CN118149049B - 整体式挤压油膜阻尼器以及涡喷发动机的转子润滑系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了整体式挤压油膜阻尼器以及涡喷发动机的转子润滑系统，其中，整体式挤压油膜阻尼器包括环状的弹性体，弹性体的内壁面具有环形槽以及位于环形槽两侧的环形的密封凹槽，密封凹槽用于安装第一密封圈，弹性体具有绕弹性体轴线方向分布的多个长油膜流道和多个短油膜流道，各油膜流道互不相通，短油膜流道位于相邻的两个长油膜流道之间，长油膜流道和短油膜流道均沿弹性体的轴线方向贯穿弹性体，弹性体具有进油孔和出油孔，进油孔和出油孔均与环形槽连通，环形槽的侧壁具有多个通油孔，环形槽通过通油孔与各油膜流道连通。本申请整体式挤压油膜阻尼器为一体式结构，结构简单且紧凑，能够适用于小型涡喷发动机。

Description

整体式挤压油膜阻尼器以及涡喷发动机的转子润滑系统

技术领域

本发明涉及小型涡喷发动机领域，具体涉及整体式挤压油膜阻尼器以及涡喷发动机的转子润滑系统。

背景技术

航空发动机转子设计是发动机设计的关键环节。随着现代航空发动机朝着高转速、高温度以及高推力方向发展，其工作环境的恶劣会导致转子运行过程中不可避免的产生不同程度的振动问题。尤其在转子过临界转速时，转子系统的振动问题会愈发突出，振动过大会导致叶片、密封件等与静子件发生转静子碰摩，或者导致轴承过载失效，严重的会发生叶片飞断，造成不可估计的损失。转子减振一直是航空发动机结构设计的一项课题，目前减振的主要措施主要有：调整转子支承位置的刚度，调节转子的临界转速；增加支承处的阻尼比，降低转子过临界时的振动。

挤压油膜阻尼器具有减振效果好，结构简单等特点，被广泛的运用于大型航空发动机领域，大型航空发动机有专门的滑油回路系统，而不带滑油回路系统的小型涡喷发动机由于结构紧凑，无法安装传统的挤压油膜阻尼器。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了整体式挤压油膜阻尼器以及涡喷发动机的转子润滑系统。

本发明采取的技术方案如下：

一种整体式挤压油膜阻尼器，用于不带滑油回路系统的小型涡喷发动机，所述小型涡喷发动机内具有混合油，所述混合油由掺混滑油的燃油形成；整体式挤压油膜阻尼器包括环状的弹性体，所述弹性体的内壁面具有环形槽以及位于环形槽两侧的环形的密封凹槽，所述密封凹槽用于安装第一密封圈，所述弹性体具有绕弹性体轴线方向分布的多个长油膜流道和多个短油膜流道，各油膜流道互不相通，所述短油膜流道位于相邻的两个长油膜流道之间，所述长油膜流道和短油膜流道均沿弹性体的轴线方向贯穿弹性体，所述弹性体具有进油孔和出油孔，所述进油孔和出油孔均与所述环形槽连通，所述环形槽的侧壁具有多个通油孔，环形槽通过所述通油孔与各油膜流道连通；

使用时，所述弹性体的内壁面外套在轴承的外圈上，弹性体的一个端面被封堵住，混合油通过进油孔进入弹性体，并在长油膜流道和短油膜流道中形成油膜，然后混合油通过出油孔从弹性体排出，排出的混合油先用于润滑所述轴承，然后用于燃烧。

本申请整体式挤压油膜阻尼器用于外套在轴承的外圈上，且通过密封凹槽两侧的第一密封圈（设于密封凹槽上且外套在轴承的外圈）阻止混合油从弹性体的内壁面流走，运用时弹性体的一个端面被封堵住。整体式挤压油膜阻尼器的工作原理：混合油从进油孔以一定压力注入，经环形槽并通过通油孔分别流入各长油膜流道和短油膜流道（在各油膜通道内形成油膜），然后经过出油孔排出，此时排出的混合油先用于润滑轴承，然后用于燃烧，当不平衡力通过轴承挤压弹性体的内壁面时，弹性体的内侧发生形变，进一步挤压长、短油膜流道的油膜，油膜发生流动时，产生一个油膜阻尼，阻碍整体的变形，油膜阻尼产生消耗了振动产生的动能，从而达到减振的效果。

