一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置的制作方法

1.本发明属于航空发动机转子领域，特别涉及一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置。


背景技术：

2.随着我国国防战略对各功用型航空装备的需求增长，各等级、各类型航空发动机不断发展研制，对发动机转子特性的研究也不断深入。目前航空发动机多由多转子组成，如图2所示。为保证转系支撑的稳定可靠，转子支撑轴承腔需要维持在一定温度和压力，其封严主要有非接触封严和接触封严两种措施。其中，非接触封严一般采用篦齿结构，如图1中a所示，篦齿封严位置转静子间隙要求高，保证难度大；接触封严一般采用石墨接触封严结构，如图1中b所示，其效果好，但其寿命短且价格昂贵。
3.目前航空发动机转子或模拟转子的运转试验研究、动力学试验研究出于设计难度及成本考虑，大都对各个转子分别进行试验研究，且采用简化的转子支撑系统，一般采用简单非接触封严或不封严结构，但这两种封严处理方式暴漏出的滑油回收利用率不高、试验环境差影响试验运维、滑油飞溅影响试验测试精度等种种弊端已不能满足进行多次、长时运转试验、动力学试验的要求。
4.目前，对于航空发动机转子或模拟转子的运转试验研究、动力学试验研究均采用简化支撑系统，其挡油方式主要有以下两种：
5.1)无挡油
6.为加快进程、减少试验方案设计工作量，部分转子试验的支撑系统仅模拟转子系统在真实工作状态下的支撑结构和供油润滑方式，对于回油则采用开放式重力回油方式，具体结构如图3所示。
7.2)单板挡油
8.为减小采用无挡油转子支撑系统设计时泄漏滑油进入转子系统对试验造成影响，部分转子试验的支撑系统采用了单板挡油结构，即简化转子支撑结构在真实工作状态下的封严结构为如图4所示结构，多道篦齿封严结构或石墨接触封严结构改为单薄板简单封严结构，其中，为便于加工、装配，较篦齿间隙，单薄板简单封严的转静子间隙一般设计较大。
9.如图3所示，无挡油试验支撑系统虽然不存在回油不畅问题，但滑油流经试验平台后再回收，首先增加了回油难度，其次可能导致回油杂质过多而失去使用价值或杂质过滤难度大而增加回收成本，这些都是极不经济的后果。再者，开放式回油会使试验台到处油污，影响试验环境，不利于试验人员的试验维护操作，也影响长期处于该工作环境下人员的身体健康。最后，无挡油将导致滑油极易吸入试验的转子系统，增加转子系统试验过程中的功率消耗，也会对转子试验的结果造成一定影响。
10.如图4所示，单板挡油试验支撑系统相较于无挡油虽然对以上问题采取了一定改善措施，但单薄板简单封严的转静子间隙一般较大，在滑油到处飞溅的支撑轴承腔中，滑油极易通过单板挡与转子间的缝隙而泄漏出去，仍然造成滑油浪费、试验维护操作环境油污
过重、进入转子影响试验的问题存在。


