[發明專利]一種彈性環以及應用該彈性環的一體式彈性環阻尼器

無效

• 申請號: 201110273692.3
• 申請日: 2011-09-15
• 公開（公告）號: CN102338158A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 王世琥;田中梁;何洪;趙新軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;中國兵器工業集團第七○研究所
• 主分類號: F16C27/04
• 分類號: F16C27/04;F16C33/66;F16F15/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明涉及一種高速轉子系統的彈性阻尼支承裝置，特別是一種彈性環以及應用該彈性環的一體式彈性環阻尼器。

背景技術

任何機械結構都有其固有的振動頻率，當外界激勵頻率與其固有頻率相同時，該機械結構就會發生一種自激振動，嚴重時還會造成可怕的災難性后果。旋轉機械也不例外，尤其是旋轉速度不斷提高的高速轉子系統(例如各種動力機械，包括航空渦扇發動機，沖壓式發動機，燃氣輪機，渦輪膨脹機，渦輪增壓器，大型軸流壓縮機，高速鼓風機高以及速電機等)，它們往往會跨越一階、二階，甚至三階臨界，達到很高的工作轉速。當旋轉速度運行至臨界轉速附近或者跨越臨界轉速時，轉子系統就會(在某一轉速范圍內)產生很大振動。另外，旋轉機械的轉子系統或多或少總是存在大小不等的不平衡量。臨界轉速和不平衡一直是影響整個機械系統的正常工作工作主要因素，這個影響在純滾動軸承支承(有剛度，無阻尼)的轉子系統中尤為突出。通常解決這一工程難題的辦法是純滾動軸承支承增設阻尼環節，滿足轉子系統高速運行時的剛度和阻尼要求，以有效控制轉子系統的振動、提高轉子系統的穩定性。

以增壓器為例。車輛增壓器，大都采用滑動軸承支承的旋轉軸系。這種軸系的顯著特點是滑動軸承的潤滑油膜為轉子系統提供了足夠的剛度和阻尼，從而保證了轉子系統的安全穩定運行。但是，滑動軸承轉子系統也存在以下不足：(1)根據流體潤滑楔形承載理論，轉子軸頸在滑動軸承中始終處于偏心狀態。(2)轉子軸徑與滑動軸承之間建立起有效的潤滑油膜的前提條件是轉子必須具有一定轉速。(3)由于潤滑油膜存在粘滯性，使得增壓器的機動性不好。滾動軸承支承的增壓器轉子系統結構簡單、機動性好，如果配以合適的支承剛度和支承阻尼就可以完全彌補滑動軸承的這種缺憾。

上世紀60年代，人們就已經發明了擠壓油膜阻尼器(SFD)，它的結構簡單、體積小、重量輕、安全可靠性高，對轉子系統振動的控制效果十分顯著，被廣泛應用于高速旋轉機械中。但是擠壓油膜阻尼器是非線性阻尼器，其油膜剛度隨擠壓作用增大而增大，而且擠壓作用越大其非線性程度也就越強。這種支承結構下的高速轉子系統，有可能會發生雙穩態跳躍、鎖死和非協調進動等嚴重的有害現象，憑此加大轉子系統的振動。因此，后來俄羅斯學者率先提出一種彈性環擠壓油膜阻尼器(ERSFD)，這種阻尼器即具有擠壓油膜阻尼器的基本特性，又具有調節支承剛度的彈性支承功能，改善了擠壓油膜阻尼器油膜剛度的高非線性問題，使轉子系統可以在高速和大不平衡量的情況下安全工作。但是，由于其結構設計經常會考慮到彈性環的軸向定位、供油、回油等問題，而不得不增加轉子輔助支承的軸向長度、使轉子系統設計變得非常復雜。

發明內容

為了解決以上技術問題，本發明提供一種結構簡單、制造快速、裝拆便捷的彈性環以及應用該彈性環的一體式彈性環阻尼器。

為實現上述目的，本發明提供了一種彈性環，該彈性環為兩端開放且中空的圓筒狀結構，在該彈性環的外壁和內壁分別設置有沿彈性環軸向延伸并分別朝外和朝內突出的外凸臺和內凸臺，所述外凸臺和內凸臺分別在彈性環的外壁和內壁沿圓周方向均勻分布，所述外凸臺和內凸臺交錯排列。

作為本發明的優選實施例，所述每一個外凸臺設置在相鄰的兩個的內凸臺之間，每一個內凸臺設置在相鄰的兩個外凸臺之間；

作為本發明的優選實施例，所述每一個外凸臺或者每一個內凸臺沿彈性環的軸向連續延伸或者在彈性環的軸向斷開成至少兩截；

作為本發明的優選實施例，所述彈性環進一步設置有同軸且位置相差180度的第一定位銷孔和第一回油孔；

本發明還提供了一種一體式彈性環阻尼器，包括殼體，設有軸承室；滾動軸承，安裝在殼體的軸承室內；進油噴嘴，為滾動軸承提供潤滑作用；以及彈性環，安裝在滾動軸承和軸承室內壁之間，該彈性環的外壁沿軸向設置有與軸承室的內壁接觸的外凸臺，該彈性環的內壁沿軸向設置有與滾動軸承的外圈接觸的內凸臺，所述外凸臺和內凸臺交錯設置，所述內凸臺和外凸臺之間的弧形連接體形成彈性體，這樣，內凸臺、彈性體、內凸臺和滾動軸承的外圈圍成內油腔；所述外凸臺、彈性體、外凸臺和軸承室的內壁圍成外油腔，當內油腔和外油腔沒有油膜存在時，滾動軸承通過一體化的彈性環支承到軸承室，當內油腔和外油腔有油膜存在時，滾動軸承通過一體化的彈性環加內外腔油膜支承到軸承室。

作為本發明的優選實施例，在所述彈性體上開設有阻尼調節孔，該阻尼調節孔連通內油腔和外油腔；