本申请整体式挤压油膜阻尼器为一体式结构，结构简单且紧凑，能够适用于小型涡喷发动机。

本申请的小型涡喷发动机将燃油掺混部分滑油形成混合油，混合油大部分用于燃烧，小部分由于轴承的润滑。

于本发明其中一实施例中，长油膜流道和短油膜流道内形成的油膜的厚度约0.2mm。

本申请可以通过调节弹性体的厚度来调节整体式挤压油膜阻尼器的刚度，进一步的用来调节发动机转子的临界转速，通过调节长油膜流道和短油膜流道的厚度，来调节油膜阻尼系数。本申请通过喷射混合油能够实现持续稳定的油膜，能够有效降低或避免现有非线性油膜力导致主轴严重的非线性振动问题。

于本发明其中一实施例中，所述长油膜流道包括第一弧形主体以及分别位于第一弧形主体两端的L形结构，所述短油膜流道包括第二弧形主体以及分别位于第二弧形主体两端的L形结构；

所述L结构包括沿径向设置的短部以及沿周向设置的长部，所述第一弧形主体与端部和长部的交汇区域连通，所述第二弧形主体与短部远离长部的一端连通；

相邻的两个L形结构中，两个长部向对应且间隔设置；

所述第一弧形主体的长度大于所述第二弧形主体的长度。

于本发明其中一实施例中，所述长油膜流道和短油膜流道的数量均为3个。

于本发明其中一实施例中，所述进油孔和出油孔分别位于弹性体轴线的两侧，呈180°布置。

于本发明其中一实施例中，所述弹性体上还具有沿轴线贯穿弹性体的安装孔。

通过安装孔方便将弹性体固定在对应的结构上，比如轴承座上。

本申请还公开了一种涡喷发动机的转子润滑系统，所述涡喷发动机不带滑油回路系统，所述涡喷发动机使用混合油，所述混合油由掺混滑油的燃油形成，转子润滑系统包括：

中介机匣；

轴承套，固定在中介机匣上，所述轴承套具有混合油进孔、接油通道和进气孔；

整体式挤压油膜阻尼器，为上文所述的整体式挤压油膜阻尼器，所述弹性件内套并固定在轴承座上，所述弹性件的外壁面与轴承座的内侧壁接触配合，所述进油孔与所述混合油进孔连通，所述出油孔与所述接油通道连通；

主轴；

轴承，轴承的内圈外套在所述主轴上，轴承的外圈内套在弹性体上且与弹性体的内壁面接触；

离心叶轮，固定在主轴上；

第一密封圈，安装在弹性体的密封凹槽上且外套在轴承的外圈；

密封垫，固定在弹性件远离混合油进孔的一端，用于封闭长油膜流道和多个短油膜流道的一端；

分油环，安装在轴承套内，一端与所述轴承的外圈的端面抵靠，所述分油环上具有多个喷油孔，所述轴承套的接油通道与各喷油孔连通，所述喷油孔对准所述轴承，用于将来自整体式挤压油膜阻尼器的混合油喷向轴承，所述轴承套的进气孔用于将空气喷向轴承一侧，使空气和混合油形成油气混合物对轴承的滚动部分进行润滑。

实际运用时，轴承套可以通过螺钉固定在中介机匣上，挤压油膜阻尼器也可以通过螺钉固定在轴承套上，离心叶轮固定在主轴上，顶住轴承的内圈，密封垫用于密封挤压弹性体内部的混合油。

