CN115217878B - 挤压油膜阻尼器组件以及航空发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挤压油膜阻尼器组件以及航空发动机，涉及减振技术领域，用以提高挤压油膜阻尼器组件的阻尼性能。该挤压油膜阻尼器组件包括阻尼器，阻尼器被构造为环形的；其中，沿着阻尼器的轴向方向，阻尼器的壁体被分成环形的内凹区域和凸起区域。上述技术方案提供的挤压油膜阻尼器组件，通过内凹区域和凸起区域形成了多个独立的油膜腔室，安装时油膜腔室内轴向采用薄片预压接触，密封效果好，提高了挤压油膜阻尼器的阻尼效果。进一步地，根据需要可以采用多层阻尼器叠加的结构，来支承定心，通过调整波浪型薄片的厚度和层数，可以代替现有的鼠笼弹性支承结构，简化结构，减轻发动机重量。

Description

挤压油膜阻尼器组件以及航空发动机

技术领域

本发明涉及减振技术领域，具体涉及一种挤压油膜阻尼器组件以及航空发动机。

背景技术

挤压油膜阻尼的作用机制基于挤压膜理论：当平行两板之间冲满油液，并且以一定的相对速度靠近时，由于挤压效应，两板之间将产生一定的压力形成阻尼效应。该压力与其运动的方向和速度有关。

发动机的挤压油膜阻尼器主要有两种形式：同心型和非同心型。同心型挤压油膜阻尼器装有定心弹簧。常用定心弹簧为鼠笼式弹性支承或弹性环。在定心弹簧与限幅器之间填充润滑油。在转子涡动过程中，定心弹簧与限幅器产生相对运动，挤压油膜而产生阻尼，减小转子振动。阻尼的大小与油膜的长度、油压和运动方向有关。

发明人发现，常规的挤压油膜阻尼器常常因为轴向端封密封问题，使得轴向存在较大压力差，挤压过程中，部分油膜沿着轴向运动，虽然也能消耗一定的能量，但是油膜运动方向不完全是转子径向涡动相反方向，会削弱油膜阻尼的作用。同时油膜阻尼作用随着油膜长度增加而增加，而发动机往往受结构空间限制，提供的阻尼作用效果有限。

发明内容

本发明提出一种挤压油膜阻尼器组件以及航空发动机，用以提高挤压油膜阻尼器组件的阻尼性能。

本发明实施例提供了一种挤压油膜阻尼器组件，包括：

阻尼器，被构造为环形的；其中，沿着所述阻尼器的轴向方向，所述阻尼器的壁体被分为环形的内凹区域和凸起区域。

在一些实施例中，所述内凹区域的和所述凸起区域交替布置，且圆滑过渡。

在一些实施例中，挤压油膜阻尼器组件还包括凸起部，设置于所述内凹区域。

在一些实施例中，沿着所述阻尼器的圆周方向，所述凸起部分散设置。

在一些实施例中，所述阻尼器包括至少两个，且两个所述阻尼器同心布置且套设在一起，相邻两个所述阻尼器的内凹区域相互错开。

在一些实施例中，所述内凹区域和所述凸起区域至少其中之一设置有贯穿的油膜孔。

本发明实施例还提供一种航空发动机，包括本发明任一技术方案所提供的挤压油膜阻尼器组件。

在一些实施例中，航空发动机还包括：

机匣，设置有环形的内凹槽，所述内凹槽的轴向两侧具有挡边；以及

衬套，与所述机匣相邻设置，且所述衬套封堵所述内凹槽的开口处，以形成安装腔，所述挤压油膜阻尼器组件安装于所述安装腔内，所述挤压油膜阻尼器组件的轴向两端被所述挡边限位。

在一些实施例中，航空发动机还包括：

进油油道，设置于所述机匣，且与所述安装腔流体连通；以及

出油油道，设置于所述衬套和所述机匣的相交处，且与所述安装腔流体连通。

在一些实施例中，所述出油油道包括：

第一油道，所述衬套设置有第一开口槽，且所述第一开口槽被所述机匣封堵以形成所述第一油道；

第二油道，位于所述第一油道的下游；所述衬套设置有第二开口槽，且所述第二开口槽被所述机匣封堵以形成所述第二油道；以及

涨圈，安装于所述第二油道中。

上述技术方案提供的挤压油膜阻尼器组件，通过内凹区域和凸起区域形成了多个独立的油膜腔室，安装时油膜腔室内轴向采用薄片预压接触，密封效果好，提高了挤压油膜阻尼器的阻尼效果。进一步地，根据需要可以采用多层阻尼器叠加的结构，来支承定心，通过调整波浪型薄片的厚度和层数，可以代替现有的鼠笼弹性支承结构，简化结构，减轻发动机重量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的挤压油膜阻尼器组件的使用状态剖视示意图；

