0，D1＝D0+3mm，外径为D2，D2＝79mm，长度为L1，L1＝17mm；
测量环1壁厚小于测量尺2的量程。
沿测量环1圆周均布4个测量孔7，测量孔7为贯通孔，测量孔7中心线与测量环1轴线垂直相交，测量孔7直径为D3，D3＝5mm，测量孔7至测量环1端面的最近距离为L2，L2＝6mm。
在测量环1的外圆周均布4个基准平面6，基准平面6为长方形平面，每一个基准平面6对应一个测量孔7，测量孔7中心线与相对应的基准平面6垂直，位于基准平面6的中心位置。基准平面6至测量环1内圆周面的最近距离为L3，L3＝12mm，基准平面6距外环8的最近距离为L4，L4＝2mm；
测量尺2与测量环1配合使用，用于测量挤压油膜阻尼器的支承架10的外表面至基准平面6的最近距离。通过该测量值，可以计算出发动机轴的偏心量，即为挤压油膜阻尼器偏心量。
如图3所示，测量尺2由主尺3、游标5、深度尺4组成，游标5和深度尺4固定连接，深度尺4随游标5移动，游标5和深度尺4附在主尺3上滑动。在主尺3和游标5上均有刻度，用于读取所测量深度的数值。游标5上标有n个等分刻度，n＝20，测量尺2测量精度为0.05mm。
深度尺4为圆柱形，测量端与测量孔7匹配，直径为D4，D4＝5mm，长度为L5，L5＝30mm，深度尺4一端为连接端，连接端与游标5相连接，另一端为测量端，测量时，测量端插入测量孔7，测量端的端面为平面，端面与深度尺4的中心线垂直，基准平面6为测量深度的基准面。
测量尺2的量程为L6，L6＝25mm。
实施例2
用于测量挤压油膜阻尼器偏心量的测量环1位于挤压油膜阻尼器外环8的一侧，该挤压油膜阻尼器包括法兰12、外环8、测量环1、轴承11、支承架10。
如图4所示，法兰12、外环8为整体结构。
法兰12与发动机框架配合连接，发动机机匣9起到承力的作用。
轴承11位于支承架10上，外圆周与外环8内圆周面配合相接、内圆周与发动机轴配合相接。
支承架10为鼠笼式弹性支承结构，带方形孔的圆管形，方形孔与轴承11相匹配，支承架10用于支承轴承11。支承架10沿其圆周的外表面为测量挤压油膜阻尼器偏心量的测量面。
外环8为圆管形，外环8的一端与法兰12连接，另一端与测量环1连接，法兰12、外环8、测量环1依次相连，为一整体结构。法兰12与外环8的内径相等。
鼠笼式弹性支承结构外表面提供内油膜面，静止的阻尼器外环8提供外油膜面，当鼠笼式弹性支承结构因发动机转子振动而发生位移时，内油膜面与外油膜面挤压间隙中的油膜使能量耗散，从而达到减振的目的。
实施例3、4、5
使用测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件，对安装在挤压油膜阻尼器上的某型发动机轴实施测量，其过程即一种挤压油膜阻尼器偏心量的测量方法，具体步骤如下：
步骤1,测量深度值
采用测量挤压油膜阻尼器偏心量的装置，分别在4个基准平面6处测量基准平面6至支承架10的外表面的深度值，依次得到4个深度值d1,d2,d3,d4。
d1为第一个测量孔7基准平面6到支承架10的外表面最近距离；d2为第二个测量孔7基准平面6到支承架10的外表面的最近距离；d3为第三个测量孔7基准平面6到支承架10的外表面的最近距离；d4为第四个测量孔7基准平面6到支承架10的外表面的最近距离。d1和d3、d2和d4分别是中心线重合的两个测量孔7位置测量的深度值。第一个测量孔7、第二个测量孔7、第三个测量孔7、第四个测量孔7为自某一测量孔7开始，沿测量环1顺时针方向顺序的测量孔7。
步骤2,计算阻尼器偏心量
挤压油膜阻尼器的偏心量，即阻尼器油膜内外表面偏心量；阻尼器油膜内外表面偏心量通过测量尺2在4个测量孔7依圆周顺序测量的深度值d1,d2,d3,d4计算得出，偏心量的计算公式为：
式(1)中，D为挤压油膜阻尼器油膜内外表面偏心量，即为挤压油膜阻尼器的偏心量。
实施上述方法，对不同安装情况进行测量的结果如表1所示。
表1测量结果，单位：mm
| 参数 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| d<sub>1</sub> | 15.21 | 15.15 | 15.16 |
| d<sub>2</sub> | 15.15 | 15.14 | 15.12 |
| d<sub>3</sub> | 15.17 | 15.11 | 15.19 |
| d<sub>4</sub> | 15.20 | 15.18 | 15.17 |
| D | 0.032 | 0.028 | 0.029 |
Claims (5)
1.一种测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件，其特征在于，包括测量环(1)和测量尺(2)；
所述测量环(1)和所述测量尺(2)为配套使用的两部件；
所述测量环(1)位于挤压油膜阻尼器外环(8)的一侧，与所述外环(8)为一整体结构，所述测量环(1)为圆管形；
沿测量环(1)圆周均布4个测量孔(7)，所述测量孔(7)为贯通孔，测量孔(7)中心线与测量环(1)轴线垂直相交；
测量环(1)壁厚小于所述测量尺(2)的量程；
在所述测量环(1)的外圆周均布4个基准平面(6)，所述基准平面(6)为长方形平面，每一个所述基准平面(6)对应一个测量孔(7)，测量孔(7)中心线与相对应的基准平面(6)垂直，位于基准平面(6)的中心位置；
所述测量尺(2)与所述测量环(1)配合使用，用于测量挤压油膜阻尼器的支承架(10)的外表面至所述基准平面(6)的最近距离；
