CN207975186U - 一种外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器 - Google Patents

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周海仑
张晨帅
艾延廷
王志
田晶
栾孝驰
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Abstract

本实用新型提出一种外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器，包括阻尼器外圈(1)及阻尼器轴颈(3)，所述阻尼器外圈(1)套装在阻尼器轴颈(3)上，所述阻尼器外圈(1)与阻尼器轴颈(3)之间留有油膜间隙(2)；所述阻尼器外圈(1)由两个半圆环构成，且两个半圆环错开放置形成外圈两部分错开处(4)。所述阻尼器外圈(1)的每个半圆环部分内随着阻尼器轴颈(3)的进动，使得油膜间隙(2)逐渐变小。本专利将非定心挤压油膜阻尼器的外圈部分保留阻尼较大的一半，并将其旋转180°形成一整周，构成错位结构。当轴颈进动一周时对油膜进行两次挤压作用，周向瞬态阻尼产生两个峰值，使得平均阻尼增加，最终提高了挤压油膜阻尼器的减振效率。

Description

一种外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器
技术领域
本实用新型属于阻尼减振技术领域，具体涉及一种外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器。
背景技术
挤压油膜阻尼器是一种用来抑制振动的减振器，现代航空发动机领域广泛应用挤压油膜阻尼器来抑制转子由不平衡力等因素引起的振动，挤压油膜阻尼器对转子稳定性有着至关重要的作用。挤压油膜阻尼器的减振原理是利用油膜来吸收发动机转子的振动，油膜产生油膜阻尼，而发动机转子支承系统的阻尼主要通过油膜产生。因此，油膜阻尼这个参数对于发动机整体性能而言极其重要，如果能够适当地提高油膜阻尼，对于提高挤压油膜阻尼器的减振效率尤为重要。但是在油膜阻尼增加的同时，油膜刚度也随之呈现出非线性增大的趋势。目前，在实际应用中大量使用的定心式和非定心式挤压油膜阻尼器的外圈与轴颈部分均为圆形，在两者的间隙处形成一层圆环形油膜，如图1所示。定心式挤压油膜阻尼器一个周期内的平均阻尼依靠这种圆环形油膜结构很难进一步改善油膜阻尼和刚度参数；而非定心式挤压油膜阻尼器的瞬态阻尼和刚度变化类似于正弦曲线，如图2所示，虽然一个周期内的平均阻尼和刚度相比于定心式挤压油膜阻尼器有所变化，但周向瞬态阻尼和刚度只有一个峰值，对一个周期内的平均阻尼和刚度的改变有限。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提出一种外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器，包括阻尼器外圈(1)及阻尼器轴颈(3)，所述阻尼器外圈(1)套装在阻尼器轴颈(3)上，所述阻尼器外圈(1)与阻尼器轴颈(3)之间留有油膜间隙(2)；所述阻尼器外圈(1)由两个半圆环构成，且两个半圆环错开放置形成外圈两部分错开处(4)。
所述阻尼器外圈(1)的每个半圆环部分内随着阻尼器轴颈(3)的进动，使得油膜间隙(2)逐渐变小。
所述错开处(4)的错开位置与竖直方向存在80°的夹角(5)。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提出一种外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器，本专利提出将阻尼器外圈改造成错位结构的方案，在非定心挤压油膜阻尼器的基础上对外圈进行改造。由于非定心挤压油膜阻尼器在一个进动周期内油膜刚度和阻尼都存在一个峰值，而且两个峰值在不同周向位置。因此，将非定心挤压油膜阻尼器的外圈部分保留阻尼较大的一半，并将其旋转180°形成一整周，构成错位结构。当轴颈进动一周时对油膜进行两次挤压作用，周向瞬态阻尼产生两个峰值，使得平均阻尼增加，最终提高了挤压油膜阻尼器的减振效率。
附图说明
图1为传统的挤压油膜阻尼器截面结构示意图；
其中，a为定心式挤压油膜阻尼器，b非定心式挤压油膜阻尼器；
图2为转子轴颈不同进动角度的阻尼和刚度曲线；
其中，a转子轴颈不同进动角度的阻尼曲线，b转子轴颈不同进动角度的刚度曲线；
图3为本实用新型具体实施方式中外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器截面结构示意图；
其中，1-阻尼器外圈轴颈，2-油膜间隙，3-阻尼器轴颈，4-错开处，5-夹角；
图4为本实用新型具体实施方式中通过ANSYS仿真计算软件得到定心式和非定心式挤压油膜阻尼器与本实用新型的外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器的油膜周向瞬态阻尼的变化曲线；
图5为本实用新型具体实施方式中通过ANSYS仿真计算软件得到在定心式和非定心式挤压油膜阻尼器与本实用新型的外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器提供相同阻尼情况下的油膜周向瞬态刚度的变化曲线。
具体实施方式
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。
