本发明专利技术涉及一种使用整体式丝线网阻尼器的自适应混合气体轴颈轴承，自适应混合气体轴颈轴承（１０）包括自适应混合轴承衬垫（１２），其具有流体静力凹部（２２）和用于向轴承（１０）提供加压气体流的毛细管节流器（２８）。轴承（１０）还包括内圈（３２），外圈（３４），以及阻尼器桥（３６）。在阻尼器桥（３６）的每一侧形成阻尼器腔（４２）。整体式丝线网阻尼器（６２）定位于阻尼器腔（４２）中。整体式对中弹簧（４６，４８）位于内圈和外圈（３２，３４）之间，以便为轴承衬垫（１２）提供径向和转动自适应性。这种无油轴承设计解决现有自适应空气箔片轴承设计中的低阻尼和低负荷能力特性，同时保留了对转子几何形状变化的自适应性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术大致地涉及一种轴承，且尤其地，涉及一种使用整体式丝线网阻尼器 (integral wire mesh dampers)的自适应气体车由承(compliantgas bearing)。
技术介绍
高速设备，例如航空引擎涡轮机械，以及航改应用，例如蒸汽涡轮、燃气涡轮和压 縮机等，在达到设计运行速度之前必须穿越过若干个固有频率(natural frequencies)或 临界速率。当系统在其固有频率或临界速率下运行时，系统/转子振动振幅变大。这些来 源于转子不平衡的振动可能是破坏性的或者甚至是灾难性的(如果其得不到充分的抑制 的话)。具有足够的阻尼特性的轴承会限制或减弱同步振动，以容许设备安全地通过临界速 率。此外，良好的轴承阻尼通过抑制转子固有频率的次同步激励而有助于高速下的转子动 态稳定性。 流体膜或油膜轴颈轴承已自长久以来被用于抑制(dampen)由涡轮机械所产生的 振动。航空燃气涡轮引擎和工业离心式压縮机中的转子通常使用基于油(oil-based)的挤 压膜阻尼轴承(其由鼠笼对中弹簧所支撑)以控制振动振幅。在流体膜轴承中，薄的流体 膜在旋转的轴颈面和固定的轴承面之间形成缓冲，并抑制了来自转子的振动。在挤压膜阻 尼轴承中，液体形式的流体(通常是油)的薄膜被两个不旋转的柱面所挤压。 一个面是固 定的，而另一个面由对中弹簧结构所定位并随转子的运动作轨道式运动。轨道式转子运动 所造成的流体膜的挤压通过轴承支撑而抑制了转子振动。 最简单的挤压膜阻尼轴承设计不包括对中弹簧。滚动元件轴承的外环或流体膜轴 承情况下的外轴瓦被容许在轴承外直径和壳体内直径之间的余隙空间中进行压挤和浮动。 这种设计配置中机械对中弹簧的缺失意味着在起动时阻尼器轴颈将降至最低点(bottomed out)。随着速度增加和轴开始旋转，阻尼器的轴颈(轴瓦外表面)将升起。挤压膜阻尼器 中的油膜并不像传统的流体膜轴承那样产生直接刚度(directstiffness)。然而，阻尼器的 确显现了有直接刚度特征的性状(directstiffness-like behavior)。这种直接刚度归因 于交叉耦合的阻尼系数，其呈现出有刚度特征的(弹簧)特性。 非居中阻尼器是最为非线性的挤压膜阻尼器设计中的一种。这种非线性性状归因 于两种基本机制。这两种非线性机制的第一种归因于交叉耦合的阻尼系数所产生的非线性 特性。而这种类型的阻尼器所体现的非线性性状的第二根源来自于阻尼器轴颈降至最低点 的直接后果。 在挤压膜阻尼器中提供对中弹簧的最简单的方法是通过弹性体O形环的使用。这 种设计的优势源于其简单性、易于制造、以及将阻尼器并入到小的封套中的能力。这种设计 的某些缺点归因于利用弹性体可获得的刚度的有限范围。在弹性材料中，由于材料差异以 及温度和时间对其属性的影响等原因，要以良好的肯定度来预测刚度是较为困难的。此外， O形环设计容易受到蠕变的影响，导致阻尼器触底，其如上所述，可能导致双线性的弹簧性 状。3 最普遍地被使用的挤压膜阻尼器设计，尤其航空引擎中最普遍地被使用的挤压膜 阻尼器设计，是鼠笼支撑式阻尼器。这种设计所不可避免的独特特点在于所需要的相对较 大的轴向空间(与阻尼器长度相比)。这是这种阻尼器设计的主要缺陷的其中一种。形成 用于阻尼器的对中弹簧的鼠笼常常需要相当于阻尼器本身的三倍到四倍那么多的轴向空 间。 在余隙空间中将轴颈对中和装配鼠笼弹簧都需要专门的工具和技巧。鼠笼弹簧还 使阻尼器端部密封设计和装配变复杂。使弹簧组件偏置(offset)以补偿由于轴的重量而 引起的重力载荷也是非常困难的。在阻尼器轴颈和壳体之间保持平行性则是增加该设计的 不确定性和复杂性的另一因素。 另一基于油的挤压膜阻尼器设计包括整体式阻尼器对中弹簧。在这种设计中，悬 臂式支撑肋条连同它们在两端处所支承的区段(sector)，形成对中弹簧元件。在区段和外 环之间小的间隙形成了挤压膜阻尼器余隙空间。与鼠笼弹簧设计不同，整体式阻尼器对中 弹簧设计并不占用任何超出轴承所占用的现存长度的额外的轴向空间。完整组件可包含任 意数量的区段，这依赖于针对具体应用的阻尼、所需的刚度以及负荷。金属丝电火花机床 (EDM)提供了一种优良的方法，通过这种方法可以非常高的精度和可重复性获得所需的间 隙而同时保持阻尼器轴颈和壳体之间的精良的平行性。 尽管这些挤压膜轴承结构提供了这些优势，但是，油润滑的轴承导致了较高的成 本和维护工作量以及与油的泄漏、过滤和导管相关的可靠性问题。油润滑轴承的这些缺陷 以及其它缺陷已促使工业界设法研制自适应空气箔片轴承(air foil bearing)。然而，当 前的空气箔片工艺主要局限于小型轻量转子和机器，即飞机上的空气循环机(ACM)。因而， 虽然将空气轴承引入到飞机中的好处是很好理解的，但是必须克服极大的技术挑战，以研 制合乎实际的设计。这些挑战包括研制带有显著地高于当前空气箔片轴承技术的负荷能力 和阻尼的气体轴承。
