CN114922713A - 一种滴灌式轴承润滑结构及短寿命航空发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供的滴灌式轴承润滑结构，包括机匣、转轴、润滑油储油囊、滴灌嘴。其中，机匣内设置有内部油路。转轴通过轴承可转动的设置于机匣内，转轴上还配合有固定件，固定件用于固定轴承。润滑油储油囊内装有润滑油，润滑油储油囊设置于机匣上，且润滑油储油囊位置与机匣的内部油路相连通。滴灌嘴设置于机匣上，滴灌嘴的一端与内部油路相连通，滴灌嘴的另一端指向轴承的滚道和滚子，用于将润滑油引入到轴承的滚道和滚子位置。
Description
技术领域
本发明涉及航空领域，尤其涉及一种滴灌式轴承润滑结构及短寿命航空发动机。
背景技术
低成本、可消耗的飞行器是未来集群式空中战斗模式所要求的至关重要的条件，而低成本、短寿命航空发动机是忠诚僚机、各型导弹、探空火箭、快速反应无人机的最佳动力选择。为了降低发动机成本、简化发动机结构、提高发动机可靠性，需要在发动机工作的各个环节加以改进，以区别于传统的航空发动机。
传统的航空发动机中一个非常重要的系统即为滑油系统。滑油系统为发动机各个轴承、齿轮等接触结构提供润滑和冷却，是发动机正常工作至关重要的一环。滑油系统一般包括滑油箱、外部滑油管路、滑油泵或其他滑油增压结构、内部滑油油路、传感器和阀类部件组成。滑油系统无论在体积、重量、设计复杂度、可靠性要求上都在航空发动机中相关方面占据了很多大一部分，与当前市场需求量较大的小型航空发动机的低成本、短寿命背道而驰。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种滴灌式轴承润滑结构，用以解决传统的润滑结构的结构复杂、生产设计成本高的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种滴灌式轴承润滑结构及短寿命航空发动机，所述滴灌式轴承润滑结构及短寿命航空发动机包括：
机匣，所述机匣内设置有内部油路；
转轴，所述转轴通过轴承可转动的设置于所述机匣内，所述转轴上还配合有固定件，所述固定件用于固定所述轴承；
润滑油储油囊，所述润滑油储油囊内装有润滑油，所述润滑油储油囊设置于所述机匣上，且润滑油储油囊位置与所述机匣的内部油路相连通；
滴灌嘴，所述滴灌嘴设置于所述机匣上，所述滴灌嘴的一端与所述内部油路相连通，所述滴灌嘴的另一端指向所述轴承的滚道和滚子，用于将润滑油引入到所述轴承的滚道和滚子位置。
在一个实施例中，所述滴灌嘴可采用收敛式喷嘴、多微孔滴灌嘴或多孔软材料湿润嘴中的任意一种。
在一个实施例中，所述滴灌式轴承润滑结构还包括膨胀挤压部，所述润滑油储油囊采用弹性材料制成，所述膨胀挤压部设置于所述润滑油储油囊的周围，所述膨胀挤压部用于在受热后挤压所述润滑油储油囊。
在一个实施例中，所述膨胀挤压部采用环形结构，所述膨胀挤压环绕设置于所述润滑油储油囊的周围。
在一个实施例中，所述膨胀挤压部为密封空心弹性套，所述膨胀挤压部内设置有受热膨胀液。
在一个实施例中，所述密封空心弹性套上设置有定压阀，所述定压阀用于控制所述膨胀挤压部内部压力；
优选地，所述定压阀包括阀主体、弹性件、密封球，所述阀主体设置于所述密封空心弹性套上，所述阀主体中部设置有通孔，所述通孔的外侧端设置有球形凹面，所述弹簧一端固定于所述阀主体上，所述弹簧的另一端固定于所述密封球上，所述弹簧处于被拉伸状态，所述密封球配合于所述球形凹面内。
在一个实施例中，所述润滑油储油囊设置于所述机匣内部的腔室内，且所述膨胀挤压部同样设置于所述机匣内部的腔室内，所述机匣空腔壁上设置有透气孔。
在一个实施例中，所述滴灌式轴承润滑结构还可运用于齿轮、传动轴处的润滑。
在一个实施例中，所述机匣的表面开设有凹槽，所述凹槽用于容纳配合所述润滑油储油囊。
本发明的一个目的在于提供一种短寿命航空发动机，所述短寿命航空发动机内设置有上述任意一项实施例中所述的滴灌式轴承润滑结构。
