CN203614601U - 一种组合式弹性支承装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种组合式弹性支承装置,包括:弹性支座、弹性套筒和连接件;弹性支座为筒状结构,在弹性支座的筒壁上设置多个通槽,并形成多个第一弹性笼条;在弹性套筒的筒壁上设置多个通槽,并形成多个第二弹性笼条;弹性套筒套在弹性支座的外部,连接件分别与弹性套筒的第一端面和弹性支座的第一端面连接。本实用新型的组合式弹性支承装置,由两种鼠笼式弹性支承组合而成,可以通过合理分布笼条数目以及合理的设计笼条结构参数,减小结构设计的局限性。避免产生应力集中或者周向刚度不均的情况,有效减少传统鼠笼式弹性支承拉伸应力,增加弹性支承结构寿命,并且能够方便地对已经投入使用的发动机增装该组合式弹性支承装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及轴承安装技术领域,尤其涉及一种组合式弹性支承装置。
背景技术
现代航空发动机的工作转速一般均在10000rpm以上,而一些小型发动机的工作转速高达40000-50000rpm,对于这样的高速发动机,其高速转子系统大都采用了“柔轴”设计,使发动机工作转速高于转子系统的临界转速。对该类转子系统采取适当措施减小转子的不平衡量、降低临界转速和增大阻尼可以达到减小转子振动的目的。但是,想要通过改变转子结构(如轴的直径、支点距离等)调整临界转速往往十分困难,特别是在发动机总体结构设计已确定的情况下,而最有效和可行的方法是采用弹性支承。图1A所示为一个典型的双转子、大涵道比直接传动涡轮风扇发动机结构简图,主要由四个大的单元体组成:风扇1,核心机2,低压涡轮3和附件传动4。对于转子一般采用5支点支承方案。
目前,常用的弹性支承结构类型有笼条式弹性支承结构和弹性环式弹性支承结构两类,笼条式弹性支承结构又分鼠笼式弹性支承结构(如图1B所示)和拉杆式弹性支承结构两种。笼条式弹性支承结构与弹性环式弹性支承结构相比,结构较复杂,所占空间较大,重量偏重,其中鼠笼式弹性支承结构,当弹性鼠笼条鼠笼选择不当时,两端易产生应力集中或周向刚度不均;拉杆式两端不易产生应力集中,但结构、加工、装配比鼠笼式复杂。弹性环式支承需在一个薄环上加工内外凸台,容易变形,加工难度较高。并且为了满足刚度和低应力要求,传统的笼条式弹性支承可能要求增加笼条数目,增加笼条截面积或者增加弹性笼条长度,从而增加了重量和成本。因此,需要一种新型的弹性支承装置。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型要解决的一个技术问题是提供一种组合式弹性支承装置,由两个鼠笼式弹性支承组合而成。
一种组合式弹性支承装置,包括弹性支座,所述弹性支座为筒状结构,在所述弹性支座的筒壁上设置多个通槽,并形成多个第一弹性笼条,所述组合式弹性支承装置还包括:弹性套筒和连接件;所述弹性套筒的筒壁上设置多个通槽,并形成多个第二弹性笼条;所述弹性套筒和弹性支座均具有第一端面,所述弹性套筒套在所述弹性支座的外部,所述连接件分别与所述弹性套筒的第一端面和所述弹性支座的第一端面连接。
根据本实用新型的一个实施例,进一步的,所述第一弹性笼条与所述第二弹性笼条相互错开设置。
根据本实用新型的一个实施例,进一步的,所述弹性套筒和弹性支座为圆筒结构。
根据本实用新型的一个实施例,进一步的,所述多个第一弹性笼条沿圆周方向均匀分布;所述多个第二弹性笼条沿圆周方向均匀分布。
根据本实用新型的一个实施例,进一步的,所述第一弹性笼条和所述第二弹性笼条的截面形状包括:多边形、圆形或椭圆形。
根据本实用新型的一个实施例,进一步的,在所述弹性支座筒壁上设置的多个通槽和在所述弹性套筒的筒壁上设置的多个通槽都为矩形通槽,并且,所述矩形通槽的内角为圆角。
根据本实用新型的一个实施例,进一步的,所述弹性支座、所述弹性套筒和所述连接件为一体成型;或者
所述连接件分别与所述弹性套筒的第一端面和所述弹性支座的第一端面焊接或螺纹连接。
根据本实用新型的一个实施例,进一步的,还包括:设置在所述弹性套筒的外轮廓上的安装边。
