一种具有冷却结构的球轴承的供回油系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有冷却结构的球轴承的供回油系统，包括沿着轴向设置的低压转子轴、静子支架、球轴承安装件和球轴承；静子支架上安装有输油管道、L型分油器和轴承腔密封件，L型分油器和球轴承之间设置有滑油管道。本发明专利技术的具有冷却结构的球轴承的供回油系统，采用输油管道、L型分油器的油箱和滑油管道将冷却润滑油传入环形冷却流道中，能够实现对球轴承外环的冷却润滑；采用输油管道、L型分油器的油箱、喷嘴管道和喷嘴，配合输油通道、收油环和内环供油孔，能够实现对球轴承内环、保持架和滚珠的冷却润滑。本发明专利技术能够在保证结构紧凑的情况下，有效控制轴承结构温度，同时降低了轴承流体粘滞摩擦损失，即实现了轴承内部的高效冷却。却。却。

【技术实现步骤摘要】
一种具有冷却结构的球轴承的供回油系统


[0001]本专利技术属于航空发动机领域，涉及发动机轴承冷却，具体涉及一种具有冷却结构的球轴承的供回油系统。

技术介绍

[0002]在航空发动机工作时，压气机(或风扇)转子与涡轮转子上承受着各种负荷，如气体轴向力、重力、惯性力及惯性力矩等。这些负荷需要通过轴承及支承构件传递到发动机壳体上，最后由机匣通过发动机的安装节传递到飞机构件上。由此可见，轴承是航空发动机转子支承结构的核心，对保证压气机、涡轮等转子部件功能的实现、以及发动机的稳定可靠运转和整体性能等有着决定性影响。在发动机运行过程中，高速滚动的轴承会产生大量的热，如果不能有效地对轴承进行冷却润滑，极易导致轴承局部出现较大的热应力并造成滑油的过度消耗，严重的甚至会引起轴承的整体爆裂，从而对发动机性能及可靠性产生危害。因此，必须对轴承进行有效冷却，同时配置相应的供回油系统。
[0003]目前，现有的轴承冷却方式已从传统的单一喷射润滑发展为环下润滑或环下/喷射组合润滑。其中，环下润滑是将滑油通过轴承内环供油孔送入轴承内部的一种润滑方式，相较于喷射润滑，环下润滑具有更好的润滑和冷却效果。但这，环下润滑和喷射润滑都会造成滑油液体在轴承空腔内的大规模滞留，当滚动体在这种油液环境中高速运转时，会产生显著的流体粘滞摩擦损耗，反而导致轴承产热量增大，使冷却换热负载加剧。随着新型发动机高进气温度、高涡轮前燃气温度的发展，轴承所面临的超高温和气体环境已严重超出当前的承受能力；同时，变循环发动机的多变工况、推重比的提升、转子振动的控制等，需要发展变革性的新型轴承结构及冷却方案。
[0004]针对上述现状，德国MTU发动机公司的Flouros博士研究了一种“外环单独冷却技术”，该技术通过环下供油孔进入轴承的滑油主要用于满足内环及滚动体的冷却润滑，外环冷却则由包围在外环外围的供油通道完成，这部分滑油不进入轴承内部，因此可以适当降低进入轴承内部的滑油流量，从而减少轴承的流体粘滞摩擦损失。但是，该技术的缺陷是：环下润滑的内环供油孔为直通道，外环单独冷却的滑油槽布置在外环外围表面，导致轴承结构温度无法得到有效控制，同时轴承流体粘滞摩擦损失较高，即冷却润滑效果不够理想。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种具有冷却结构的球轴承的供回油系统，解决现有技术中轴承冷却润滑效果不够理想的技术问题。
[0006]本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0007]一种具有冷却结构的球轴承的供回油系统，包括沿着轴向设置的低压转子轴，低压转子轴外同轴设置有静子支架；所述的低压转子轴外固定安装有球轴承安装件，球轴承安装件外固定安装有球轴承的径向内侧，球轴承的径向外侧固定安装在静子支架轴向前侧的内壁上；
