CN115789104B - 一种刚度可调节的鼠笼-轴承一体化结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刚度可调节的鼠笼‑轴承一体化结构，涉及航空发动机及燃气轮机转子支撑领域，包括：轴承内环、滚珠、轴承外环、笼条、安装边以及调节机构，所述轴承内环与所述轴承外环通过所述滚珠转动连接，所述轴承外环固定连接所述笼条一端，所述笼条远离所述轴承外环一端与所述安装边固定连接，所述安装边固定安装于轴承座上，所述安装边上设有调节机构,所述调节机构用于调整所述笼条厚度，本发明既解决了多次拆装笼条对轴承刚度的影响，同时可以使轴承支撑刚度在一定区间内进行调节，具有较强的实用性。

Description

一种刚度可调节的鼠笼-轴承一体化结构

技术领域

本发明涉及航空发动机及燃气轮机转子支撑领域，尤其是涉及一种刚度可调节的鼠笼-轴承一体化结构。

背景技术

轴承是一种非常常见的转子支撑结构，其刚度特性直接影响转子系统动力学特征，如临界转速随刚度的变化极为显著。常规条件下，轴承的刚度非常大(约为108N/m量级)，但是工程中很多场合需要支撑刚度较低，例如在燃气轮机中通常使用弹性支撑，以降低临界转速，降低转子应变能，使燃气轮机转子能够通过平动振动和俯仰振动，通常情况下，弹性支撑由轴承外环串联鼠笼实现，但该结构有一系列弊端：

1.轴承外环与鼠笼通常采用间隙配合，但多次拆装后该接触面会发生磨损，该间隙将有不可预知的变化，进而对刚度影响极大。

2.一旦鼠笼和轴承结构确定，则系统的刚度确定，如果想进行刚度调整，需要重新设计、加工鼠笼结构，这一流程通常需要耗时8-10周不等。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种支撑刚度可以调节的鼠笼-轴承一体化结构，既解决了多次拆装对刚度的影响，同时可以使支撑刚度在一定区间内进行调节，具有较强的实用性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种刚度可调节的鼠笼-轴承一体化结构，包括：轴承内环、滚珠、轴承外环、笼条、安装边以及调节机构，所述轴承内环与所述轴承外环通过所述滚珠转动连接，所述轴承外环固定连接所述笼条一端，所述笼条远离所述轴承外环一端与所述安装边固定连接，所述安装边固定安装于轴承座上，所述安装边上设有调节机构,所述调节机构用于调整所述笼条厚度。

进一步地，所述调节机构包括备用笼条以及转轴，所述转轴固定轴固定安装于所述安装边上，所述备用笼条与所述转轴转动连接，所述备用笼条与所述笼条相适配，所述备用笼条旋转至与所述笼条位置，用于增加所述笼条厚度。

进一步地，所述轴承内环与转子轴径采用过盈配合方式。

进一步地，所述滚珠通过保持架安装于所述轴承内环与所述轴承外环之间。

本发明的有益效果在于：

本发明将轴承轴承外环与鼠笼设计为一体化结构，从根本上解决了多次拆装对轴承支撑刚度的影响；在笼条位置设置了调节机构，可以一定范围内调整笼条的厚度，进而调节转子-轴承系统的刚度。本发明加工方便，便于调节刚度，从根本上克服了拆装影响，有较高的工程应用价值。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是一体化轴承轴承外环-鼠笼结构的示意图。

图2是笼条结构处的调节机构示意图。

图3是本发明采用的鼠笼刚度随笼条厚度的变化规律曲线。

图4为采用本发明的拉杆转子的示意图。

图5为笼条厚度变化过程中，拉杆转子前2阶临界转速的变化曲线。

其中，图中：

1、轴承轴承内环；2、滚轮；3、轴承轴承外环；4、笼条；5、安装边；6、调节机构；7、备用笼条；8、转轴；9、鼠笼-轴承一体化结构。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出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。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅附图1-5，本发明中公开了一种刚度可调节的鼠笼-轴承一体化结构，包括：轴承内环1、滚珠2、轴承外环3、笼条4、安装边5、以及调节机构6，轴承内环1与轴承外环3通过滚珠2转动连接，轴承外环3固定连接笼条4一端，将轴承外环3与笼条4直接连接，这一点与现有的所有轴承-鼠笼结构均不同，省去了轴承外环与鼠笼的配合，防止多次拆装对刚度的损害，笼条4远离轴承外环3一端与安装边5固定连接，安装边5固定安装于轴承座上，安装边5上设有调节机构6，调节机构6用于调整笼条4厚度。

调节机构6包括备用笼条7以及转轴8，转轴8固定轴固定安装于安装边5上，备用笼条7与转轴8转动连接，备用笼条7与笼条4相适配，通过转轴8，备用笼条7可旋转至与笼条4位置，将备用笼条7放置现有笼条4上进行固定即可，用于增加笼条4厚度，从而实现刚度调整的作用。

轴承内环1与转子轴径采用过盈配合方式，具体在安装过程中，应采用加热轴承内环1的方式进行安装。

滚珠2通过保持架安装于轴承内环1与轴承外环3之间。

以本结构为例，设置初始笼条厚度为7mm，通过机构，可以将笼条厚度由7mm改变为12mm，图3为刚度随笼条厚度的变化曲线，由图中可知，本发明可以使刚度在6×10⁶N/m～1×10⁷N/m区间进行变化。

以图4所示的拉杆转子为例，图5为转子的临界转速随笼条厚度的变化曲线，由图中可知，本发明可以使临界转速在1×10³/(rpm)～1×10⁴/(rpm)区间进行变化。

综上所述，本发明提出的一种刚度可调节的鼠笼-轴承一体化结构，该发明将轴承与鼠笼结构进行一体化设计，同时设置了鼠笼厚度调节机构，可以改变转子的支撑刚度，进而改变转子的动力学特性。该发明与其它方法具有相容性，物理意义明确，结构简单明了，后续基于该所提结构得到的优化结果更加有效，为支撑结构的设计奠定了基础。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种刚度可调节的鼠笼-轴承一体化结构，其特征在于，包括：轴承内环(1)、滚珠(2)、轴承外环(3)、笼条(4)、安装边(5)以及调节机构(6)，所述轴承内环(1)与所述轴承外环(3)通过所述滚珠(2)转动连接，所述轴承外环(3)固定连接所述笼条(4)一端，所述笼条(4)远离所述轴承外环(3)一端与所述安装边(5)固定连接，所述安装边(5)固定安装于轴承座上，所述安装边(5)上设有调节机构(6)，所述调节机构(6)用于调整所述笼条(4)厚度；

所述调节机构(6)包括备用笼条(7)以及转轴(8)，所述转轴(8)固定轴固定安装于所述安装边(5)上，所述备用笼条(7)与所述转轴(8)转动连接，所述备用笼条(7)与所述笼条(4)相适配，所述备用笼条(7)旋转至与所述笼条(4)位置，用于增加所述笼条(4)厚度。

2.根据权利要求1所述的一种刚度可调节的鼠笼-轴承一体化结构，其特征在于，所述轴承内环(1)与转子轴径采用过盈配合方式。

3.根据权利要求1所述的一种刚度可调节的鼠笼-轴承一体化结构，其特征在于，所述滚珠(2)通过保持架安装于所述轴承内环(1)与所述轴承外环(3)之间。

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