技术实现思路
简单地说， 一种自适应混合气体轴颈轴承包括多个自适应混合轴承衬垫；内圈 (其与该多个轴承衬垫相邻)，外圈，以及径向且同心地置于该内圈和外圈之间的阻尼器 桥，该阻尼器桥具有这样的轴向长度，该轴向长度小于该多个轴承衬垫和外圈的轴向长度， 从而在阻尼器桥的每一侧形成阻尼器腔；以及，位于阻尼器腔(其在阻尼器桥各侧处)中的 整体式丝线网阻尼器。 在本专利技术的另一方面，一种自适应混合气体轴颈轴承包括多个自适应混合轴承衬 垫，至少一个轴承衬垫包括流体静力凹部和用于提供加压气体流的毛细管节流器；以及与该多个轴承衬垫相邻的内圈，外圈和径向且同心地置于内圈和外圈之间的阻尼器桥，阻尼 器桥具有比该多个轴承衬垫和外圈的轴向长度更小的轴向长度，从而在阻尼器桥的每一侧 均形成阻尼器腔。 在本专利技术的又一方面， 一种自适应混合气体轴颈轴承包括多个自适应混合轴承衬 垫，至少一个轴承衬垫包括流体静力凹部和用于提供加压气体流的毛细管节流器；与该多个轴承衬垫相邻的内圈，外圈，以及径向地且同心地置于该内圈和外圈之间的阻尼器桥，该 阻尼器桥具有比该多个轴承衬垫及外圈的轴向长度更小的轴向长度，从而在阻尼器桥的每4一侧形成阻尼器腔；位于在阻尼器桥每一侧处的阻尼器腔中的整体式丝线网阻尼器；以及 多个位于该内圈和外圈之间的整体式对中弹簧。附图说明 当参照附图阅读以下详细说明时，将更好地理解本专利技术的这些特征、方面和优势 以及其它特征、方面和优势，附图中相似的参考标号表示遍及附图的相似的部件，其中 图1是根据本专利技术一个实施例的自适应混合气体轴颈轴承组件的局部截面透视 图。 图2是图1的自适应混合气体轴颈轴承体(bearing housing)的端视图。 图3是沿着图2的剖面线3-3剖切的自适应混合气体轴颈轴承体的截面图。 图4是图2自适应混合气体轴颈轴承体的轴承体中跨区段(midspan sector)的 放大的截面图。 图5是图4的轴承体中跨部分的流体静力凹部和毛细管节流器的放大的截面图。 部件列表 10自适应混合气体轴颈轴承； 12轴承衬垫； 14衬垫表面； 16转子或轴； 18箭头； 20轴向凹槽； 22流体静力凹部； 24深度； 26宽度； 28毛细管节流器； 30 32内圈； 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自适应混合气体轴颈轴承（１０），其包括： 多个自适应混合轴承衬垫（１２）； 与该多个轴承衬垫（１２）相邻的内圈（３２），外圈（３４），以及径向地且同心地置于所述内圈和所述外圈（３２，３４）之间的阻尼器桥（３６），所述阻尼器桥（３６）具有比所述多个轴承衬垫（１２）和所述外圈（３４）的轴向长度（４０）更小的轴向长度（３８），从而在所述阻尼器桥（３６）的每一侧形成阻尼器腔（４２）；以及 位于在所述阻尼器桥（３６）的每一侧的所述阻尼器腔（４２）中的整体式丝线网阻尼器（６２）。
【技术特征摘要】
一种自适应混合气体轴颈轴承(10)，其包括多个自适应混合轴承衬垫(12)；与该多个轴承衬垫(12)相邻的内圈(32)，外圈(34)，以及径向地且同心地置于所述内圈和所述外圈(32，34)之间的阻尼器桥(36)，所述阻尼器桥(36)具有比所述多个轴承衬垫(12)和所述外圈(34)的轴向长度(40)更小的轴向长度(38)，从而在所述阻尼器桥(36)的每一侧形成阻尼器腔(42)；以及位于在所述阻尼器桥(36)的每一侧的所述阻尼器腔(42)中的整体式丝线网阻尼器(62)。2. 根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述轴承还包括多个位于所述内圈及外 圈(32,34)之间的整体式对中弹簧(46,48)。3. 根据权利要求2所述的轴承，其特征在于，所述多个整体式对中弹簧(46,48)具有 S形的截面形状。4. 根据权利要求2所述的轴承，其特征在于，间隙(35)将所述内圈(32)分隔成通常与 所述多个轴承衬垫(12)相对应的多个区段(50)。5. 根据权利要求4所述的轴承，其特征在于，每个区段(50)包括一对整体式对中弹簧 (46,48)。6. 根据权利要求5所述的轴承，...
【专利技术属性】
技术研发人员：BH埃塔斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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