本發(fā)明涉及擠壓油膜阻尼器，具體是指一種抑制蒸汽穴的多級減振擠壓油膜阻尼器。

背景技術(shù)：

1、在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中，由于安裝時的誤差和重力的原因，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量中心與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線不重合，導(dǎo)致在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生一個不平衡力。這種不平衡會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中呈現(xiàn)周期性的振動，容易出現(xiàn)振動較大的狀況。其次，轉(zhuǎn)子常常工作在第一階臨界轉(zhuǎn)速或多階臨界轉(zhuǎn)速以上，轉(zhuǎn)子在接近或經(jīng)過臨界轉(zhuǎn)速時，振動響應(yīng)將顯著提高。如果不對這些振動進行控制，可能導(dǎo)致設(shè)備故障甚至嚴(yán)重?fù)p壞。

2、擠壓油膜阻尼器(squeeze?film?dampers)是旋轉(zhuǎn)機械中常用的一類支承阻尼結(jié)構(gòu)裝置。在轉(zhuǎn)子與支承裝置之間充滿滑油，當(dāng)轉(zhuǎn)子發(fā)生振動時，由于滑油的粘性作用，擠壓油膜阻尼器中的油膜會受到擠壓而產(chǎn)生阻尼力，降低系統(tǒng)的振動能量，減小振動的幅度，從而改善轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力特性。在轉(zhuǎn)子經(jīng)過臨界轉(zhuǎn)速時能夠有效地減小轉(zhuǎn)子支承部位的外傳振動，提高轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對于航空發(fā)動機等高性能旋轉(zhuǎn)機械裝備，大量的工程實踐表明，sfd的應(yīng)用能夠有效抑制轉(zhuǎn)子振動量級，提高機械的性能、壽命、結(jié)構(gòu)完整性和可靠性。

3、現(xiàn)有技術(shù)中擠壓油膜阻尼器存在如下的缺點：

4、（1）存在蒸汽穴：在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中，受到軸頸擠壓的油膜區(qū)域會形成正壓區(qū)，而遠(yuǎn)離軸頸的油膜區(qū)域會形成負(fù)壓區(qū)，當(dāng)負(fù)壓區(qū)的滑油低于飽和蒸汽壓力時，滑油發(fā)生氣化形成蒸汽，產(chǎn)生蒸汽氣穴。蒸汽穴會導(dǎo)致油膜破裂，破環(huán)油膜完整性，使阻尼器無法有效工作；并且在蒸汽穴的產(chǎn)生和消失的過程中會對阻尼器產(chǎn)生沖擊，進而縮短設(shè)備的使用壽命。目前，無論是開式擠壓油膜阻尼器還是帶端封的擠壓油膜阻尼器，都不可避免的會產(chǎn)生蒸汽穴。

5、（2）存在空氣吸入：當(dāng)擠壓油膜阻尼器的負(fù)壓區(qū)壓力低于大氣壓力時，空氣會被吸入到滑油中，在滑油中形成大量氣泡，阻礙滑油的流動。當(dāng)擠壓油膜阻尼器中吸入大量空氣時，滑油無法充分循環(huán)，增加了滑油的摩擦，使滑油局部過熱，從而使阻尼器的減振能力下降。

6、（3）在油膜穩(wěn)定性方面：油膜厚度是影響阻尼器減振效果的重要參數(shù)，對于減振需求較大的航空發(fā)動機，單層油膜的減振能力并不能滿足需求；為了增強單層油膜的減振能力，通常會減小油膜的厚度，而油膜厚度過小，雖然帶來更大的阻尼，但是在軸頸進動過程中，油膜受擠壓程度更加劇烈，引起油膜剛度非線性變化，嚴(yán)重時會導(dǎo)致阻尼器的減振失效。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抑制蒸汽穴的多級減振擠壓油膜阻尼器，應(yīng)用于航空發(fā)動機的轉(zhuǎn)子-支承結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，解決擠壓油膜阻尼器中的蒸汽穴問題。

2、本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的，提供一種抑制蒸汽穴的多級減振擠壓油膜阻尼器，包括自內(nèi)圈向外圈依次設(shè)置的軸承、鼠籠彈性支承和金屬襯套，金屬襯套上開有供油孔，所述鼠籠彈性支承外圈固接有環(huán)形的彈性體儲油腔，所述彈性體儲油腔內(nèi)中空設(shè)置且形成第二層油膜，鼠籠彈性支承內(nèi)圈和軸承之間形成第一層油膜，彈性體儲油腔外圈和金屬襯套之間形成第三層油膜，所述第一層油膜和第二層油膜通過開設(shè)在鼠籠彈性支承和彈性體儲油腔內(nèi)圈的內(nèi)側(cè)連通孔組件實現(xiàn)連通，所述第二層油膜和第三層油膜通過開設(shè)在彈性體儲油腔外圈的外側(cè)連通孔組件實現(xiàn)連通。