本发明实施例中上述的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的滴灌式轴承润滑结构，包括机匣、转轴、润滑油储油囊、滴灌嘴。其中，机匣内设置有内部油路。转轴通过轴承可转动的设置于机匣内，转轴上还配合有固定件，固定件用于固定轴承。润滑油储油囊内装有润滑油，润滑油储油囊设置于机匣上，且润滑油储油囊位置与机匣的内部油路相连通。滴灌嘴设置于机匣上，滴灌嘴的一端与内部油路相连通，滴灌嘴的另一端指向轴承的滚道和滚子，用于将润滑油引入到轴承的滚道和滚子位置。本发明实施例提供的滴灌式轴承润滑结构通过取消体积庞大的滑油箱、滑油泵和外部管路系统，降低了成本，降低了结构设计难度，采用滴灌式润滑，使轴承附近结构更紧凑，在小型发动机上的优势更加明显。滴灌式润滑能使滑油系统的寿命和整机的寿命更加匹配，降低无谓的成本。通过滑油储油囊的设计，保证了滑油品质，使滑油随时可以更换、补充，对发动机的使用维护更便捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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为本发明第一实施例提供的滴灌式轴承润滑结构的示意图；
图2为本发明第二实施例提供的滴灌式轴承润滑结构的示意图；
图3为本发明第三实施例提供的滴灌式轴承润滑结构的示意图；
图4为图3中的膨胀挤压部的局部视图；
图5为图4中A处的局部视图；
图6为本发明第四实施例提供的滴灌式轴承润滑结构的示意图；
图7为图6中的膨胀挤压部完全膨胀后的结构示意图。
其中，各个附图标记如下：
1、机匣；2、转轴；3、润滑油储油囊；4、滴灌嘴；5、轴承；6、膨胀挤压部；11、内部油路；21、固定件；61、定压阀；611、阀主体；612、弹性件； 614、密封球。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本申请实施例提供了一种滴灌式轴承5润滑结构，包括机匣1、转轴2、润滑油储油囊3、滴灌嘴4。其中，机匣1内设置有内部油路11。转轴 2通过轴承5可转动的设置于机匣1内，转轴2上还配合有固定件21，固定件 21用于固定轴承5。润滑油储油囊3内装有润滑油，润滑油储油囊3设置于机匣1上，且润滑油储油囊3位置与机匣1的内部油路11相连通。滴灌嘴4设置于机匣1上，滴灌嘴4的一端与内部油路11相连通，滴灌嘴4的另一端指向轴承5的滚道和滚子，用于将润滑油引入到轴承5的滚道和滚子位置。本发明实施例提供的滴灌式轴承5润滑结构通过取消体积庞大的滑油箱、滑油泵和外部管路系统，降低了成本，降低了结构设计难度，采用滴灌式润滑，使轴承5附近结构更紧凑，在小型发动机上的优势更加明显。滴灌式润滑能使滑油系统的寿命和整机的寿命更加匹配，降低无谓的成本。通过滑油储油囊的设计，保证了滑油品质，使滑油随时可以更换、补充，对发动机的使用维护更便捷。
详细的说，在本发明实例提供的滴灌式轴承5润滑结构中，转轴2连接着发动机转子进行旋转，机匣1是发动机的机匣1，即静子或已知的静子的安装结构。二者同轴承5相互连接。轴承5与转轴2通过压紧的方式连接，如使用固定件21。轴承5支撑转轴2进行旋转，并将转子产生的轴向力、径向力和相应的振动传递给机匣1。轴承5在工作时需要良好的润滑与散热。
在机匣1上留有安装凹槽，用来安装润滑油储油囊3。安装凹槽可以在发动机的表面易于更换处，也可以在发动机内部，相应的，滑油储油囊可以安装在发动机外表面，也可以安装在发动机内部。安装凹槽下有发动机内部的内部油路11。润滑油储油囊3是经过特殊设计的一种密封体，内部装有滑油，并使滑油保持一定的压力，因此润滑油储油囊3可以由弹性材料制成，也可以由内部含有弹性体的硬质材料制成。润滑油储油囊3下部留有易于打开的接口，在将润滑油储油囊3装入机匣1上的安装凹槽中时，储油囊接口打开，内部的滑油在压力或重力作用下进入发动机内部油路11，并经过油路引导进入滴灌嘴4；在设计位置允许的情况下，润滑油储油囊3也可以设计为常压的、通过重力或离心力来使滑油流出。
滴灌嘴4根据具体的发动机型号进行设计，根据轴承5所需的润滑油量，可以是收敛式喷嘴、多微孔滴灌嘴4或多孔软材料湿润嘴。根据不同的滑油流量的需求，设计出口面积不同的滴灌嘴4，来控制滑油滴灌的速度。滴灌嘴4 与轴承5的滚道和滚子保持架之间保持一定的空间位置关系，使通过滴灌嘴4 漏出的滑油可以滴入或润湿轴承5滚道和滚子，以达到润滑的目的。滴灌嘴4 的形式也是多种可选的，可以和机匣1作为一体，也可以单独安装。
