專利名稱：一種彈性環(huán)以及應用該彈性環(huán)的一體式彈性環(huán)阻尼器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高速轉子系統(tǒng)的彈性阻尼支承裝置，特別是一種彈性環(huán)以及應用該彈性環(huán)的一體式彈性環(huán)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(fā)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(tǒng)(例如各種動力機械，包括航空渦扇發(fā)動機，沖壓式發(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(huán)節(jié)，滿足轉子系統(tǒng)高速運行時的剛度和阻尼要求，以有效控制轉子系統(tǒng)的振動、提高轉子系統(tǒng)的穩(wěn)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(tǒng)提供了足夠的剛度和阻尼，從而保證了轉子系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。但是，滑動軸承轉子系統(tǒng)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(tài)。(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(tǒng)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)，有可能會發(fā)生雙穩(wěn)態(tài)跳躍、鎖死和非協(xié)調進動等嚴重的有害現(xiàn)象，憑此加大轉子系統(tǒng)的振動。因此，后來俄羅斯學者率先提出一種彈性環(huán)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(jié)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(tǒng)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(huán)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(tǒng)設計變得非常復雜。

發(fā)明內容
為了解決以上技術問題，本發(fā)明提供一種結構簡單、制造快速、裝拆便捷的彈性環(huán)以及應用該彈性環(huán)的一體式彈性環(huán)阻尼器。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種彈性環(huán)，該彈性環(huán)為兩端開放且中空的圓筒狀結構，在該彈性環(huán)的外壁和內壁分別設置有沿彈性環(huán)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(huán)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(fā)明的優(yōu)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(fā)明的優(yōu)選實施例，所述每一個外凸臺或者每一個內凸臺沿彈性環(huán)的軸向連續(xù)延伸或者在彈性環(huán)的軸向斷開成至少兩截；作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述彈性環(huán)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(fā)明還提供了一種一體式彈性環(huán)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(huán)，安裝在滾動軸承和軸承室內壁之間，該彈性環(huán)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(huán)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(huán)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(huán)加內外腔油膜支承到軸承室。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在所述彈性體上開設有阻尼調節(jié)孔，該阻尼調節(jié)孔連通內油腔和外油腔；作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在所述外凸臺和內凸臺之間且沿徑向設置有過油孔， 所述滾動軸承在與過油孔相應的位置設置有噴油孔，潤滑油依次通過過油孔和噴油孔為軸承提供潤滑作用；作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述進油噴嘴的中心開設有供潤滑油流通的盲孔，在該盲孔的兩側分別開設有第一出油孔和第二出油孔，所述殼體上設置有分別與上述第一出油孔和第二出油孔相通的第一滑油通道和第二滑油通道，潤滑油經由上述盲孔分別進入第一滑油通道和第二滑油通道，最后通過彈性環(huán)的過油孔和軸承的噴油孔為軸承提供潤滑作用；作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述彈性環(huán)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；所述滾動軸承和殼體分別在與上述第一定位銷孔和第一回油孔相對應的位置設置有第二定位銷孔和第二回油孔，以及第三定位銷孔和第三回油孔，所述彈性環(huán)和滾動軸承通過進油噴嘴的銷柱依次穿過第三定位銷孔、第一定位銷孔和第二定位銷孔而實現(xiàn)徑向定位；作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述彈性環(huán)的軸向長度不小于轉子兩支承滾動軸承的外側尺寸；所述外凸臺和內凸臺的軸向長度大于等于支承滾動軸承寬度。本發(fā)明彈性環(huán)以及應用該彈性環(huán)的一體式彈性環(huán)阻尼器至少具有以下優(yōu)點本發(fā)明轉子投入工作并旋轉起來之后，在動態(tài)力的作用下，軸徑偏離中心擠壓一體化彈性環(huán)，處在內外油腔內的潤滑油膜受到擠壓而形成擠壓壓力油膜，為支承系統(tǒng)提供適當?shù)膭偠群妥枘幔浑S著動態(tài)力的增大，擠壓油膜壓力也會升高，擠壓油膜的剛度和阻尼亦隨之升高。反之亦然。這種流固耦合作用改善了油膜壓力場的分布和大小，也改善了油膜剛度的高度非線性，擴大了油膜剛度的線性區(qū)域，并獲得相對更大的油膜阻尼。同時，彈性環(huán)凸臺形成的小空腔，相當于降低油膜壓力的卸荷腔，有利于降低油膜壓力的非線性增長，從而改善油膜力特性，適應更大的不平衡量。