3、作為優(yōu)化，所述外側(cè)連通孔組件包括設(shè)置在彈性體儲油腔外圈的兩排外圈滲油孔，每排外圈滲油孔沿周向設(shè)置有多個。

4、作為優(yōu)化，所述內(nèi)側(cè)連通孔組件包括設(shè)置在彈性體儲油腔內(nèi)圈的兩排內(nèi)圈滲油孔，每排內(nèi)圈滲油孔沿周向設(shè)置有多個，所述鼠籠彈性支承上開有兩排彈性支承滲油孔，每排彈性支承滲油孔沿周向設(shè)置有多個且與內(nèi)圈滲油孔對應(yīng)。

5、作為優(yōu)化，每排外圈滲油孔沿周向設(shè)置有8個，每排內(nèi)圈滲油孔沿周向設(shè)置有16個，所述外圈滲油孔的直徑大于內(nèi)圈滲油孔的直徑。

6、作為優(yōu)化，所述金屬襯套的端部固接有貼合在軸承端面的封油端蓋，所述封油端蓋內(nèi)側(cè)開有與第一層油膜連通的內(nèi)油槽以及與第三層油膜連通的外油槽，所述封油端蓋內(nèi)側(cè)開有連通內(nèi)油槽和外油槽的連通油路。

7、作為優(yōu)化，所述連通油路設(shè)置有至少兩個且沿周向均布。

8、作為優(yōu)化，所述彈性體儲油腔內(nèi)圈固接有多個梯型榫頭，鼠籠彈性支承外圈開有與梯型榫頭適配的梯型榫槽，所述梯型榫頭自鼠籠彈性支承外端插入梯型榫槽。

9、作為優(yōu)化，所述梯型榫槽的截面積自鼠籠彈性支承外端向內(nèi)逐漸減小，彈性體儲油腔外端與封油端蓋內(nèi)側(cè)貼合。

10、作為優(yōu)化，所述封油端蓋內(nèi)側(cè)通過環(huán)形階梯端面與金屬襯套實現(xiàn)定位。

11、作為優(yōu)化，所述彈性體儲油腔的內(nèi)腔長度大于鼠籠彈性支承的長度。

12、本發(fā)明的有益效果為：

13、（1）傳統(tǒng)擠壓油膜阻尼器只有單層油膜，對于減振需求較大的航空發(fā)動機，單層擠壓油膜阻尼器減振能力達不到需求；同時單層油膜厚度太小，在擠壓程度較大時會引起油膜剛度非線性問題，嚴(yán)重時會使阻尼器的減振失效。

14、本發(fā)明設(shè)計的多級減振擠壓油膜阻尼器有三層油膜區(qū)域，合理地控制每一層油膜的厚度，解決了單層油膜不滿足減振需求，同時油膜厚度太小，油膜剛度非線性嚴(yán)重的問題，使振動響應(yīng)逐級遞減，減振能力更強。

15、（2）傳統(tǒng)擠壓油膜阻尼器存在蒸汽穴的兩相流現(xiàn)象，蒸汽穴會導(dǎo)致油膜破裂，破環(huán)油膜完整性，使阻尼器無法有效工作；并且在蒸汽穴的產(chǎn)生和消失的過程中會對阻尼器產(chǎn)生沖擊，進而縮短設(shè)備的使用壽命。

16、本發(fā)明設(shè)計的彈性體儲油腔既能作為第二層油膜吸收振動能量，同時可以根據(jù)壓力差調(diào)節(jié)第一層油膜的壓力，達到抑制蒸汽穴的目的，使油膜結(jié)構(gòu)完整，提高油膜穩(wěn)定性，延長設(shè)備的使用壽命。

17、（3）傳統(tǒng)的開式擠壓油膜阻尼器空氣吸入現(xiàn)象較為嚴(yán)重，空氣吸入到滑油會形成大量氣泡，阻礙滑油的流動，使滑油無法充分循環(huán)，增加了滑油的摩擦，使滑油局部過熱，從而使阻尼器的減振能力下降。

18、本發(fā)明設(shè)計的封油端蓋能夠?qū)Φ谝缓偷谌龑佑湍みM行密封，使滑油只能從一側(cè)流出，減小了空氣吸入量，增加了油膜的有效工作區(qū)域，提高阻尼器的減振能力。