图2为图1的A局部放大示意图；

图3为本发明实施例提供的挤压油膜阻尼器组件立体结构示意图；

图4为图3的B-B剖视示意图。

具体实施方式

下面结合图1～图4对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

参见图1至图4，本发明实施例提供一种挤压油膜阻尼器组件，包括阻尼器1，阻尼器1被构造为环形的。其中，沿着阻尼器1的轴向方向，阻尼器1的壁体包括内凹区域11和凸起区域12。

挤压油膜阻尼器组件是由阻尼器1轴颈(内环)的运动和径向运动所产生的油膜的挤压和剪切作用而有效抑制振动的阻尼器1。挤压油膜阻尼器组件可以通过冲压成型，安装方便。

挤压油膜阻尼器组件采用薄片环形结构，该结构由于具有内凹区域11和凸起区域12，存在结构阻尼。在工作过程中，挤压油膜阻尼器组件能够吸收部分能量，起到减振的作用。并且，通过内凹区域11和凸起区域12，每个内凹区域11对应一个油膜腔室，每个凸起区域12的背面的对应一个油膜腔室，可见，该阻尼器1能够形成多个独立的油膜腔室，即形成多层轴向密封，油膜压力均匀稳定。多个油膜腔室进行挤压油膜，多层阻尼器1共同配合还增加了油膜的工作面积，阻尼显著提高。另外，波浪型薄片在受压时，油膜受到挤压作用，波浪型薄片在弹力恢复时产生吸力，也能促进滑油流动，起到双油膜的作用。进一步地，波浪型凹面区域存储了部分滑油，能够在短时间断油或供油不足时，挤压油膜阻尼器1依然能够正常工作，提高挤压油膜阻尼器1的稳定性。

在一些实施例中，内凹区域11和凸起区域12都被构造为环形的。挤压油膜阻尼器组件相当于是内凹区域11形成的环形和凸起区域12形成的环形沿着轴向拼凑在一起的大环形。

在一些实施例中，内凹区域11的和凸起区域12交替布置，且圆滑过渡。以图2所示的A-A截面图方向为参照，可见，在轴向方向上，挤压油膜阻尼器组件形成为波浪形结构。

在一些实施例中，挤压油膜阻尼器组件还包括凸起部2，设置于内凹区域11。凸起部2比如为球缺形状的，凸起部2的尺寸大小和高度与所需要的阻尼大小相关：所需要的阻尼大，凸起部2的尺寸可以使得的较大，高度亦可高一点。反之，尺寸可以小一些。

油膜阻尼与转子8运动方向相关，在波浪形薄片凹面处周向设计多个凸起部2，在油膜挤压过程中，周向产生较大的压差，通过形成压差引导油膜周向运动，在转子8涡动时，产生较大的油膜阻尼，提高挤压油膜的效果。

在一些实施例中，沿着阻尼器1的圆周方向，凸起部2分散设置。比如，凸起部2沿着挤压油膜阻尼器组件的周向均匀布置，这样利于在周向方向形成较为均匀的阻尼效果。

在一些实施例中，阻尼器1包括至少两个，且两个阻尼器1同心布置，相邻两个阻尼器1的内凹区域11相互错开。

上述技术方案，通过多个阻尼器1，形成多层波浪型薄片结构，各个阻尼器1薄片之间相互支撑，并形成多个独立的油膜腔室，起到定心弹簧的作用,简化了鼠笼弹支支撑结构，缩短转子8轴向间距，减轻发动机重量。并且，通过增加波浪型薄片层数增加了油膜面积，多个油膜腔室进行挤压油膜，阻尼显著提高。形成的多个独立油膜腔室，多层轴向密封，提高了油膜压力稳定性。并且，该多层的挤压油膜阻尼器组件，可以取代鼠笼弹性支承结构；也可以与鼠笼弹性支承结构配合使用，如果与鼠笼弹支配合使用，可以将挤压油膜阻尼器组件的支撑力设置的比较小。

在一些实施例中，内凹区域11和凸起区域12至少其中之一设置有贯穿的油膜孔10。波浪形薄片上开有多个油膜孔10，促进相邻两个阻尼器1之间润滑油的流动，带走波浪型薄片运动和挤压油膜时的热量，也使得每个油膜腔室中都储存了较多的滑油；在供油不足或者断油的极端情况下，挤压油膜阻尼器组件依然能够工作，提高了系统可靠性。

参见图1和图2，本发明实施例还提供一种航空发动机，包括本发明任一技术方案所提供的挤压油膜阻尼器组件。

在一些实施例中，航空发动机还包括机匣3以及衬套4。机匣3设置有环形的内凹槽31，内凹槽31的轴向两侧具有挡边31a；衬套4与机匣3相邻设置，且衬套4封堵内凹槽31的开口处，以形成安装腔，挤压油膜阻尼器组件安装于安装腔内，挤压油膜阻尼器组件的轴向两端被挡边31a限位。

