阅读说明：本技术 一种对称连续型整体式挤压油膜阻尼器 (Symmetrical continuous integral squeeze film damper ) 是由 何立东 闫伟 朱港 于 2019-11-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种对称连续型整体式挤压油膜阻尼器,包括阻尼器主体,所述阻尼器主体与转子通过轴承连接,在所述阻尼器主体上沿所述转子的轴向设置有贯穿所述阻尼器主体的阻尼液膜容置空间；在所述阻尼器主体上还设置有环状槽型的阻尼液存储空间,且所述阻尼液存储空间与所述阻尼液膜容置空间沿所述转子的轴线方向连通。本发明在挤压的作用下,阻尼液膜容置空间中的阻尼液会形成挤压油膜,产生连续稳定的阻尼力。当阻尼液采用磁流变液时,可通过控制阻尼器主体中电磁线圈的电流大小,得到不同大小的阻尼力。(The invention discloses a symmetrical continuous integral squeeze film damper, which comprises a damper main body, wherein the damper main body is connected with a rotor through a bearing; the damper main body is further provided with an annular groove-shaped damping liquid storage space, and the damping liquid storage space is communicated with the damping liquid film accommodating space along the axis direction of the rotor. Under the action of extrusion, the damping liquid in the damping liquid film accommodating space can form an extrusion oil film to generate continuous and stable damping force. When the damping fluid is magnetorheological fluid, different damping forces can be obtained by controlling the current of the electromagnetic coil in the damper main body.)

一种对称连续型整体式挤压油膜阻尼器

技术领域

本发明涉及一种用于改善旋转机械中转子振动的对称连续型整体式挤压油膜阻尼器，可应用于航天航空发动机、重型燃气轮机、汽轮机、涡轮泵等高速旋转机械。

背景技术

随着航天航空发动机、重型燃气轮机、汽轮机、涡轮泵等高速旋转机械的快速发展，运行时存在的振动问题也越来越突出。由于转子存在不平衡、不对中、碰磨等故障，旋转机械在高速旋转时将会出现振动和噪声。如果振动过大且没有进行有效地控制，严重时将会造成机毁人亡，造成巨大的人员伤亡与经济损失。

高速旋转机械振动问题的解决办法一般从以下三个方面考虑：第一，尽量减少转子的不平衡、不对中等故障，减少转子系统中振动能量的输入；第二，通过采用施加阻尼器、增加阻尼密封等方式，增加转子系统的阻尼，利用阻尼力的作用来耗散转子的振动能量；第三，通过改变转子系统的质量、刚度，改变其固有频率，使转子的工作转速远离其临界转速，降低转子系统的振动响应。

旋转机械中常用的阻尼器有弹性环式挤压油膜阻尼器、鼠笼式挤压油膜阻尼器、磁流变液阻尼器等。其中最为常用的鼠笼式挤压油膜阻尼器具有结构简单、安装空间小、减振效果好等优点，被广泛应用于航空发动机中。然而当设计不合理或者出现大负载、突加不平衡等工况下，鼠笼式挤压油膜阻尼器会出现双稳态响应、锁死、非协调进动甚至混沌运动等一系列非线性问题，不但达不到减振效果，还会出现振动变大、跳跃、“过不了临界”等现象。

发明内容

为了解决传统阻尼器存在的上述问题，本发明提出了一种对称连续型整体式挤压油膜阻尼器。针对转子系统中的振动问题，将所设计的阻尼器安装于转子支承处的轴承与轴承座之间，能够有效地降低转子系统的支承刚度，从而降低转子系统的临界转速；另外，阻尼器中挤压油膜区域能够为转子系统提供额外的线性阻尼，耗散转子系统的振动能量，提高转子系统的稳定性，保证转子能够安全、平稳的长期运行。所提出的一种对称连续型整体式挤压油膜阻尼器采用的是“太极”形状的对称连续型结构，该结构具有较低的刚度，能够有效地降低转子系统的临界转速，使转子的工作转速远离临界转速区域，转子运转时能够安全平稳的通过临界转速；同时能够提供连续、稳定的线性阻尼力作用于转子系统，抑制转子系统由于不平衡、不对中、碰磨等常见故障引起的连续振动以及突变工况引起的冲击振动，耗散振动的能量；另外还设有电磁线圈，阻尼器中可采用磁流变液作为阻尼液，可通过控制电磁线圈中的电流大小来改变阻尼器所提供阻尼力的大小，以应对转子系统不同程度的振动情况，从而实现对转子系统振动的主动控制。该阻尼器具有结构简单、减振性能好、实用性好、适用性强等优点，可广泛应用于燃气轮机、汽轮机、涡轮泵等旋转机械中。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下，一种对称连续型整体式挤压油膜阻尼器，包括阻尼器主体，所述阻尼器主体与转子通过轴承连接，在所述阻尼器主体上沿所述转子的轴向设置有贯穿所述阻尼器主体的阻尼液膜容置空间；在所述阻尼器主体上还设置有环状槽型的阻尼液存储空间，且所述阻尼液存储空间与所述阻尼液膜容置空间沿所述转子的轴线方向连通。

所述阻尼液膜容置空间在所述转子的轴线垂直面上的投影为单段或多段圆弧。

所述单段或多段圆弧围绕所述转子的轴线均匀分布。

所述阻尼器主体上设置有对称连续型弹性体，所述对称连续型弹性体在所述轴线垂直面上的投影为中心对称的连续不均匀圆弧结构，该圆弧结构为“太极”形状，该圆弧结构由多段圆弧连接组成。