技術(shù)特征：

1.一種抑制蒸汽穴的多級減振擠壓油膜阻尼器，包括自內(nèi)圈向外圈依次設(shè)置的軸承（10）、鼠籠彈性支承（6）和金屬襯套（9），金屬襯套（9）上開有供油孔（7），其特征在于：所述鼠籠彈性支承（6）外圈固接有環(huán)形的彈性體儲油腔（4），所述彈性體儲油腔（4）內(nèi)中空設(shè)置且形成第二層油膜（2），鼠籠彈性支承（6）內(nèi)圈和軸承（10）之間形成第一層油膜（1），彈性體儲油腔（4）外圈和金屬襯套（9）之間形成第三層油膜（3），所述第一層油膜（1）和第二層油膜（2）通過開設(shè)在鼠籠彈性支承（6）和彈性體儲油腔（4）內(nèi)圈的內(nèi)側(cè)連通孔組件實現(xiàn)連通，所述第二層油膜（2）和第三層油膜（3）通過開設(shè)在彈性體儲油腔（4）外圈的外側(cè)連通孔組件實現(xiàn)連通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制蒸汽穴的多級減振擠壓油膜阻尼器，其特征在于：所述外側(cè)連通孔組件包括設(shè)置在彈性體儲油腔（4）外圈的兩排外圈滲油孔（41），每排外圈滲油孔（41）沿周向設(shè)置有多個。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抑制蒸汽穴的多級減振擠壓油膜阻尼器，其特征在于：所述內(nèi)側(cè)連通孔組件包括設(shè)置在彈性體儲油腔（4）內(nèi)圈的兩排內(nèi)圈滲油孔（42），每排內(nèi)圈滲油孔（42）沿周向設(shè)置有多個，所述鼠籠彈性支承（6）上開有兩排彈性支承滲油孔（62），每排彈性支承滲油孔（62）沿周向設(shè)置有多個且與內(nèi)圈滲油孔（42）對應(yīng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種抑制蒸汽穴的多級減振擠壓油膜阻尼器，其特征在于：每排外圈滲油孔（41）沿周向設(shè)置有8個，每排內(nèi)圈滲油孔（42）沿周向設(shè)置有16個，所述外圈滲油孔（41）的直徑大于內(nèi)圈滲油孔（42）的直徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制蒸汽穴的多級減振擠壓油膜阻尼器，其特征在于：所述金屬襯套（9）的端部固接有貼合在軸承（10）端面的封油端蓋（5），所述封油端蓋（5）內(nèi)側(cè)開有與第一層油膜（1）連通的內(nèi)油槽（52）以及與第三層油膜（3）連通的外油槽（51），所述封油端蓋（5）內(nèi)側(cè)開有連通內(nèi)油槽（52）和外油槽（51）的連通油路（53）。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種抑制蒸汽穴的多級減振擠壓油膜阻尼器，其特征在于：所述連通油路（53）設(shè)置有至少兩個且沿周向均布。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種抑制蒸汽穴的多級減振擠壓油膜阻尼器，其特征在于：所述彈性體儲油腔（4）內(nèi)圈固接有多個梯型榫頭（43），鼠籠彈性支承（6）外圈開有與梯型榫頭（43）適配的梯型榫槽（61），所述梯型榫頭（43）自鼠籠彈性支承（6）外端插入梯型榫槽（61）。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種抑制蒸汽穴的多級減振擠壓油膜阻尼器，其特征在于：所述梯型榫槽（61）的截面積自鼠籠彈性支承（6）外端向內(nèi)逐漸減小，彈性體儲油腔（4）外端與封油端蓋（5）內(nèi)側(cè)貼合。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種抑制蒸汽穴的多級減振擠壓油膜阻尼器，其特征在于：所述封油端蓋（5）內(nèi)側(cè)通過環(huán)形階梯端面與金屬襯套（9）實現(xiàn)定位。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制蒸汽穴的多級減振擠壓油膜阻尼器，其特征在于：所述彈性體儲油腔（4）的內(nèi)腔長度大于鼠籠彈性支承（6）的長度。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種抑制蒸汽穴的多級減振擠壓油膜阻尼器，包括自內(nèi)圈向外圈依次設(shè)置的軸承、鼠籠彈性支承和金屬襯套，金屬襯套上開有供油孔，所述鼠籠彈性支承外圈固接有環(huán)形的彈性體儲油腔，彈性體儲油腔內(nèi)中空設(shè)置且形成第二層油膜，鼠籠彈性支承內(nèi)圈和軸承之間形成第一層油膜，彈性體儲油腔外圈和金屬襯套之間形成第三層油膜，所述第一層油膜和第二層油膜連通，所述第二層油膜和第三層油膜連通，金屬襯套的端部固接有貼合在軸承端面的封油端蓋，所述封油端蓋內(nèi)側(cè)開有與第一層油膜連通的內(nèi)油槽以及與第三層油膜連通的外油槽，所述封油端蓋內(nèi)側(cè)開有連通內(nèi)油槽和外油槽的連通油路，本發(fā)明振動響應(yīng)逐級遞減，減振能力更強，同時達到抑制蒸汽穴的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：周海侖,閆玉奇,尹訓(xùn)彥,張冉
受保護的技術(shù)使用者：沈陽航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15