[发明专利]一种弹性环以及应用该弹性环的一体式弹性环阻尼器

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速转子系统的弹性阻尼支承装置，特别是一种弹性环以及应用该弹性环的一体式弹性环阻尼器。

背景技术

任何机械结构都有其固有的振动频率，当外界激励频率与其固有频率相同时，该机械结构就会发生一种自激振动，严重时还会造成可怕的灾难性后果。旋转机械也不例外，尤其是旋转速度不断提高的高速转子系统(例如各种动力机械，包括航空涡扇发动机，冲压式发动机，燃气轮机，涡轮膨胀机，涡轮增压器，大型轴流压缩机，高速鼓风机高以及速电机等)，它们往往会跨越一阶、二阶，甚至三阶临界，达到很高的工作转速。当旋转速度运行至临界转速附近或者跨越临界转速时，转子系统就会(在某一转速范围内)产生很大振动。另外，旋转机械的转子系统或多或少总是存在大小不等的不平衡量。临界转速和不平衡一直是影响整个机械系统的正常工作工作主要因素，这个影响在纯滚动轴承支承(有刚度，无阻尼)的转子系统中尤为突出。通常解决这一工程难题的办法是纯滚动轴承支承增设阻尼环节，满足转子系统高速运行时的刚度和阻尼要求，以有效控制转子系统的振动、提高转子系统的稳定性。

以增压器为例。车辆增压器，大都采用滑动轴承支承的旋转轴系。这种轴系的显著特点是滑动轴承的润滑油膜为转子系统提供了足够的刚度和阻尼，从而保证了转子系统的安全稳定运行。但是，滑动轴承转子系统也存在以下不足：(1)根据流体润滑楔形承载理论，转子轴颈在滑动轴承中始终处于偏心状态。(2)转子轴径与滑动轴承之间建立起有效的润滑油膜的前提条件是转子必须具有一定转速。(3)由于润滑油膜存在粘滞性，使得增压器的机动性不好。滚动轴承支承的增压器转子系统结构简单、机动性好，如果配以合适的支承刚度和支承阻尼就可以完全弥补滑动轴承的这种缺憾。

上世纪60年代，人们就已经发明了挤压油膜阻尼器(SFD)，它的结构简单、体积小、重量轻、安全可靠性高，对转子系统振动的控制效果十分显著，被广泛应用于高速旋转机械中。但是挤压油膜阻尼器是非线性阻尼器，其油膜刚度随挤压作用增大而增大，而且挤压作用越大其非线性程度也就越强。这种支承结构下的高速转子系统，有可能会发生双稳态跳跃、锁死和非协调进动等严重的有害现象，凭此加大转子系统的振动。因此，后来俄罗斯学者率先提出一种弹性环挤压油膜阻尼器(ERSFD)，这种阻尼器即具有挤压油膜阻尼器的基本特性，又具有调节支承刚度的弹性支承功能，改善了挤压油膜阻尼器油膜刚度的高非线性问题，使转子系统可以在高速和大不平衡量的情况下安全工作。但是，由于其结构设计经常会考虑到弹性环的轴向定位、供油、回油等问题，而不得不增加转子辅助支承的轴向长度、使转子系统设计变得非常复杂。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种结构简单、制造快速、装拆便捷的弹性环以及应用该弹性环的一体式弹性环阻尼器。

为实现上述目的，本发明提供了一种弹性环，该弹性环为两端开放且中空的圆筒状结构，在该弹性环的外壁和内壁分别设置有沿弹性环轴向延伸并分别朝外和朝内突出的外凸台和内凸台，所述外凸台和内凸台分别在弹性环的外壁和内壁沿圆周方向均匀分布，所述外凸台和内凸台交错排列。

作为本发明的优选实施例，所述每一个外凸台设置在相邻的两个的内凸台之间，每一个内凸台设置在相邻的两个外凸台之间；

作为本发明的优选实施例，所述每一个外凸台或者每一个内凸台沿弹性环的轴向连续延伸或者在弹性环的轴向断开成至少两截；

作为本发明的优选实施例，所述弹性环进一步设置有同轴且位置相差180度的第一定位销孔和第一回油孔；

本发明还提供了一种一体式弹性环阻尼器，包括壳体，设有轴承室；滚动轴承，安装在壳体的轴承室内；进油喷嘴，为滚动轴承提供润滑作用；以及弹性环，安装在滚动轴承和轴承室内壁之间，该弹性环的外壁沿轴向设置有与轴承室的内壁接触的外凸台，该弹性环的内壁沿轴向设置有与滚动轴承的外圈接触的内凸台，所述外凸台和内凸台交错设置，所述内凸台和外凸台之间的弧形连接体形成弹性体，这样，内凸台、弹性体、内凸台和滚动轴承的外圈围成内油腔；所述外凸台、弹性体、外凸台和轴承室的内壁围成外油腔，当内油腔和外油腔没有油膜存在时，滚动轴承通过一体化的弹性环支承到轴承室，当内油腔和外油腔有油膜存在时，滚动轴承通过一体化的弹性环加内外腔油膜支承到轴承室。

作为本发明的优选实施例，在所述弹性体上开设有阻尼调节孔，该阻尼调节孔连通内油腔和外油腔；