根据本实用新型的一个实施例,进一步的,所述安装边为圆环状结构,与所述弹性套筒的第二端面为一体结构。
根据本实用新型的一个实施例,进一步的,在所述弹性支座的第二端、并在所述弹性支座的内壁上设置挡圈。
本实用新型的组合式弹性支承装置,由两个鼠笼式弹性支承组合而成,两种不同刚度的弹性支承分开设计,可以合理设计笼条参数(笼条根数、长度、截面形状),避免产生应力集中或者周向刚度不均的情况,能够有效减少传统鼠笼式弹性支承拉伸应力,增加弹性支承结构寿命。并且可以通过安装形式合理调整第一弹性笼条和第二弹性笼条的长度,从而缩短载荷传递路径,增加结构设计可靠性,同时减小系统重量,同时能够方便地对已经投入使用的发动机增装该组合式弹性支承装置。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1A为现有技术中的某典型的航空发动机结构简图;图1B为传统的鼠笼式弹性支承结构;
图2为根据本实用新型的组合式弹性支承装置的一个实施例的示意图;
图3A为根据本实用新型的组合式弹性支承装置的另一个实施例的局部示意图;
图3B为根据本实用新型的组合式弹性支承装置的另一个实施例的安装示意图;
图4A为根据本实用新型的组合式弹性支承装置的又一个实施例的局部示意图;
图4B为根据本实用新型的组合式弹性支承装置的又一个实施例的安装示意图;
图5为根据本实用新型的组合式弹性支承装置的再一个实施例的安装示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本实用新型进行更全面的描述,其中说明本实用新型的示例性实施例。下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。下面结合图和实施例对本实用新型的技术方案进行多方面的描述。
下文为了叙述方便,下文中所称的“左”、“右”、“上”、“下”等与附图本身的左、右、上、下等方向一致。
如图2所示,组合式弹性支承装置包括:弹性支座300、弹性套筒400、连接件200。弹性支座300为筒状结构,在弹性支座第一端的筒壁上设置多个通槽,并形成多个第一弹性笼条500;在弹性套筒400的筒壁上设置多个通槽,形成多个第二弹性笼条600。
本实施例中,弹性支座300和弹性套筒400为圆筒结构。
弹性套筒400套在弹性支座300的外部。连接件200分别与弹性套筒400的第一端和弹性支座300的第一端连接。
根据本实用新型的一个实施例,弹性套筒400可以采用多种方式与轴承座等连接,例如,可以采用焊接、在弹性套筒400的端面上设置螺纹孔进行螺纹连接等方式。根据本实用新型的一个实施例,安装边设置在弹性套筒的外轮廓上,用于与轴承座等部件连接。安装边可以采用法兰、圆环等多种结构。例如,安装边100为圆环状结构,与弹性套筒400的第二端面为一体结构,或者采用焊接、螺纹连接等方式与弹性套筒套400的第二端面连接;在安装边100上设置多个安装孔700。根据本实用新型的一个实施例,根据设计的需要,能够采用多种工艺制造此组合式弹性支承装置,例如,可以通过机械加工、电火花、精密铸造等方式,加工成一体成型的组合式弹性支承装置,或者对组合式弹性支承装置分为多个部件分别加工,通过焊接、螺纹连接等工艺方法,加工成此组合式弹性支承装置。
弹性支座300、弹性套筒400和连接件200为一体成型,或者,连接件200分别与弹性套筒400的第一端面和弹性支座300的第一端面焊接或螺纹连接。
本实用新型的组合式弹性支承装置的弹性支座和弹性套筒,具有两种不同结构参数(长度、截面尺寸,根数)的弹性笼条,弹性笼条截面形状可以为多边形、圆形、椭圆形等,其总变形量等于两个弹性笼条变形量之和。
为了保证轴承在运转过程中不会与弹性支座300产生金属碰撞,因此,轴承外圈与弹性支座留有一定的间隙。安装边100上开设多个安装孔700,实现与轴承座的连接。
根据本实用新型的一个实施例,安装边100与轴承座通过螺栓连接。第一弹性笼条和第二弹性笼条的截面形状包括:多边形(正方形、长方形,五边形等)、圆形、椭圆形等。