转子润滑系统工作时，混合油会从混合油进孔进入整体式挤压油膜阻尼器的进油孔，经过长油膜流道和短油膜流道，产生油膜阻尼，然后通过出油孔进入接油通道，而后经分油环的喷油孔向轴承的滚动体喷射，同时，经涡喷发动机的扩压器压缩后的高压的空气，经进气孔然后与分油环的喷油孔喷出的混合油混合形成油气混合物喷向轴承，对轴承充分润滑，喷射后从轴承出来的油气混合物可以被涡喷发动机的离心叶轮、扩压器等驱动，进入燃烧室作为燃料。

本申请创造性的在无滑油回路的条件下，既提供了油膜阻尼，又兼顾了轴承润滑，特别适用于需要紧凑结构的小型涡喷发动机。

本申请第一密封圈除了起到密封作用，因为其具有一定弹性，也能起到减振效果。

于本发明其中一实施例中，还包括碟簧，所述碟簧设置在轴承套内，碟簧与分油环配合，用于为轴承的外圈提供预紧力。

于本发明其中一实施例中，还包括调整垫片，所述调整垫片设置在轴承套内，位于碟簧的两侧，所述碟簧的两端分别通过调整垫片与分油环和轴承套配合，所述调整垫片用于调整发动机主轴和静子的轴向间隙，防止发生转静子碰摩，同时，所述调整垫片也作为干摩擦阻尼器，用于降低发动机轴向振动响应。

于本发明其中一实施例中，还包括第二密封圈，所述第二密封圈设置在轴承套和分油环之间。

于本发明其中一实施例中，所述分油环的外侧壁具有环形连通槽，各喷油孔均匀所述环形连通槽连通，所述接油通道的一端与所述环形连通槽连通。

本发明的有益效果是：本申请整体式挤压油膜阻尼器用于外套在轴承的外圈上，且通过密封凹槽两侧的第一密封圈阻止混合油从弹性体的内壁面流走，运用时弹性体的一个端面被封堵住。整体式挤压油膜阻尼器的工作原理：混合油从进油孔以一定压力注入，经环形槽并通过通油孔分别流入各长油膜流道和短油膜流道（在各油膜通道内形成油膜），然后经过出油孔排出，此时排出的混合油先用于润滑轴承，然后用于燃烧，当不平衡力通过轴承挤压弹性体的内壁面时，弹性体的内侧发生形变，进一步挤压长、短油膜流道的油膜，油膜发生流动时，产生一个阻尼，阻碍整体的变形，油膜阻尼产生消耗了振动产生的动能，从而达到减振的效果。本申请整体式挤压油膜阻尼器为一体式结构，结构简单且紧凑，能够适用于小型涡喷发动机。

附图说明

图1是整体式挤压油膜阻尼器的示意图；

图2是整体式挤压油膜阻尼器的横向剖视图；

图3是整体式挤压油膜阻尼器的纵向剖视图；

图4是涡喷发动机的转子润滑系统的剖视图；

图5是图4中A处的放大图。

图中各附图标记为：

1、整体式挤压油膜阻尼器；1A、弹性体；11、内壁面；12、外壁面；13、环形槽；131、通油孔；14、密封凹槽；15、长油膜流道；151、第一弧形主体；152、第二弧形主体；1531、长部；1532、短部；16、短油膜流道；17、进油孔；18、出油孔；19、安装孔；2、中介机匣；3、轴承套；31、混合油进孔；32、接油通道；33、进气孔；4、主轴；5、轴承；51、内圈；52、外圈；6、离心叶轮；7、密封垫；8、分油环；81、环形连通槽；82、喷油孔；91、第一密封圈；92、碟簧；93、调整垫片；94、第二密封圈。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合各附图，对本发明做详细描述。