[0008]所述的静子支架轴向后侧的内壁上安装有输油管道，所述的输油管道的一端与L型分油器相连通，输油管道的另一端为外部循环油泵连接端；所述的L型分油器还与滑油管道的一端相连通，滑油管道的另一端与球轴承相连通；L型分油器安装在输油管道与球轴承之间的静子支架的内壁上；
[0009]所述的静子支架的轴向前端上固定安装有轴承腔密封件的径向外侧，轴承腔密封件的径向内侧固定安装在球轴承安装件上；所述的球轴承安装件、球轴承与轴承腔密封件之间的空间为集油腔；
[0010]所述的L型分油器包括顶端固定安装在静子支架内壁上的油箱，油箱与输油管道和滑油管道均相连通；油箱的底端设置有喷嘴管道的顶端，喷嘴管道的底端设置有喷嘴；
[0011]所述的球轴承包括固定安装在球轴承安装件外的球轴承内环，球轴承内环外同轴设置有保持架，保持架外同轴设置球轴承外环，所述的球轴承外环固定安装在静子支架轴向前侧的内壁上；所述的保持架上安装有多个滚珠，多个滚珠沿着保持架的周向布设；
[0012]所述的球轴承内环上开设有内环供油孔，所述的内环供油孔贯通球轴承内环，且所述的内环供油孔与滚珠所在的滚珠腔相连通供油，所述的滚珠腔位于球轴承内环和球轴承外环之间；内环供油孔与输油通道的一端相连通，所述的输油通道开设在球轴承安装件的轴向后端内；输油通道另一端与收油环的一侧相连通，所述的收油环设置在球轴承安装件的轴向后端上，收油环的另一侧靠近喷嘴；
[0013]所述的球轴承外环的内部设置有多条环形冷却流道，所述的球轴承外环上设置有上连接通道和下连接通道；所述的上连接通道的一端与环形冷却流道相连通，上连接通道的另一端的冷却润滑油入口与油箱相连通；所述的下连接通道的一端的冷却润滑油出口与集油腔相连通，下连接通道的另一端与环形冷却流道相连通。
[0014]本专利技术还具有如下技术特征：
[0015]具体的，所述的环形冷却流道的截面为椭圆形截面，且椭圆形截面的长轴沿着径向设置；
[0016]所述的多条环形冷却流道中包括一个第一环形冷却流道，第一环形冷却流道的椭圆形截面的长轴位于球轴承外环的垂直于轴向的中分面内；
[0017]第一环形冷却流道的椭圆形截面的长轴a1与其一侧相邻的环形冷却流道的椭圆形截面的长轴之间的夹角为α，第一环形冷却流道的椭圆形截面的长轴a1与其另一侧相邻的环形冷却流道的椭圆形截面的长轴之间的夹角为β；
[0018]以滚珠球心O为圆心，位于第一环形冷却流道一侧的环形冷却流道之间以圆心角α均匀布设，位于第一环形冷却流道另一侧的环形冷却流道之间以圆心角β均匀布设。
[0019]优选的，所述的圆心角α为12
°
，所述的圆心角β为15
°
；所述的环形冷却流道的椭圆形截面的长轴的长轴与短轴之比为2.65:1。
[0020]优选的，所述的第一环形冷却流道的一侧依次为第二环形冷却流道、第三环形冷却流道和第四环形冷却流道，第一环形冷却流道的另一侧依次为第五环形冷却流道和第六环形冷却流道；所述的第六环形冷却流道靠近L型分油器；
[0021]所述的第一环形冷却流道的截面长轴a1、第二环形冷却流道的截面长轴a2、第三环形冷却流道的截面长轴a3、第四环形冷却流道的截面长轴a4、第五环形冷却流道的截面长轴a5和第六环形冷却流道的截面长轴a6之比为40:44:57:81:46:68。
[0022]优选的，所述的球轴承外环内凹处为圆弧形结构，球轴承外环内凹处到滚珠球心O的距离为R1；与所述的环形冷却流道的截面底端相切的圆弧为λ，圆弧λ的半径为R2；所述的R1与R2之比为6:7。
[0023]优选的，所述的第一环形冷却流道的截面长轴a1与球轴承外环的宽度m之比为2:15；所述的球轴承外环的宽度m、球轴承外环的厚度n、球轴承外环的外直径与球轴承外环的内直径之比为15:6:65:53。