根据本实用新型的一个实施例,当笼条的截面为近似正方形,即截面相对的两边为圆弧,另外相对的两边为直线的情况下,具有较好的支承效果,特别是在圆弧接近为直线时,效果更好。
多个第一弹性笼条沿圆周方向均匀分布,多个第二弹性笼条沿圆周方向均匀分布。第一弹性笼条、第二弹性笼条的数量可以相等也可以不相等,具体结构参数根据支点刚度要求及载荷来确定。
根据本实用新型的一个实施例,在弹性支座筒壁上设置的多个通槽和在弹性套筒的筒壁上设置的多个通槽都为矩形通槽,并且,在矩形通槽的4个内角处都设置圆角,最优的圆角半径大于4mm。
根据本实用新型的一个实施例,弹性支座、弹性套筒、连接件和安装边的材质为不锈钢或铝合金等。
如图3A、3B所示,第二弹性笼条14与第一弹性笼条16通过连接件15连接,组合式弹性支承装置的弹性变形总量为第二弹性笼条14与第一弹性笼条16变形量之和。形成内外两圈鼠笼结构的第一弹性笼条14与第二弹性笼条16相互错开设置,具有错位角度,或者设置在内外两圈相同的位置处。
第二弹性笼条14与第一弹性笼条16可以具有不同的截面形状,长度以及根数。安装边11上开设有多个安装孔,用于将轴承、供油管22固定在轴承座9上。优选地,多个安装孔均匀布置,更优选地,安装孔11的位置正对笼条14或笼条14布置在相连的两个安装孔正中。
高速运行时,组合式弹性支承装置需要承受复杂的外力,因此对弹性支承结构的刚度要求较严格。
本实用新型的组合弹性支撑相当于两个鼠笼式弹性支撑串联而成,其总的刚度计算公式为1/K=1/K1+1/K2;K1为弹性支座刚度,K2为弹性套筒刚度;对于每个单独鼠笼式弹性支撑其刚度计算公式为:K1或K2=Z*E*b^2*h^2/L^3;其中Z为笼条根数、b为笼条截面宽,h为笼条截面长,l为笼条长度。因此,在结构设计时为了达到刚度要求通常需要设计以上四个参数。
根据本实用新型的一个实施例,组合式弹性支承装置的刚度要求为K=1.0-1.5x107N/m,优选地,该组合式弹性支承结构的刚度为(1.20,1.25)x107N/m。更优选地,该组合式弹性支承结构刚度为1.20x107N/m,分别地K14为2x107N/m,K16为3x107N/m。
根据本实用新型的一个实施例,如图3A、3B所示,组合式弹性支撑与轴承外圈采用集成设计。第二弹性笼条根数为24根,截面尺寸为4x4mm,笼条长度为39mm。第一弹性笼条根数为20根,截面尺寸为4.2x4.2mm,笼条长度为35mm,此设计的弹性支承结构刚度、强度满足设计要求。
轴承内环19与风扇轴17连接,轴承与轴17之间采用过盈配合,轴承内环19与轴之间加有钢套18,通过调整垫片24的轴向宽度保证支点位置,轴承采用喷射润滑的方式,滑油经供油管22的喷嘴23喷射,通过保持架与轴承内环19的间隙进入轴承进行润滑与冷却。
轴承安装边均匀布置螺栓孔12,轴承安装边11、供油管通过异形螺栓与轴承座9连接。发动机的其余部件通过连接件5、6、7、8连接。
轴承座9上布置了一定数量的通气孔,将经密封泄漏至轴承腔的空气引到轴心通风器处,防止局部气压过高而造成密封泄漏,同时防止气流直接高速的通过轴承,而对轴承的运转产生不良影响。
挡圈(板)21可以防止发动机异常时轴承发生轴向窜动。轴承座与轴承外圈留有0.2mm左右的间隙,防止轴承运转过程中外圈与轴承座频繁接触,从而对轴承产生磨损。
如图4A、4B所示,轴承外圈与组合式弹性支承装置为分体设计,轴承与轴37之间采用过盈配合,轴承内环39与轴之间加有钢套38,轴承内圈通过压紧螺母与垫片实现轴向定位。
轴承外圈通过组合式弹性支座42与压紧螺母36实现轴向定位。组合式弹性支座安装边31上均匀布置有螺栓孔,组合式弹性支承装置的连接件34分别与弹性套筒的第一端和弹性支座42的第一端固定连接,组合式弹性支承装置通过螺栓31与轴承座30连接。同样,第二弹性笼条33与第一弹性笼条35具有不同的结构参数。轴承外环41与弹性支座42配合。压紧螺母40实现轴承内圈轴向定位。