如图1、2和3所示，一种整体式挤压油膜阻尼器1，用于不带滑油回路系统的小型涡喷发动机，小型涡喷发动机内具有混合油，混合油由掺混滑油的燃油形成；整体式挤压油膜阻尼器1包括环状的弹性体1A，弹性体1A的内壁面11具有环形槽13以及位于环形槽13两侧的环形的密封凹槽14，密封凹槽14用于安装第一密封圈91，弹性体1A具有绕弹性体1A轴线方向分布的多个长油膜流道15和多个短油膜流道16，各油膜流道互不相通，短油膜流道16位于相邻的两个长油膜流道15之间，长油膜流道15和短油膜流道16均沿弹性体1A的轴线方向贯穿弹性体1A，弹性体1A具有进油孔17和出油孔18，进油孔17和出油孔18均与环形槽13连通，环形槽13的侧壁具有多个通油孔131，环形槽13通过通油孔131与各油膜流道连通；

使用时，弹性体1A的内壁面11外套在轴承5的外圈52上，弹性体1A的一个端面被封堵住，混合油通过进油孔17进入弹性体1A，并在长油膜流道15和短油膜流道16中形成油膜，然后混合油通过出油孔18从弹性体1A排出，排出的混合油先用于润滑轴承5，然后用于燃烧。

本申请整体式挤压油膜阻尼器1用于外套在轴承5的外圈52上，且通过密封凹槽14两侧的第一密封圈91（设于密封凹槽14上且外套在轴承5的外圈52）阻止混合油从弹性体1A的内壁面11流走，运用时弹性体1A的一个端面被封堵住。整体式挤压油膜阻尼器1的工作原理：混合油从进油孔17以一定压力注入，经环形槽13并通过通油孔131分别流入各长油膜流道15和短油膜流道16（在各油膜通道内形成油膜），然后经过出油孔18排出，此时排出的混合油先用于润滑轴承5，然后用于燃烧，当不平衡力通过轴承5挤压弹性体1A的内壁面11时，弹性体1A的内侧发生形变，进一步挤压长、短油膜流道16的油膜，油膜发生流动时，产生一个阻尼，阻碍整体的变形，油膜阻尼产生消耗了振动产生的动能，从而达到减振的效果。

本申请整体式挤压油膜阻尼器1为一体式结构，结构简单且紧凑，能够适用于小型涡喷发动机。

本申请的小型涡喷发动机将燃油掺混部分滑油形成混合油，混合油大部分用于燃烧，小部分由于轴承5的润滑。

于本实施例中，长油膜流道15和短油膜流道16内形成的油膜的厚度约0.2mm。

本申请可以通过调节弹性体1A的厚度来调节整体式挤压油膜阻尼器1的刚度，进一步的用来调节发动机转子的临界转速，通过调节长油膜流道15和短油膜流道16的厚度，来调节油膜阻尼系数。本申请通过喷射混合油能够实现持续稳定的油膜，能够有效降低或避免现有非线性油膜力导致主轴4严重的非线性振动问题。

如图1所示，于本实施例中，长油膜流道15包括第一弧形主体151以及分别位于第一弧形主体151两端的L形结构，短油膜流道16包括第二弧形主体152以及分别位于第二弧形主体152两端的L形结构；

L结构包括沿径向设置的短部1532以及沿周向设置的长部1531，第一弧形主体151与端部和长部1531的交汇区域连通，第二弧形主体152与短部1532远离长部1531的一端连通；

相邻的两个L形结构中，两个长部1531向对应且间隔设置；

第一弧形主体151的长度大于第二弧形主体152的长度。

于本实施例中，长油膜流道15和短油膜流道16的数量均为3个。

于本实施例中，进油孔17和出油孔18分别位于弹性体1A轴线的两侧，呈180°布置。

如图1和2所示，于本实施例中，弹性体1A上还具有沿轴线贯穿弹性体1A的安装孔19。通过安装孔19方便将弹性体1A固定在对应的结构上，比如轴承5座上。

如图4和5所示，本实施例还公开了一种涡喷发动机的转子润滑系统，涡喷发动机不带滑油回路系统，涡喷发动机使用混合油，混合油由掺混滑油的燃油形成，转子润滑系统包括：

中介机匣2；

轴承套3，固定在中介机匣2上，轴承套3具有混合油进孔31、接油通道32和进气孔33；

整体式挤压油膜阻尼器1，为本实施例的整体式挤压油膜阻尼器1，弹性件内套并固定在轴承5座上，弹性件的外壁面12与轴承5座的内侧壁接触配合，进油孔17与混合油进孔31连通，出油孔18与接油通道32连通；

