[发明专利]带有弹性支撑的轴承组件及航空发动机

说明书

本公开涉及一种带有弹性支撑的轴承组件及航空发动机。轴承组件包括：滚珠轴承(20)，被配置为套设在转子(10)上；滚棒轴承(50)，与所述滚珠轴承(20)同轴设置，被配置为套设在所述转子(10)上；滚珠轴承弹支(30)，套设在所述滚珠轴承(20)的外环(21)上，被配置为与刚性支撑件连接；滚棒轴承弹支(40)，与所述滚棒轴承(50)的外环(51)连接或一体制成，被配置为与所述刚性支撑件连接，其中，在所述滚珠轴承(20)的外环(21)与所述滚棒轴承弹支(40)之间形成有轴向嵌接结构。本公开实施例能够降低弹性支撑失效的风险，以提高结构可靠性。

技术领域

本公开涉及轴承技术领域，尤其涉及一种带有弹性支撑的轴承组件及航空发动机。

背景技术

涡扇航空发动机大体上包含风扇、压气机、燃烧室、涡轮等部件。燃气涡轮发动机核心机部分位于风扇下游，大致包含压气机、燃烧室、涡轮及排气段，并且位于回转型机匣内。就双转子航空发动机而言，其压缩机部分包含风扇增压级及高压压气机，涡轮部分包含与高压压气机同轴的高压涡轮，以及与风扇同轴的低压涡轮。一般将连接高压压气机及高压涡轮的轴称为高压轴，将连接风扇、低压涡轮的轴称为低压轴。

到达风扇的空气的一部分进入内涵道。此部分空气经过风扇增压级、高压压气机逐级压缩，被压缩的空气会到达燃烧室。燃料在燃烧室内与压缩空气混合且燃烧，高温燃烧气体从燃烧室进入到高压涡轮并且穿过低压涡轮，并且驱动高压涡轮及低压涡轮旋转。高压涡轮及低压涡轮各自通过高压轴及低压轴驱动高压压气机和风扇。最后燃烧的气体经尾喷口排出。

在航空发动机正常工作期间，高压转子与低压转子均由滚动轴承支撑，为了调节转子临界转速以避开共振区并且降低振幅，在相关技术中常使轴承外环与具有较低刚度的弹性支撑相连，并结合挤压油膜阻尼器使用。

随着发动机推力需求不断增大，转速越来越高，四点角接触陶瓷球轴承使用更加普遍。为了适应高速性能，一般在轴承外环上设置若干泄油孔；为了保证泄油孔与弹性支撑上的泄油孔对齐，球轴承外环与球轴承弹性支撑需设计周向定位结构。相关技术一般采用销钉或挡板防扭或给轴承外环提供定位。

发明内容

经研究发现，用于支承高压转子止推轴承的弹性支撑需要承载几吨甚至十几吨的轴向力，同时为了降低滚珠轴承径向载荷，往往要求止推轴承处的弹性支撑具有较小的支撑刚度。然而在空间局限的条件下，弹性支承的鼠笼笼条长度受到限制，为了达到降低刚度则设计成较小的笼条截面，以满足较小的径向刚度需求。这种设计在较高轴向力的条件下，弹性支撑的应力接近甚至超过材料的无限疲劳寿命的限制，具有较低的抗扭转能力。

此外，在发动机发生压气机或者涡轮叶片飞脱故障时，较大的不平衡力经过轴承传递到弹性支撑上，使挤压油膜阻尼器间隙接近为零，弹性支撑和轴承因此以较大的振幅涡动。这种大振幅涡动将导致止推轴承弹性支撑笼条发生较大的扭转及弯曲，扭转更容易导致弹性支撑的笼条断裂，使高压转子失去限位作用，从而导致航空发动机转子不能持续转动，导致飞机无法安全返航。

发明人还发现，相关技术采用销钉或挡板防扭或给轴承外环提供定位的方式会导致零部件数目增多，安装复杂，可靠性较低。

有鉴于此，本公开实施例提供一种带有弹性支撑的轴承组件及航空发动机，能够降低弹性支撑失效的风险，以提高结构可靠性。

在本公开的一个方面，提供一种带有弹性支撑的轴承组件，包括：

滚珠轴承，被配置为套设在转子上；

滚棒轴承，与所述滚珠轴承同轴设置，被配置为套设在所述转子上；

滚珠轴承弹支，套设在所述滚珠轴承的外环上，被配置为与刚性支撑件连接；

滚棒轴承弹支，与所述滚棒轴承的外环连接或一体制成，被配置为与所述刚性支撑件连接，

其中，在所述滚珠轴承的外环与所述滚棒轴承弹支之间形成有轴向嵌接结构。