在发动机不使用或不工作时，可以不安装润滑油储油囊3。当需要发动机工作时，安装润滑油储油囊3，滑油便经过内部油路11和滴灌嘴4进入轴承5 进行润滑。安装了润滑油储油囊3后，无论发动机是否工作，滑油始终在滴灌。润滑油储油囊3内的滑油容量根据发动机具体的运行时间来确定。当其内的滑油用完后，可以抛弃润滑油储油囊3，更换一只新的，也可以取下储油囊重新灌装后继续使用。
请参阅图2，在一个实施例中，滴灌式轴承5润滑结构还包括膨胀挤压部6，润滑油储油囊3采用弹性材料制成，膨胀挤压部6设置于润滑油储油囊3的周围，膨胀挤压部6用于在受热后挤压润滑油储油囊3。当航空发动机内的转轴2 高速旋转时，轴承5内的滚子摩擦产生热量，导致机匣1温度上升，转轴2转动的速度越快时，产生的热量也越多，进而使得机匣1温度也更高，此时设置在机匣1上润滑油储油囊3周围的膨胀挤压部6受热膨胀，进而使得膨胀挤压部6挤压润滑油储油囊3，加速润滑油储油囊3内的润滑油输出，使得进入到轴承5内的润滑油提高，以润滑高速旋转的转轴2。并且当转轴2转速越快时，膨胀挤压部6受热的膨胀量越大，进而使得膨胀挤压部6给予润滑油储油囊3 的压力越大，进而使得进入到轴承5内的润滑油越多，以实现润滑油添加的自动调节。详细的说，膨胀挤压部6可采用膨胀系数大的固体块或者内部装有膨胀液(如水等易气化液体)的密封气囊。
请参阅图3，在一个实施例中，膨胀挤压部6采用环形结构，膨胀挤压环绕设置于润滑油储油囊3的周围。为了提高膨胀挤压部6对润滑油储油囊3的挤压效果，故而将膨胀挤压部6环绕设置在润滑油储油囊3的周围，使得润滑油储油囊3受到朝向中心的挤压力。
请参阅图4至图5，在一个实施例中，膨胀挤压部6为密封空心弹性套，膨胀挤压部6内设置有受热膨胀液。在一个实施例中，密封空心弹性套上设置有定压阀61，定压阀61用于控制膨胀挤压部6内部压力。优选地，定压阀61 包括阀主体611、弹性件612、密封球614，阀主体611设置于密封空心弹性套上，阀主体611中部设置有通孔，通孔的外侧端设置有球形凹面，弹簧一端固定于阀主体611上，弹簧的另一端固定于密封球614上，弹簧处于被拉伸状态，密封球614配合于球形凹面内。当膨胀挤压部6内的受热膨胀液受热膨胀后，膨胀挤压部6内的气压上升到一定程度时，气压给予密封球614压力，使得密封球614克服弹性件612(弹簧或者弹片等弹性材料制成的物体)给予的弹性力，使得密封球614脱离与球形凹面之间的配合，进而对膨胀挤压部6内进行卸压，确保膨胀挤压部6内的气压值限制在设定值内，进而使得膨胀挤压部6 给予润滑油储油囊3的最大挤压力不会超过设定上限，且该上限制可通过调整弹性件612的弹性系数来调整。进而避免膨胀挤压部6给予润滑油储油囊3的挤压力过大而导致润滑油储油囊3内的润滑油过快的排出。
请参阅图6-7，在一个实施例中，润滑油储油囊3设置于机匣1内部的腔室内，且膨胀挤压部6同样设置于机匣1内部的腔室内，机匣1空腔壁上设置有透气孔。为了使膨胀挤压部6可将润滑油储油囊3内的润滑油全部挤压出，故而将润滑油储油囊3以及膨胀挤压部6均设置在机匣1内部的腔室内，使得膨胀挤压部6膨胀后可将润滑油储油囊3内的润滑油全部挤出，提高润滑油储油囊3内润滑油的利用率。
在一个实施例中，滴灌式轴承5润滑结构还可运用于齿轮、传动轴处的润滑。本发明实施例提供的滴灌式轴承5润滑结构不限于对转轴2进行润滑。
在一个实施例中，机匣1的表面开设有凹槽，凹槽用于容纳配合润滑油储油囊3。通过在机匣1的表面开设有凹槽以配合滑油储油囊，相比于将润滑油储油囊3设置在机匣1内部，将滑油储油囊设在机匣1的表面可使得滑油储油囊的装配与拆卸更加便捷。
在一个实施例中，可在机匣上开设腔室与通孔，腔室用于放置润滑油储囊，通孔的一端指向轴承所处位置，通孔的另一端连通腔室，膨胀挤压部设置在腔室上远离通孔的一侧，并且滑油储油囊的输出端采用细小的出油管代替粗大的内部油路以及滴灌嘴，出油管的端部靠近轴承需要润滑的位置，其中，出油管采用耐高温的柔性材料制成，具体可为耐热硅胶等材料。进而使得膨胀挤压部可将滑油储油囊内绝大部分的润滑油挤出，使得滑油储油囊内的绝大部分润滑油可用于润滑轴承，而不会消耗滞留在粗大的内部油路上，进而大幅提高润滑油储囊内的润滑油利用率，确保无人机轴承具有良好润滑效果。