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器，在非定心挤压油膜阻尼器的结构基础上，仅对阻尼器外圈进行了结构改造，使得挤压油膜阻尼器的油膜阻尼得到了有效地提高，并进一步提高挤压油膜阻尼器的减振效率。
一种外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器，如图3所示，包括阻尼器外圈1及阻尼器轴颈3，所述阻尼器外圈1套装在阻尼器轴颈3上，所述阻尼器外圈1与阻尼器轴颈3之间留有油膜间隙2；所述阻尼器外圈1由两个半圆环构成，且两个半圆环错开放置形成外圈两部分错开处4。
所述错开处4的错开位置与竖直方向存在80°的夹角5，所述阻尼器外圈1的每个半圆环部分内随着阻尼器轴颈3的进动，使得油膜间隙2逐渐变小。
为了更好地验证本实用新型的外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器能够有效提高油膜阻尼，具体采用了ANSYS仿真计算软件对定心式和非定心式挤压油膜阻尼器与本实用新型的外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器分别进行了油膜阻尼的仿真计算。定心式和非定心式挤压油膜阻尼器与本实用新型的外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器具有相同的结构参数，结构参数如下表：
表1结构参数(单位：mm)
阻尼器轴颈直径 阻尼器外圈直径 阻尼器轴向宽度
43 43.3 8.25
在本实用新型的外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器中，保留非定心式挤压油膜阻尼器周向与Y轴正向所成角度为80°到260°的部分并将其旋转180°构成本实用新型的阻尼器外圈。
可知，阻尼器轴颈的运动表达式如式(1)和(2)所示：
X＝e·cos(Ω·t) (1)
Y＝e·sin(Ω·t) (2)
其中，e＝cε为阻尼器轴颈偏心距，c为油膜间隙，ε为偏心率，Ω为公转角速度，本实施例中，e为0.015mm，公转角速度Ω为471rad/s。仿真计算的滑油参数为：滑油密度为885kg/m2，滑油粘度为0.0168Pa·s，出口边界条件压力为大气压。
可知，油膜阻尼和刚度的计算公式如式(3)和(4)所示：
式中，C为油膜阻尼，K为油膜刚度，Ft为阻尼器轴颈所受油膜切向力，Fr为阻尼器轴颈所受油膜径向力，e为阻尼器轴颈偏心距，Ω为公转角速度。
本实施方式中，通过ANSYS仿真计算软件可得到油膜周向瞬态阻尼的变化曲线，如图4所示。一周内的平均阻尼在表2中给出，通过周向瞬态阻尼变化曲线图以及一周内的平均阻尼值都可以明显发现，本实用新型的挤压油膜阻尼器与定心式和非定心式的挤压油膜阻尼器相比，在相同的动偏心条件下，油膜阻尼得到明显提高，最终提高了挤压油膜阻尼器的减振效率。
表2一周内的平均阻尼值(单位：Ns/m)
定心式挤压油膜阻尼器 非定心式挤压油膜阻尼器 本实用新型
89.6 99.7 136
此外经计算可知，对于定心式挤压油膜阻尼器和非定心式挤压油膜阻尼器若要提供与本专利相同的阻尼，则需要更大的进动幅值。更大的进动幅值一方面会使转子的振动增大，另一方面会产生更大的油膜刚度，计算得到的油膜周向瞬态刚度的变化曲线如图5所示，一周内的平均刚度在表3给出。
表3一周内的平均刚度值(单位：N/m)
定心式挤压油膜阻尼器 非定心式挤压油膜阻尼器 本实用新型
5.25×104 4.66×104 1.63×104
综上可知，非定心式挤压油膜阻尼器的油膜刚度和阻尼在一个周期内均出现一个峰值，并且出现峰值的周向位置不同。因此，通过选择合适的角度将非定心挤压油膜阻尼器剖分，并旋转180°，形成本专利。使得油膜阻尼在一个周期内出现两次峰值的同时，又能使油膜刚度峰值得到抑制。

Claims (3)

1.一种外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器，其特征在于，包括阻尼器外圈(1)及阻尼器轴颈(3)，所述阻尼器外圈(1)套装在阻尼器轴颈(3)上，所述阻尼器外圈(1)与阻尼器轴颈(3)之间留有油膜间隙(2)；所述阻尼器外圈(1)由两个半圆环构成，且两个半圆环错开放置形成外圈两部分错开处(4)。
2.根据权利要求1所述的外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器，其特征在于，所述阻尼器外圈(1)的每个半圆环部分内随着阻尼器轴颈(3)的进动，使得油膜间隙(2)逐渐变小。
3.根据权利要求1所述的外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器，其特征在于，所述错开处(4)的错开位置与竖直方向存在80°的夹角(5)。
CN201820320548.8U 2018-03-09 2018-03-09 一种外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器 Withdrawn - After Issue CN207975186U (zh)

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CN108194577A (zh) * 2018-03-09 2018-06-22 沈阳航空航天大学 一种外圈错位增阻式挤压油膜阻尼器

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