[發明專利]一種篦齒密封式擠壓油膜阻尼器

在審

• 申請號: 202010104246.9
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN111207176A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 周海侖;張鈺奇;陳璽;孫丹;艾延廷
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: F16F9/10
• 分類號: F16F9/10;F16F9/36;F16F15/023
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 寧佳

本發明的一種篦齒密封式擠壓油膜阻尼器，套設于軸承外部，包括彈性支承，軸承外部設有軸承座，彈性支承頭部為阻尼器內圈，軸承座為阻尼器外圈，軸承內套裝有轉子，阻尼器外圈和阻尼器內圈間隙配合，間隙為油膜間隙，阻尼器外圈設有供油槽，供油槽開設有供油孔，供油孔設于油膜間隙上方，阻尼器外圈端部周向設有篦齒或凹槽，阻尼器內圈端部周向開有凹槽或篦齒，凹槽內設有塑性材料環或易磨材料環，阻尼器篦齒或與阻尼器材料環相對應設置。該阻尼器結構簡單，密封效果好，通過控制塑性材料環的特定厚度，實現阻尼器油膜剛度的線性變化。

技術領域：

本發明屬于阻尼器設計技術領域，具體涉及一種篦齒密封式擠壓油膜阻尼器。

背景技術：

由壓氣機和渦輪組成的轉子系統是航空發動機的核心，對發動機性能起著至關重要的作用。但轉子系統結構復雜、工作條件惡劣、承受多種載荷，這種工況下，振動問題十分突出，對發動機性能產生嚴重影響。因此，減小轉子系統振動能夠極大地改善發動機性能。

擠壓油膜阻尼器作為一種能夠有效減小轉子系統振動的結構在航空發動機上已應用多年。它是將原來軸承座和軸承外圈的緊配合改為間隙配合，并用滑油充滿間隙，形成環形油膜，通過擠壓油膜來減小振動。

擠壓油膜阻尼器的基本工作原理是轉子由于不平衡力的作用，對油膜進行擠壓，油膜產生反作用力，吸收一部分振動能量，降低傳給支承的振動，從而達到減振效果。

擠壓油膜阻尼器根據端部是否有封油裝置分為開式和閉式兩種。

開式擠壓油膜阻尼器結構示意圖如圖1所示，結構簡單，工作可靠，在航空發動機上獲得了廣泛的應用。但是開式擠壓油膜阻尼器的缺點也很明顯：

1)阻尼器端部缺少密封，兩端壓力與大氣壓力相同，小于阻尼器中間擠壓壓力，軸向壓力梯度從中間向兩端減小，兩端滑油擠壓不充分，油膜阻尼難以達到設計要求；

2)開式阻尼器的兩端直接暴露于大氣中，油膜受軸頸擠壓的一側壓力升高，另一側壓力減小。當該壓力減小到小于大氣壓時，空氣由于壓力差被吸入，油膜有效擠壓面積減小，阻尼減小，減振效果變差。這種現象幾乎是無法避免的，且隨著轉子振幅和轉速的增加而加重，油膜阻尼大幅下降，甚至提供不了足夠的阻尼。

閉式擠壓油膜阻尼器結構示意圖如圖2所示，在兩端增加了活塞環等密封件，滑油泄漏量減小，油膜阻尼提高，空氣吸入減少，相比于開式阻尼器可以獲得更大的阻尼。但閉式阻尼器也存在缺點：

1)密封件的使用使得閉式阻尼器的結構比開式阻尼器復雜，閉式阻尼器的設計和制造難度大，工作狀態也不如開式阻尼器穩定；

2)閉式阻尼器的兩端會留出一段距離再開槽以裝配密封件，該小段距離的油膜無法如中間油膜一樣被充分擠壓，油膜的軸向長度沒有得到充分利用。

綜上所述，在阻尼器兩端增加密封結構可以有效減少空氣吸入等開式阻尼器存在的問題，將密封結構和阻尼器做成一體并置于兩端可以增加阻尼器的穩定性，獲得更大的有效擠壓面積。同時，密封結構將阻尼器偏心率(動偏心距/油膜間隙)限制在0.4以內，油膜剛度近似為線性變化，有利于轉子穩定。

發明內容：

本發明的目的是克服上述開式擠壓油膜阻尼器和閉式擠壓油膜阻尼器存在的不足，提出了一種在阻尼器兩端增加篦齒密封結構的擠壓油膜阻尼器，該阻尼器在開式擠壓油膜阻尼器的基礎上，在外圈(或內圈)兩端增加一圈篦齒結構，篦齒對應的內圈(或外圈)區域相應地增加一圈塑性材料環或易磨材料環。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：