技术实现要素：

11.针对上述问题，本发明提出了一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置，包括挡油环及挡油薄盘，所述挡油环呈阶梯状，所述挡油薄盘设置在所述挡油环内径最小处，所述挡油薄盘包括多个薄盘和薄环槽，所述多个薄盘相间设置在所述挡油环上，形成多个薄环槽，所述多个薄盘上设置有多个排油通气孔，使所述多个薄环槽根部联通。
12.其进一步的优选技术方案为：所述挡油环包括第一挡油环、第二挡油环和第三挡油，所述第一挡油环、第二挡油环和第三挡油环固定连接，所述第一挡油环、第二挡油环和第三挡油环内径逐渐减小，所述挡油薄盘与所述第三挡油环固定连接。
13.其进一步的优选技术方案为：所述第一挡油环、第二挡油环和第三挡油环的轴线重合。
14.其进一步的优选技术方案为：所述第一挡油环外围固定连接有安装环，所述安装环上设置有安装通孔。
15.其进一步的优选技术方案为：第一挡油环顶面设置有密封用环槽。
16.其进一步的优选技术方案为：多个薄盘间距相等，所述挡油薄盘厚度与转子支撑系统中转静子的间隙相适应，所述转静子间隙为1.5-3mm，所述挡油薄盘的厚度为15-30mm。
17.其进一步的优选技术方案为：多个排油通气孔周向均布。
18.其进一步的优选技术方案为：多个薄环槽宽度大于等于1.5mm。
19.其进一步的优选技术方案为：多个薄盘厚度小于等于3mm，所述多个薄盘的长度大于等于薄环槽宽度的五倍。
20.其进一步的优选技术方案为：多个排油通气孔面积之和大于等于薄盘单侧环面面积的十分之一。
21.本发明的有益效果：
22.1.本发明一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置是一种兼具备挡油、回油功能的挡油装置，可以在不增加装配难度和不改变支撑系统主要结构的情况下，有效防止试验支撑系统的滑油外泄，提高滑油回收利用率。
23.2.同时也能改善试验台的油污环境，方便试验人员进场检查维护试验；最后也将减少滑油飞溅进入转子系统后对试验精度的影响。
24.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1示出了根据现有技术的航空发动机转子支撑结构及支撑腔常用封严形式，1a
为篦齿式非接触封严，1b为石墨接触封严；
27.图2示出了航空发动机转子或模拟转子试验示意图；
28.图3示出了根据现有技术的无挡油航空发动机转子或模拟转子开放式支撑系统示意图；
29.图4示出了根据现有技术的单板挡油航空发动机转子或模拟转子支撑系统示意图。
30.图5示出了本发明所提供的一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置工作原理示意图；
31.图6示出了本发明所提供的一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置结构示意图；
32.图7示出了本发明所提供的一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置的横截面。
33.附图说明：1、固定支座；2、弹性支承块；3、滑油喷嘴；4、跑道环；5、转子组件支撑部位；6、轴承；7、排油通气孔；8、第一挡油环；9、第二挡油环；10、第三挡油环；11、安装环；12、安装通孔；13、密封用环槽；14、薄盘；15、薄环槽。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.实施例1：
36.现有结构包括固定支座1、弹性支撑块2、滑油喷嘴3及转子组件支撑部位5，其组合如图5所示，一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置安装在弹性支撑块2上，并与固定支座1连接。
37.如图6所示，一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置，包括挡油环及挡油薄盘，挡油环呈阶梯状，挡油薄盘设置在挡油环内径最小处，挡油环包括第一挡油环8、第二挡油环9和第三挡油环10，第一挡油环8、第二挡油环9和第三挡油环10固定连接，第一挡油环8、第二挡油环9和第三挡油环10内径逐渐减小，挡油薄盘与第三挡油环10固定连接。第一挡油环8、第二挡油环9和第三挡油环10轴为轴线重合。如图7所示，挡油薄盘包括四个薄盘14，薄盘14相间设置在第三挡油环10上，形成三个薄环槽15，四个薄盘14间距相等，挡油薄盘厚度为15mm，薄盘14厚度为2.625mm。