圖1是本發(fā)明彈性環(huán)的立體結構示意圖；圖2是圖1的彈性環(huán)裝入滾動軸承后的裝配示意圖；圖3是圖1的彈性環(huán)裝入另一種滾動軸承后的裝配示意圖；圖4是進油噴嘴的結構示意圖；圖5是殼體和軸承室的結構示意圖；圖6是本發(fā)明彈性環(huán)、滾動軸承和殼體組裝在一起后的結構示意圖；圖7是本發(fā)明一體式彈性環(huán)阻尼器的總體組裝示意圖；圖8是本發(fā)明一體式彈性環(huán)阻尼器的軸向示意圖。其中，元件標號與其對應名稱的對應關系如下
權利要求
1.一種彈性環(huán)，其特征在于該彈性環(huán)(37)為兩端開放且中空的圓筒狀結構，在該彈性環(huán)(37)的外壁和內壁分別設置有沿彈性環(huán)(37)軸向延伸并分別朝外和朝內突出的外凸臺⑶和內凸臺(1)，所述外凸臺(3)和內凸臺⑴分別在彈性環(huán)(37)的外壁和內壁沿圓周方向均勻分布，所述外凸臺(3)和內凸臺(1)交錯排列。
2.如權利要求1所述的彈性環(huán)，其特征在于所述每一個外凸臺(3)設置在相鄰的兩個的內凸臺(1)之間，每一個內凸臺(1)設置在相鄰的兩個外凸臺(3)之間。
3.如權利要求1或2所述的彈性環(huán)，其特征在于所述每一個外凸臺(3)或者每一個內凸臺(1)沿彈性環(huán)的軸向連續(xù)延伸或者在彈性環(huán)的軸向斷開成至少兩截。
4.如權利要求1所述的彈性環(huán)，其特征在于所述彈性環(huán)(37)進一步設置有同軸且位置相差180度的第一定位銷孔(7)和第一回油孔(10)。
5.一種一體式彈性環(huán)阻尼器，其特征在于該一體式彈性環(huán)阻尼器包括殼體，設有軸承室09)；滾動軸承(36)，安裝在殼體的軸承室09)內；進油噴嘴(38)，為滾動軸承提供潤滑作用；以及彈性環(huán)(37)，安裝在滾動軸承(36)和軸承室09)內壁之間，該彈性環(huán)(37)的外壁沿軸向設置有與軸承室09)的內壁接觸的外凸臺(3)，該彈性環(huán)的內壁沿軸向設置有與滾動軸承的外圈接觸的內凸臺(1)，所述外凸臺(3)和內凸臺(1)交錯設置，所述內凸臺(1)和外凸臺⑶之間的弧形連接體形成彈性體，這樣，內凸臺(1)、彈性體O)、內凸臺⑴和滾動軸承的外圈(13)圍成內油腔⑵；所述外凸臺(3)、彈性體⑵、外凸臺(3)和軸承室09) 的內壁圍成外油腔(Q)，當內油腔(P)和外油腔(Q)沒有油膜存在時，滾動軸承(36)通過一體化的彈性環(huán)(37)支承到軸承室( )，當內油腔(P)和外油腔(Q)有油膜存在時，滾動軸承(36)通過一體化的彈性環(huán)(37)加內外腔油膜支承到軸承室09)。
6.如權利要求5所述的一體式彈性環(huán)阻尼器，其特征在于在所述彈性體上開設有阻尼調節(jié)孔，該阻尼調節(jié)孔連通內油腔(P)和外油腔⑴)。
7.如權利要求5所述的一體式彈性環(huán)阻尼器，其特征在于在所述外凸臺(3)和內凸臺(1)之間且沿徑向設置有過油孔(8)，所述滾動軸承在與過油孔(8)相應的位置設置有噴油孔(18)，潤滑油依次通過過油孔⑶和噴油孔(18)為軸承提供潤滑作用。
8.如權利要求7所述的一體式彈性環(huán)阻尼器，其特征在于所述進油噴嘴(38)的中心開設有供潤滑油流通的盲孔(25)，在該盲孔0 的兩側分別開設有第一出油孔06)和第二出油孔(27)，所述殼體上設置有分別與上述第一出油孔06)和第二出油孔(XT)相通的第一滑油通道(30)和第二滑油通道(32)，潤滑油經由上述盲孔分別進入第一滑油通道 (30)和第二滑油通道(32)，最后通過彈性環(huán)(37)的過油孔(8)和軸承的噴油孔(18)為軸承提供潤滑作用。
9.如權利要求5所述的一體式彈性環(huán)阻尼器，其特征在于所述彈性環(huán)(37)進一步設置有同軸且位置相差180度的第一定位銷孔(7)和第一回油孔(10)；所述滾動軸承(36)和殼體分別在與上述第一定位銷孔(7)和第一回油孔(10)相對應的位置設置有第二定位銷孔(16)和第二回油孔(17)，以及第三定位銷孔(31)和第三回油孔(33)，所述彈性環(huán)(37) 和滾動軸承(36)通過進油噴嘴的銷柱依次穿過第三定位銷孔(31)、第一定位銷孔(7)和第二定位銷孔(16)而實現(xiàn)徑向定位。
10.如權利要求5所述的一體式彈性環(huán)阻尼器，其特征在于所述彈性環(huán)的軸向長度不小于轉子兩支承滾動軸承的外側尺寸；所述外凸臺和內凸臺的軸向長度大于等于支承滾動軸承寬度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種彈性環(huán)以及應用該彈性環(huán)的一體式彈性環(huán)阻尼器，包括設有軸承室的殼體、安裝在軸承室內的滾動軸承、為滾動軸承提供潤滑作用的進油噴嘴、以及安裝在滾動軸承和軸承室內壁之間的彈性環(huán)，該彈性環(huán)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(huán)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，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(huán)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(huán)加內外腔油膜支承到軸承室。
文檔編號F16C27/04GK102338158SQ20111027369
公開日2012年2月1日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權日2011年9月15日
發(fā)明者何洪, 王世琥, 田中梁, 趙新軍 申請人:中國兵器工業(yè)集團第七○研究所, 西安交通大學