主轴4；

轴承5，轴承5的内圈51外套在主轴4上，轴承5的外圈52内套在弹性体1A上且与弹性体1A的内壁面11接触；

离心叶轮6，固定在主轴4上；

第一密封圈91，安装在弹性体1A的密封凹槽14上且外套在轴承5的外圈52；

密封垫7，固定在弹性件远离混合油进孔31的一端，用于封闭长油膜流道15和多个短油膜流道16的一端；

分油环8，安装在轴承套3内，一端与轴承5的外圈52的端面抵靠，分油环8上具有多个喷油孔82，轴承套3的接油通道32与各喷油孔82连通，喷油孔82对准轴承5，用于将来自整体式挤压油膜阻尼器1的混合油喷向轴承5，轴承套3的进气孔33用于将空气a喷向轴承5一侧，使空气a和混合油b形成油气混合物c对轴承5的滚动部分进行润滑。

本申请第一密封圈91除了起到密封作用，因为其具有一定弹性，也能起到减振效果。

如图5所示，于本实施例中，还包括碟簧92，碟簧92设置在轴承套3内，碟簧92与分油环8配合，用于为轴承5的外圈52提供预紧力。

如图5所示，于本实施例中，还包括调整垫片93，调整垫片93设置在轴承套3内，位于碟簧的两侧，碟簧92的两端分别通过调整垫片93与分油环8和轴承套3配合，调整垫片93用于调整发动机主轴和静子的轴向间隙，防止发生转静子碰摩，同时，调整垫片93也作为干摩擦阻尼器，用于降低发动机轴向振动响应。

如图5所示，于本实施例中，还包括第二密封圈94，第二密封圈94设置在轴承套3和分油环8之间。

如图5所示，于本实施例中，分油环8的外侧壁具有环形连通槽81，各喷油孔82均匀环形连通槽81连通，接油通道32的一端与环形连通槽81连通。

实际运用时，轴承套3可以通过螺钉固定在中介机匣2上，挤压油膜阻尼器也可以通过螺钉固定在轴承套3上，离心叶轮6固定在主轴4上，顶住轴承5的内圈51，密封垫7用于密封挤压弹性体1A内部的混合油。

转子润滑系统工作时，混合油会从混合油进孔31进入整体式挤压油膜阻尼器1的进油孔17，经过长油膜流道15和短油膜流道16，产生油膜阻尼，然后通过出油孔18进入接油通道32，而后经分油环8的喷油孔82向轴承5的滚动体喷射，同时，经涡喷发动机的扩压器压缩后的高压的空气a，经进气孔33然后与分油环8的喷油孔82喷出的混合油b混合形成油气混合物c喷向轴承5，对轴承5充分润滑，喷射后从轴承5出来的油气混合物c可以被涡喷发动机的离心叶轮6、扩压器等驱动，进入燃烧室作为燃料。

本申请创造性的在无滑油回路的条件下，既提供了油膜阻尼，又兼顾了轴承5润滑，特别适用于需要紧凑结构的小型涡喷发动机。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种整体式挤压油膜阻尼器，其特征在于，用于不带滑油回路系统的小型涡喷发动机，所述小型涡喷发动机内具有混合油，所述混合油由掺混滑油的燃油形成；整体式挤压油膜阻尼器包括环状的弹性体，所述弹性体的内壁面具有环形槽以及位于环形槽两侧的环形的密封凹槽，所述密封凹槽用于安装第一密封圈，所述弹性体具有绕弹性体轴线方向分布的多个长油膜流道和多个短油膜流道，各油膜流道互不相通，所述短油膜流道位于相邻的两个长油膜流道之间，所述长油膜流道和短油膜流道均沿弹性体的轴线方向贯穿弹性体，所述弹性体具有进油孔和出油孔，所述进油孔和出油孔均与所述环形槽连通，所述环形槽的侧壁具有多个通油孔，环形槽通过所述通油孔与各油膜流道连通；