如图5所示,弹性支座和弹性套筒为分体设计,连接件分别与弹性套筒的第一端和弹性支座的第一端螺栓连接、焊接。使得弹性笼条45与弹性笼条46成为分体结构,轴承外圈通过弹性支座47与压紧螺母48实现轴向定位,弹性支座49周向均布的螺栓孔,通过螺栓与轴承座50连接。
本实用新型的组合式弹性支承装置,由两种鼠笼式弹性支承组合而成,两种不同刚度的弹性支承分开设计,可以合理分布笼条数目、合理设计笼条结构参数,减小结构设计的复杂性。不会因为数目过多或者过少而产生应力集中或者周向刚度不均的情况,能够有效减少传统鼠笼式弹性支承拉伸应力,增加弹性支承结构寿命;由于组合式弹性支承装置的弹性支承不会增加发动机的长度,对于已经投入使用的发动机可以增装该组合式弹性支承装置;并且可以通过安装形式合理调整第一弹性笼条和第二弹性笼条的长度,从而缩短载荷传递路径,增加结构设计可靠性,同时减小系统重量。
本实用新型的组合式弹性支承装置,不仅仅用于航空发动机,还可以应用在各种需要弹性支承的场合,例如:发电机组、工程机械、制冷设备、矿山机械等等。
本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的,而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (10)
1.一种组合式弹性支承装置,包括弹性支座,所述弹性支座为筒状结构,在所述弹性支座的筒壁上设置多个通槽,并形成多个第一弹性笼条,其特征在于,所述组合式弹性支承装置还包括:
弹性套筒和连接件;
所述弹性套筒的筒壁上设置多个通槽,并形成多个第二弹性笼条;
所述弹性套筒和弹性支座均具有第一端面,所述弹性套筒套在所述弹性支座的外部,所述连接件分别与所述弹性套筒的第一端面和所述弹性支座的第一端面连接。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于:
所述第一弹性笼条与所述第二弹性笼条相互错开设置。
3.如权利要求1或2所述的装置,其特征在于:
所述弹性套筒和弹性支座为圆筒结构。
4.如权利要求3所述的装置,其特征在于:所述多个第一弹性笼条沿圆周方向均匀分布;所述多个第二弹性笼条沿圆周方向均匀分布。
5.如权利要求4所述的装置,其特征在于:
所述第一弹性笼条和所述第二弹性笼条的截面形状包括:多边形、圆形或椭圆形。
6.如权利要求1或2所述的装置,其特征在于:
在所述弹性支座筒壁上设置的多个通槽和在所述弹性套筒的筒壁上设置的多个通槽都为矩形通槽,所述矩形通槽的内角为圆角。
7.如权利要求1或2所述的装置,其特征在于:
所述弹性支座、所述弹性套筒和所述连接件为一体成型;或者
所述连接件分别与所述弹性套筒的第一端面和所述弹性支座的第一端面焊接或螺纹连接。
8.如权利要求3所述的装置,其特征在于:
所述组合式弹性支承装置还包括设置在所述弹性套筒的外轮廓上的安装边。
9.如权利要求8所述的装置,其特征在于:
所述安装边为圆环状结构,与所述弹性套筒的第二端面为一体结构。
10.如权利要求1或2所述的装置,其特征在于:
在所述弹性支座的第二端、并在所述弹性支座的内壁上设置挡圈。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 200241 Minhang District Lianhua Road, Shanghai, No. 3998 Patentee after: AECC COMMERCIAL AIRCRAFT ENGINE Co.,Ltd. Address before: 201108 Shanghai city Minhang District Lotus Road No. 3998 Patentee before: AVIC Commercial Aircraft Engine Co.,Ltd. |
|
CP03 | Change of name, title or address | ||
CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140528 |
|
CX01 | Expiry of patent term |