38.第一挡油环8外围固定连接有安装环11，安装环11上设置有安装通孔12，第一挡油环8顶面设置有密封用环槽13。
39.挡油装置带有安装环11，以安装在转子支撑系统上，安装环11应具有定位面以保证安装后薄盘14中心孔面与跑道环4的外柱面间隙均匀。安装环11有密封用环槽13，用于放置o型橡胶圈以保证在装配后安装边不漏滑油。
40.薄盘14上设置有8个排油通气孔7，使3个薄环槽15根部联通，多个排油通气孔7周向均布。
41.所有薄环槽15根部联通，应在支撑系统内侧开排油通气孔7，孔不穿透，孔为圆孔结构，孔结构圆周均布多处，为便于各槽内积油的顺利排出。
42.薄环槽15宽度为1.5mm，薄盘14的长度为14mm，每个排油通气孔7面积为0.3mm2。
43.薄盘14薄环槽15相间结构可以通过在整盘中开槽形成，也可采用叠焊后再精加工的方式成型。
44.本发明提供的一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置的工作原理，如图5所示，在轴承6位置复杂反力与离心力综合作用下，滑油可能飞溅入右上图的挡油装置与跑道环4配合位置，因为离心力作用，挡油装置与跑道环4间的滑油主要沿径向向外甩出，并进入挡油装置的薄环槽15内，使得向右传播的滑油急剧减少，故通过具有一定轴向长度的多道深齿沟结构既可形成对轴承6腔的滑油密封。为了保证薄环槽15中滑油不被积满，在挡油装置的所有薄环槽15根部开联通支撑轴承6腔侧的排油通气孔7，排油通气孔7的上侧孔具有通气功能，以保证上侧薄环槽15内滑油靠重力顺利往下流；下侧孔具有排油功能，保证薄环槽15内滑油排出到支撑轴承6腔底部以便于滑油回收，保证薄环槽15始终可以容纳跑道环4甩出的滑油。需要注意的是薄盘14薄环槽15相间结构应尽量避免位于滑油横向飞溅位置。
45.实施例2：
46.一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置，包括挡油环及挡油薄盘，挡油环呈阶梯状，挡油薄盘设置在挡油环内径最小处，挡油环包括第一挡油环8、第二挡油环9和第三挡油环10，第一挡油环8、第二挡油环9和第三挡油环10固定连接，第一挡油环8、第二挡油环9和第三挡油环10内径逐渐减小，挡油薄盘与第三挡油环10固定连接。第一挡油环8、第二挡油环9和第三挡油环10轴为轴线重合。
47.第一挡油环8外围固定连接有安装环11，安装环11上设置有安装通孔12，第一挡油环8顶面设置有密封用环槽13，用于放置o型橡胶圈以保证在装配后安装边不漏滑油。
48.挡油薄盘包括四个薄盘14，薄盘14相间设置在第三挡油环10上，形成三个薄环槽15，四个薄盘14间距相等，挡油薄盘厚度为30mm，薄盘14厚度为5.25mm。
49.薄盘14上设置有10个排油通气孔7，使3个薄环槽15根部联通，多个排油通气孔7周向均布。
50.所有薄环槽15根部联通，应在支撑系统内侧开排油通气孔7，孔不穿透，孔为扇形孔结构，孔结构圆周均布多处，为便于各槽内积油的顺利排出。
51.薄环槽15宽度为3mm，薄盘14的长度为27mm，每个排油通气孔7面积为1mm2。
52.实施例3：
53.一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置，包括挡油环及挡油薄盘，挡油环呈阶梯状，挡油薄盘设置在挡油环内径最小处，挡油环包括第一挡油环8、第二挡油环9和第三挡油环10，第一挡油环8、第二挡油环9和第三挡油环10固定连接，第一挡油环8、第二挡油环9和第三挡油环10内径逐渐减小，挡油薄盘与第三挡油环10固定连接。第一挡油环8、第二挡油环9和第三挡油环10轴为轴线重合。
54.第一挡油环8外围固定连接有安装环11，安装环11上设置有安装通孔12，第一挡油环8顶面设置有密封用环槽13。
55.挡油薄盘包括四个薄盘14，薄盘14相间设置在第三挡油环10上，形成三个薄环槽
15，四个薄盘14间距相等，挡油薄盘厚度为20mm。
56.薄盘14上设置有8个排油通气孔7，使3个薄环槽15根部联通，多个排油通气孔7周向均布。
57.所有薄环槽15根部联通，应在支撑系统内侧开排油通气孔7，孔不穿透，孔为扇形孔结构，孔结构圆周均布多处，为便于各槽内积油的顺利排出。
58.薄环槽15宽度为2mm，薄盘14厚度为3.5mm，薄盘14的长度为18.5mm，每个排油通气孔7面积为0.7mm2。