所述阻尼器主体沿所述转子轴向的端部设置有端盖，所述端盖与所述阻尼器主体共同形成封闭的所述阻尼液存储空间，用于储存足够的阻尼液。

所述端盖与所述阻尼器主体之间设置有弹性密封件。

所述阻尼器主体设置有电磁线圈。

所述阻尼液采用润滑油、二甲基硅油或磁流变液等。

本发明的技术效果：

本发明是一种对称连续型整体式挤压油膜阻尼器，阻尼器主体设置有阻尼液膜容置空间，并沿转子的轴向贯穿阻尼器主体。在阻尼器主体上还设置有储存阻尼液的阻尼液存储空间，且该空间与阻尼液膜容置空间沿转子轴线方向连通，实现了为阻尼液膜容置空间提供连续的阻尼液，无须复杂的阻尼液供应系统。在挤压的作用下，阻尼液膜容置空间中的阻尼液会形成挤压油膜，产生连续稳定的阻尼力。当阻尼液采用磁流变液时，可通过控制阻尼器主体中电磁线圈的电流大小，得到不同大小的阻尼力。

附图说明

图1为本发明对称连续型整体式挤压油膜阻尼器实施例的结构示意图。

图2为本发明对称连续型整体式挤压油膜阻尼器实施例从轴向视角的示意图。

图中标识说明如下：

101、阻尼器主体；102、弹性密封件；103、端盖；104、轴承；105、转子；106、轴承座；107、电磁线圈；108、阻尼液存储空间；109、阻尼液膜容置空间；201、对称连续型弹性体；

具体实施方式

以下将结合附图中实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，对称连续型整体式挤压油膜阻尼器包括阻尼器主体101。阻尼器主体101与转子105通过轴承104连接起来，并固定在轴承座106上。转子105为旋转机械中类似于转轴的旋转体，在高速旋转过程中会因不对中、不平衡、碰磨等故障产生剧烈的振动。阻尼器主体101设置有阻尼液膜容置空间109，并沿转子105的轴向贯穿阻尼器主体101。阻尼液膜容置空间109具有容纳阻尼液的作用，使阻尼液在该空间内形成膜的状态。转子105高速旋转时产生的振动能量通过轴承104传递到阻尼器主体101，受到挤压的作用阻尼液膜容置空间109内的阻尼液膜将会形成挤压油膜，产生的阻尼力吸收振动能量，从而达到减振的目的。在阻尼器主体101上还设置有阻尼液存储空间108，位于阻尼器主体101沿转子105轴向的一侧或者两侧，用于储存所需的阻尼液。阻尼液存储空间108是由阻尼器主体101、弹性密封件102和端盖103共同组成的密闭空间，且阻尼液存储空间108沿转子105轴向与阻尼液膜容置空间109相连通，从而实现为阻尼液膜容置空间109提供足够的阻尼液，使阻尼液膜容置空间109中能够形成连续稳定的阻尼液膜，以保证阻尼器主体101具有良好的减振效果。

图2为阻尼器主体101的端面视图(即为沿转子105轴线方向的视图)。结合图1与图2可以看出阻尼液存储空间108为环状槽型结构。图2中主阻尼液膜容置空间201和副阻尼液膜容置空间202的总和即为上述中的阻尼液膜容置空间109，且阻尼液膜容置空间109沿转子105轴线方向贯穿阻尼器主体101。可以看出在该视图中主阻尼液膜容置空间201和副阻尼液膜容置空间202均为弧形，其中主阻尼液膜容置空间201是以转子105的轴线在该平面的投影点为圆心的圆弧，副阻尼液膜容置空间202是由多段圆弧组成的太极形状，且主阻尼液膜容置空间201和副阻尼液膜容置空间202均围绕转子105轴心线均匀分布。副阻尼液膜容置空间202中的多段圆弧将所在位置的实心阻尼器主体101分割成连续的多段圆弧实体，从而形成对称连续型弹性体203。为了适应不同的工况，可以通过改变主阻尼液膜容置空间201和副阻尼液膜容置空间202的几何尺寸以获得不同大小的阻尼力，改变对称连续型弹性体203的几何尺寸、位置分布等参数以获得不同大小的刚度。

以下将对本发明的上述实施例的工作过程进行简要说明。

当转子105存在不平衡、碰磨等故障时，由于阻尼器主体101中的对称连续型弹性体203具有较低的刚度，使得阻尼器主体101成为弹性支承，降低了转子105的临界转速，同时高速旋转的转子105产生剧烈的振动将会通过轴承104传递给阻尼器主体101，通过挤压作用使得阻尼液膜容置空间109中的阻尼液膜产生挤压油膜效应，从而产生阻尼力用以吸收转子105振动产生的能量，达到减振的目的。

另外，由于磁流变液能够在磁场作用下改变自身的某些物理属性，例如粘度。若将磁流变液用于阻尼器主体101的阻尼液，可根据转子105振动情况，通过控制电磁线圈107中的电流大小，以获得所需粘度的磁流变液(阻尼液)用以产生挤压油膜效应，从而提供适当的阻尼力用以吸收转子105的振动能量，实现对转子105振动的主动控制。

在上述过程中，阻尼液存储空间108中储存着足够的阻尼液，持续为阻尼液膜容置空间109提供所需的阻尼液，使得阻尼液膜容置空间109内的阻尼液膜得以持续保持。同时，阻尼器主体101、弹性密封件102与端盖103共同组成了封闭的阻尼液存储空间108，使得阻尼液存储空间108中的阻尼液既不会发生泄漏，又能保持一定的压力。

需要注意的是，上述仅为本发明的较佳实施例，并不能以此限制本发明的专利保护范围。凡是在本发明的基础和原则上进行改进、修改和等效变化或等同替换，或直接或间接应用于其他相关技术领域，均应包含于本发明的保护范围内。