使用时，所述弹性体的内壁面外套在轴承的外圈上，弹性体的一个端面被封堵住，混合油通过进油孔进入弹性体，并在长油膜流道和短油膜流道中形成油膜，然后混合油通过出油孔从弹性体排出，排出的混合油先用于润滑所述轴承，然后用于燃烧；

所述长油膜流道包括第一弧形主体以及分别位于第一弧形主体两端的L形结构，所述短油膜流道包括第二弧形主体以及分别位于第二弧形主体两端的L形结构；

所述L形结构包括沿径向设置的短部以及沿周向设置的长部，所述第一弧形主体与端部和长部的交汇区域连通，所述第二弧形主体与短部远离长部的一端连通；

相邻的两个L形结构中，两个长部向对应且间隔设置；

所述第一弧形主体的长度大于所述第二弧形主体的长度。

2.如权利要求1所述的整体式挤压油膜阻尼器，其特征在于，所述长油膜流道和短油膜流道的数量均为3个。

3.如权利要求1所述的整体式挤压油膜阻尼器，其特征在于，所述进油孔和出油孔分别位于弹性体轴线的两侧，呈180°布置。

4.如权利要求1所述的整体式挤压油膜阻尼器，其特征在于，所述弹性体上还具有沿轴线贯穿弹性体的安装孔。

5.一种涡喷发动机的转子润滑系统，其特征在于，所述涡喷发动机不带滑油回路系统，所述涡喷发动机使用混合油，所述混合油由掺混滑油的燃油形成，转子润滑系统包括：

中介机匣；

轴承套，固定在中介机匣上，所述轴承套具有混合油进孔、接油通道和进气孔；

整体式挤压油膜阻尼器，为权利要求1~4任意一项所述的整体式挤压油膜阻尼器，所述弹性体内套并固定在轴承座上，所述弹性体的外壁面与轴承座的内侧壁接触配合，所述进油孔与所述混合油进孔连通，所述出油孔与所述接油通道连通；

主轴；

轴承，轴承的内圈外套在所述主轴上，轴承的外圈内套在弹性体上且与弹性体的内壁面接触；

离心叶轮，固定在主轴上；

第一密封圈，安装在弹性体的密封凹槽上且外套在轴承的外圈；

密封垫，固定在弹性体远离混合油进孔的一端，用于封闭长油膜流道和多个短油膜流道的一端；

分油环，安装在轴承套内，一端与所述轴承的外圈的端面抵靠，所述分油环上具有多个喷油孔，所述轴承套的接油通道与各喷油孔连通，所述喷油孔对准所述轴承，用于将来自整体式挤压油膜阻尼器的混合油喷向轴承，所述轴承套的进气孔用于将空气喷向轴承一侧，使空气和混合油形成油气混合物对轴承的滚动部分进行润滑。

6.如权利要求5所述的涡喷发动机的转子润滑系统，其特征在于，还包括碟簧，所述碟簧设置在轴承套内，碟簧与分油环配合，用于为轴承的外圈提供预紧力。

7.如权利要求6所述的涡喷发动机的转子润滑系统，其特征在于，还包括调整垫片，所述调整垫片设置在轴承套内，位于碟簧的两侧，所述碟簧的两端分别通过调整垫片与分油环和轴承套配合，所述调整垫片用于调整发动机主轴和静子的轴向间隙，防止发生转静子碰摩，同时，所述调整垫片也作为干摩擦阻尼器，用于降低发动机轴向振动响应。

8.如权利要求5所述的涡喷发动机的转子润滑系统，其特征在于，还包括第二密封圈，所述第二密封圈设置在轴承套和分油环之间。

9.如权利要求5所述的涡喷发动机的转子润滑系统，其特征在于，所述分油环的外侧壁具有环形连通槽，各喷油孔均匀所述环形连通槽连通，所述接油通道的一端与所述环形连通槽连通。