59.本发明所提供的一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置，是一种兼具备挡油、回油功能的挡油装置，可以在不增加装配难度和不改变支撑系统主要结构的情况下，有效防止试验支撑系统的滑油外泄，提高滑油回收利用率；同时也能改善试验台的油污环境，方便试验人员进场检查维护试验；最后也将减少滑油飞溅进入转子系统后对试验精度的影响等。
60.需要说明的是，本技术中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。
61.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置，其特征在于，包括挡油环及挡油薄盘，所述挡油环呈阶梯状，所述挡油薄盘设置在所述挡油环内径最小处，所述挡油薄盘包括多个薄盘(14)和薄环槽(15)，所述多个薄盘(14)相间设置在所述挡油环上，形成多个薄环槽(15)，所述多个薄盘(14)上设置有多个排油通气孔(7)，使所述多个薄环槽(15)根部联通。2.根据权利要求1所述的一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置，其特征在于，所述挡油环包括第一挡油环(8)、第二挡油环(9)和第三挡油环(10)，所述第一挡油环(8)、第二挡油环(9)和第三挡油环(10)固定连接，所述第一挡油环(8)、第二挡油环(9)和第三挡油环(10)内径逐渐减小，所述挡油薄盘与所述第三挡油环(10)固定连接。3.根据权利要求2所述的一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置，其特征在于，所述第一挡油环(8)、第二挡油环(9)和第三挡油环(10)的轴线重合。4.根据权利要求3所述的一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置，其特征在于，所述第一挡油环(8)外围固定连接有安装环(11)，所述安装环(11)上设置有安装通孔(12)。5.根据权利要求4所述的一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置，其特征在于，所述第一挡油环(8)顶面设置有密封用环槽(13)。6.根据权利要求1-5任一项所述的一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置，其特征在于，所述多个薄盘(14)间距相等，所述多个薄盘(14)厚度与转子支撑系统中转静子的间隙相适应，所述转静子间隙为1.5-3mm，所述多个薄盘的厚度为15-30mm。7.根据权利要求6所述的一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置，其特征在于，所述多个排油通气孔(7)周向均布。8.根据权利要求7所述的一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置，其特征在于，所述多个薄环槽(15)宽度大于等于1.5mm。9.根据权利要求8所述的一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置，其特征在于，所述多个薄盘(14)厚度小于等于3mm，所述多个薄盘(14)的长度大于等于薄环槽(15)宽度的五倍。10.根据权利要求9所述的一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置，其特征在于，所述多个排油通气孔(7)面积之和大于等于薄盘(14)单侧环面面积的十分之一。

技术总结
本发明属于航空发动机转子领域，特别涉及一种用于发动机转子试验的转子支撑系统挡油装置，包括挡油环及挡油薄盘，挡油环呈阶梯状，挡油薄盘设置在所述挡油环内径最小处，所述挡油薄盘包括多个薄盘和薄环槽，多个薄盘相间设置在挡油环上，形成多个薄环槽，多个薄盘上设置有多个排油通气孔，使多个薄环槽根部联通。本发明是一种兼具备挡油、回油功能的挡油装置，可以在不增加装配难度和不改变支撑系统主要结构的情况下，有效防止试验支撑系统的滑油外泄，提高滑油回收利用率。同时也能改善试验台的油污环境，方便试验人员进场检查维护试验；最后也将减少滑油飞溅进入转子系统后对试验精度的影响。验精度的影响。验精度的影响。


技术研发人员：张坤 张建波 邓志芳 邱江 罗潇 郑华强
受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/8/21