在一些实施例中，航空发动机还包括进油油道5以及出油油道6。进油油道5设置于机匣3，且与安装腔流体连通。出油油道6设置于衬套4和机匣3的相交处，且与安装腔流体连通。进油油道5可以设置多条，多条进油油道5在轴向方向分散布置。

在一些实施例中，出油油道6包括第一油道61、第二油道62以及涨圈63。衬套4设置有第一开口槽41，且第一开口槽41被机匣3封堵以形成第一油道61。第二油道62位于第一油道61的下游；衬套4设置有第二开口槽42，且第二开口槽42被机匣3封堵以形成第二油道62。涨圈63安装于第二油道62中。

下面介绍一些具体实施例。

挤压油膜阻尼器1以限幅器，具体为机匣3为基准，轴承7的内环安装在转子8上。轴承7的外环与衬套4配合安装。多层波浪型薄片通过机匣3一侧横向安装在凹槽内，然后通过螺栓13和盖板9进行固定。最后将涨圈63和衬套4和机匣3组合安装。衬套4与机匣3间留有0.2mm～0.5mm的间隙，通过涨圈63进行密封。衬套4由多层波浪型薄片5径向支撑。

多层波浪型薄片包含4层波浪形薄片，分别为1a,1b,1c和1d。形成多个油膜腔室。多层波浪型薄片形成多层轴向密封，如图2中波浪型薄片1d与衬套4形成轴向密封面S1，轴向密封面S2和轴向密封面S3，使油膜压力均匀稳定。在转子涡动过程中，转子8振动通过轴承7传递到衬套4上，衬套4与机匣3产生相对运动，多层波浪型薄片产生一定弹性变形，多个油膜腔室进行挤压油膜，增加了油膜工作长度，阻尼显著提高。挤压腔室油膜产生周向运动，在波浪形薄片凹面周向设计多个凸台，在油膜挤压过程中，周向产生较大的压差，使油膜产生较大的阻尼。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种挤压油膜阻尼器组件，其特征在于，包括：

阻尼器(1)，被构造为环形的；其中，沿着所述阻尼器(1)的轴向方向，所述阻尼器(1)的壁体被分成环形的内凹区域(11)和凸起区域(12)；

所述阻尼器(1)包括至少两个，且两个所述阻尼器(1)同心布置且套设在一起，相邻两个所述阻尼器(1)的内凹区域(11)相互错开；通过套在一起的两个所述阻尼器(1)的所述内凹区域和所述凸起区域形成了多个独立的油膜腔室。

2.根据权利要求1所述的挤压油膜阻尼器组件，其特征在于，所述内凹区域(11)的和所述凸起区域(12)交替布置，且圆滑过渡。

3.根据权利要求1所述的挤压油膜阻尼器组件，其特征在于，还包括：

凸起部(2)，设置于所述内凹区域(11)。

4.根据权利要求3所述的挤压油膜阻尼器组件，其特征在于，沿着所述阻尼器(1)的圆周方向，所述凸起部(2)分散设置。

5.根据权利要求1所述的挤压油膜阻尼器组件，其特征在于，所述内凹区域(11)和所述凸起区域(12)至少其中之一设置有贯穿的油膜孔(10)。

6.一种航空发动机，其特征在于，包括权利要求1～5任一所述的挤压油膜阻尼器组件。

7.根据权利要求6所述的航空发动机，其特征在于，还包括：

机匣(3)，设置有环形的内凹槽(31)，所述内凹槽(31)的轴向两侧具有挡边(31a)；以及

衬套(4)，与所述机匣(3)相邻设置，且所述衬套(4)封堵所述内凹槽(31)的开口处，以形成安装腔，所述挤压油膜阻尼器组件安装于所述安装腔内，所述挤压油膜阻尼器组件的轴向两端被所述挡边(31a)限位。

8.根据权利要求7所述的航空发动机，其特征在于，还包括：

进油油道(5)，设置于所述机匣(3)，且与所述安装腔流体连通；以及

出油油道(6)，设置于所述衬套(4)和所述机匣(3)的相交处，且与所述安装腔流体连通。

9.根据权利要求8所述的航空发动机，其特征在于，所述出油油道(6)包括：

第一油道(61)，所述衬套(4)设置有第一开口槽(41)，且所述第一开口槽(41)被所述机匣(3)封堵以形成所述第一油道(61)；

第二油道(62)，位于所述第一油道(61)的下游；所述衬套(4)设置有第二开口槽(42)，且所述第二开口槽(42)被所述机匣(3)封堵以形成所述第二油道(62)；以及

涨圈(63)，安装于所述第二油道(62)中。