[0024]优选的，所述的球轴承外环的厚度为n，所述的冷却润滑油入口和冷却润滑油出口的中心轴线距离所述的球轴承外环的径向外壁和内壁的距离相等，均为二分之一n；所述的冷却润滑油入口的内直径d、冷却润滑油出口的内直径d与第一环形冷却流道的椭圆形截面的长轴a1之比为1:1:2。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有冷却结构的球轴承的供回油系统，包括沿着轴向设置的低压转子轴(1)，低压转子轴(1)外同轴设置有静子支架(2)，其特征在于，所述的低压转子轴(1)外固定安装有球轴承安装件(3)，球轴承安装件(3)外固定安装有球轴承(4)的径向内侧，球轴承(4)的径向外侧固定安装在静子支架(2)轴向前侧的内壁上；所述的静子支架(2)轴向后侧的内壁上安装有输油管道(5)，所述的输油管道(5)的一端与L型分油器(6)相连通，输油管道(5)的另一端为外部循环油泵连接端；所述的L型分油器(6)还与滑油管道(7)的一端相连通，滑油管道(7)的另一端与球轴承(4)相连通；L型分油器(6)安装在输油管道(5)与球轴承(4)之间的静子支架(2)的内壁上；所述的静子支架(2)的轴向前端上固定安装有轴承腔密封件(8)的径向外侧，轴承腔密封件(8)的径向内侧固定安装在球轴承安装件(3)上；所述的球轴承安装件(3)、球轴承(4)与轴承腔密封件(8)之间的空间为集油腔(9)；所述的L型分油器(6)包括顶端固定安装在静子支架(2)内壁上的油箱(601)，油箱(601)与输油管道(5)和滑油管道(7)均相连通；油箱(601)的底端设置有喷嘴管道(602)的顶端，喷嘴管道(602)的底端设置有喷嘴(603)；所述的球轴承(4)包括固定安装在球轴承安装件(3)外的球轴承内环(401)，球轴承内环(401)外同轴设置有保持架(402)，保持架(402)外同轴设置球轴承外环(403)，所述的球轴承外环(403)固定安装在静子支架(2)轴向前侧的内壁上；所述的保持架(402)上安装有多个滚珠(404)，多个滚珠(404)沿着保持架(402)的周向布设；所述的球轴承内环(401)上开设有内环供油孔(405)，所述的内环供油孔(405)贯通球轴承内环(401)，且所述的内环供油孔(405)与滚珠(404)所在的滚珠腔相连通供油，所述的滚珠腔位于球轴承内环(401)和球轴承外环(403)之间；内环供油孔(405)与输油通道(10)的一端相连通，所述的输油通道(10)开设在球轴承安装件(3)的轴向后端内；输油通道(10)另一端与收油环(11)的一侧相连通，所述的收油环(11)设置在球轴承安装件(3)的轴向后端上，收油环(11)的另一侧靠近喷嘴(603)；所述的球轴承外环(403)的内部设置有多条环形冷却流道(406)，所述的球轴承外环(403)上设置有上连接通道(407)和下连接通道(408)；所述的上连接通道(407)的一端与环形冷却流道(406)相连通，上连接通道(407)的另一端的冷却润滑油入口与油箱(601)相连通；所述的下连接通道(408)的一端的冷却润滑油出口与集油腔(9)相连通，下连接通道(408)的另一端与环形冷却流道(406)相连通。2.如权利要求1所述的具有冷却结构的球轴承的供回油系统，其特征在于，所述的环形冷却流道(406)的截面为椭圆形截面，且椭圆形截面的长轴沿着径向设置；所述的多条环形冷却流道(406)中包括一个第一环形冷却流道(40601)，第一环形冷却流道(40601)的椭圆形截面的长轴位于球轴承外环(403)的垂直于轴向的中分面内；第一环形冷却流道(40601)的椭圆形截面的长轴a1与其一侧相邻的环形冷却流道(406)的椭圆形截面的长轴之间的夹角为α，第一环形冷却流道(40601)的椭圆形截面的长轴a1与其另一侧相邻的环形冷却流道(406)的椭圆形截面的长轴之间的夹角为β；以滚珠(404)球心O为圆心，位于第一环形冷却流道(...

【专利技术属性】
技术研发人员：高文君，李满嫄，章心怡，陆娅君，胡剑平，朱鹏飞，刘振刚，吕亚国，张丽芬，刘振侠，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：