本发明的另一个实施例提供了一种短寿命航空发动机，短寿命航空发动机内设置有上述任意一项实施例提供的滴灌式轴承5润滑结构。进而使得短寿命航空发动机具有结构更加简单、设计生产成本更低的优点，且可降低短寿命航空发动机的总体重量。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种滴灌式轴承润滑结构，其特征在于，所述滴灌式轴承润滑结构包括：
机匣，所述机匣内设置有内部油路；
转轴，所述转轴通过轴承可转动的设置于所述机匣内，所述转轴上还配合有固定件，所述固定件用于固定所述轴承；
润滑油储油囊，所述润滑油储油囊内装有润滑油，所述润滑油储油囊设置于所述机匣上，且润滑油储油囊位置与所述机匣的内部油路相连通；
滴灌嘴，所述滴灌嘴设置于所述机匣上，所述滴灌嘴的一端与所述内部油路相连通，所述滴灌嘴的另一端指向所述轴承的滚道和滚子，用于将润滑油引入到所述轴承的滚道和滚子位置。
2.根据权利要求1所述的一种滴灌式轴承润滑结构，其特征在于：
所述滴灌嘴可采用收敛式喷嘴、多微孔滴灌嘴或多孔软材料湿润嘴中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种滴灌式轴承润滑结构，其特征在于：
所述滴灌式轴承润滑结构还包括膨胀挤压部，所述润滑油储油囊采用弹性材料制成，所述膨胀挤压部设置于所述润滑油储油囊的周围，所述膨胀挤压部用于在受热后挤压所述润滑油储油囊。
4.根据权利要求3所述的一种滴灌式轴承润滑结构，其特征在于：
所述膨胀挤压部采用环形结构，所述膨胀挤压环绕设置于所述润滑油储油囊的周围。
5.根据权利要求3所述的一种滴灌式轴承润滑结构，其特征在于：
所述膨胀挤压部为密封空心弹性套，所述膨胀挤压部内设置有受热膨胀液。
6.根据权利要求5所述的一种滴灌式轴承润滑结构，其特征在于：
所述密封空心弹性套上设置有定压阀，所述定压阀用于控制所述膨胀挤压部内部压力；
优选地，所述定压阀包括阀主体、弹性件、密封球，所述阀主体设置于所述密封空心弹性套上，所述阀主体中部设置有通孔，所述通孔的外侧端设置有球形凹面，所述弹簧一端固定于所述阀主体上，所述弹簧的另一端固定于所述密封球上，所述弹簧处于被拉伸状态，所述密封球配合于所述球形凹面内。
7.根据权利要求3所述的一种滴灌式轴承润滑结构，其特征在于：
所述润滑油储油囊设置于所述机匣内部的腔室内，且所述膨胀挤压部同样设置于所述机匣内部的腔室内，所述机匣空腔壁上设置有透气孔。
8.根据权利要求1所述的一种滴灌式轴承润滑结构，其特征在于：
所述滴灌式轴承润滑结构还可运用于齿轮、传动轴处的润滑。
9.根据权利要求1所述的一种滴灌式轴承润滑结构，其特征在于：
所述机匣的表面开设有凹槽，所述凹槽用于容纳配合所述润滑油储油囊。
10.一种短寿命航空发动机，其特征在于，所述短寿命航空发动机内设置有上述权利要求1-9中任意一项所述的滴灌式轴承润滑结构。
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Denomination of invention: A Drip Irrigation Bearing Lubrication Structure and Short Life Aviation Engine Granted publication date: 20230602 Pledgee: CITIC Bank Nanchang branch of Limited by Share Ltd. Pledgor: Jiangxi Zhongfa Tianxin Aero Engine Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024980008468 |
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