所述测量尺(2)由主尺(3)、游标(5)、深度尺(4)组成，所述游标(5)和所述深度尺(4)固定连接，所述深度尺(4)随所述游标(5)移动，所述游标(5)和所述深度尺(4)附在所述主尺(3)上滑动。
2.根据权利要求1所述的一种测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件，其特征在于，所述测量环(1)内径为D1，D1＝65mm，内径D1大于所述外环(8)的内径D0，D1＝D0+3mm，外径为D2，D2＝79mm，长度为L1，L1＝17mm；
所述测量孔(7)直径为D3，D3＝5mm，所述测量孔(7)至测量环(1)端面的最近距离为L2，L2＝6mm；
所述基准平面(6)至测量环(1)内圆周面的最近距离为L3，L3＝12mm，所述基准平面(6)距所述外环(8)的最近距离为L4，L4＝2mm。
3.根据权利要求1所述的一种测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件，其特征在于，所述测量尺(2)中，在所述主尺(3)和所述游标(5)上均有刻度，用于读取所测量深度的数值；游标(5)上标有n个等分刻度，n＝20；
所述深度尺(4)为圆柱形，所述深度尺(4)的测量端与所述测量孔(7)匹配，所述测量端的直径为D4，D4＝5mm，长度为L5，L5＝30mm；深度尺(4)一端为连接端，所述连接端与所述游标(5)相连接，另一端为测量端，测量时，所述测量端插入所述测量孔(7)，所述测量端的端面为平面，所述端面与所述深度尺(4)的中心线垂直，所述基准平面(6)为测量深度的基准面；
所述测量尺(2)的量程为L6，L6＝25mm。
4.根据权利要求1所述的一种测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件，其特征在于，所述挤压油膜阻尼器包括法兰(12)、外环(8)、测量环(1)、轴承(11)、支承架(10)；
所述法兰(12)和所述外环(8)为一整体结构；
所述法兰(12)与发动机框架配合连接，发动机机匣(9)起到承力的作用；
所述轴承(11)位于所述支承架(10)上，所述轴承(11)的外圆周与所述外环(8)内圆周面配合相接、所述轴承(11)的内圆周与发动机轴配合相接；
所述支承架(10)为鼠笼式弹性支承结构，带方形孔的圆管形，所述方形孔与所述轴承(11)相匹配，所述支承架(10)用于支承轴承(11)。所述支承架(10)的外表面为测量挤压油膜阻尼器偏心量的测量面；
所述外环(8)为圆管形，所述外环(8)的一端与所述法兰(12)连接，另一端与所述测量环(1)连接，所述法兰(12)、所述外环(8)、所述测量环(1)依次相连，为一整体结构。所述法兰(12)与所述外环(8)的内径相等。
5.使用如权利要求1至4中任何一种所述的测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件，实施测量挤压油膜阻尼器偏心量的方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1,测量深度值：
使用所述测量挤压油膜阻尼器偏心量的组件，分别在4个基准平面(6)处测量基准平面(6)至支承架(10)的外表面的深度值，依次得到4个深度值d1,d2,d3,d4；
d1为第一个测量孔(7)基准平面(6)到支承架(10)的外表面最近距离；d2为第二个测量孔(7)基准平面(6)到支承架(10)的外表面的最近距离；d3为第三个测量孔(7)基准平面(6)到支承架(10)的外表面的最近距离；d4为第四个测量孔(7)基准平面(6)到支承架(10)的外表面的最近距离；d1和d3、d2和d4分别是中心线重合的两个测量孔(7)位置测量的深度值；第一个测量孔(7)、第二个测量孔(7)、第三个测量孔(7)、第四个测量孔(7)为自某一测量孔(7)开始，沿测量环(1)顺时针方向顺序的测量孔(7)；
步骤2,计算阻尼器偏心量：
所述挤压油膜阻尼器偏心量，即阻尼器油膜内外表面偏心量；通过测量尺(2)在4个测量孔(7)依圆周顺序测量的深度值d1,d2,d3,d4计算得出，偏心量的计算公式为：
式(1)中，D为挤压油膜阻尼器油膜内外表面偏心量；
至此，得到所述挤压油膜阻尼器的偏心量。
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| CN113833749A (zh) * | 2020-06-23 | 2021-12-24 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 偏心环、航空发动机以及航空发动机转子偏心量调节方法 |
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2022
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| CN104455200A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-03-25 | 江苏理工学院 | 带浮动磁环的挤压油膜阻尼器 |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 刘展翅;廖明夫;丛佩红;王娟;王四季;石斌;李岩;: "航空发动机转子挤压油膜阻尼器设计方法", 航空动力学报, no. 11 * |
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