[发明专利]一种弹性支承结构及应用该结构的轴承支座、柔性转子

说明书

一种弹性支承结构及应用该结构的轴承支座、柔性转子，属于3D打印加工技术下弹性支承结构设计技术领域。它包括旋转件及一组曲面翅片，一组曲面翅片间隔设置在旋转件的外侧，所述曲面翅片沿着旋转件的径向呈同心圆周排布，一组曲面翅片的外端部组合形成一个圆周支承结构。本发明的弹性支承结构中，在旋转件的外侧设置一组曲面翅片，利用曲面翅片的曲面弯曲结构，使得其与外部的需要支承的结构之间，在旋转离心力的作用下，形成变形差值，并将该变形差值转化为径向作用力，对外部结构形成支承；应用弹性支承结构的轴承支座、柔性转子，其结构简单、安装方便、支承效果好。

技术领域

本发明属于3D打印加工技术下弹性支承结构设计领域，具体涉及一种弹性支承结构及应用该结构的轴承支座、柔性转子。

背景技术

燃气涡轮是高速旋转设备，转子转速可以是几万至几十万转每分钟。燃气涡轮转子的所有负荷均通过轴承及支承构件传递到发动机壳体上，所以轴承及其相应的支座是燃气轮机中非常重要的一部分，而轴承因其是连接转子及静子的部件，因承受的负载不均等各种问题，使其成为发动机最容易损坏的部件之一。

传统设计制造中在提高轴承寿命的努力中，都集中的轴承本身，如防止轴承滑蹭损坏措施中，有减少轴承游隙、将轴承保持架定位与内环等。在轴承冷却措施中，轴承内圈进行开槽的设计。

轴承安装时轴承内圈与轴，外圈与外壳的配合非常重要，当装配过松时，配合面会产生相对滑动，称做蠕变，蠕变产生会磨损配合面造成轴承损坏。为避免蠕变产生，需有过盈量。

通常燃气涡轮或航空发动机转子的工作包线范围广，负载状况复杂，初始状态确定的过盈量没有办法适应所有的工况条件，会在某些如转速高或负载极端的工况下出现蠕变现象，缩短轴承寿命。但过大的初始过盈量会使轴承套圈的表面应力过大，造成轴承内圈破裂，缩短轴承寿命。

其次，传统轴承配合方式对装配提出较高的难度，通常采用的加热，冷却的方式进行，装配工艺要求及成本很高。

轴承受力不均匀，是导致轴承易损的一个主要原因，轴承支座虽通过精密加工，但无法做到绝对精密，在与轴承装配时，仍无法保证整个圆柱面与轴承接触，实际接触的仅可能为几个线或点，导致轴承所承受的转子负荷不均匀，长期在不均匀状态下运行，会造成轴承的损坏。

此外，传统燃气涡轮转子之间采用刚性的连接方式，整体转子刚性满足要求，但柔性不足。在调整临界转速时仅通过支承静子进行结构处理，如鼠笼，拉杆式弹性支承，结构复杂，零件多，装配困难。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种具有弹性支承作用，支承件作用力均匀、结构简单、加工装配方便、加工成本低的弹性支承结构及应用该结构的轴承支座、柔性转子。

本发明提供如下技术方案：一种弹性支承结构，包括旋转件及一组曲面翅片，一组曲面翅片间隔设置在旋转件的外侧，所述曲面翅片沿着旋转件的径向呈同心圆周排布，一组曲面翅片的外端部组合形成一个圆周支承结构。

优选的，所述曲面翅片呈弯曲状，。

优选的，所述曲面翅片外端部的支承作用力公式为：

，

其中，F表示支承作用力，其单位为牛顿；Fr表示径向负荷，其单位为牛顿；N表示转速，其单位为转每分；n表示曲面翅片的数量，其单位为个；R表示旋转件的中心到曲面翅片外端部之间的距离，其单位为毫米；r表示旋转件的半径，其单位为毫米；δ表示翅片厚度，其单位为毫米；k表示曲面翅片的刚度系数。

一种应用弹性支承结构的轴承支座，所述旋转件为转子，曲面翅片的外侧设有轴承、静子，所述轴承限位设置在旋转件与静子之间，所述曲面翅片与轴承的内圈相接触。

一种应用弹性支承结构的轴承支座，所述静子上设有静子轴向定位端面，所述旋转件上设有转子轴向定位端面，所述轴承通过静子轴向定位端面及转子轴向定位端面进行轴向定位安装。