一种双转子涡轮紧凑轴承共腔支撑及轴承润滑流路结构的制作方法

1.本发明属于航空发动机领域，特别涉及一种双转子涡轮紧凑轴承共腔支撑及轴承润滑流路结构。


背景技术：

2.涡轮是航空发动机的核心部件之一，是将高温、高压燃气的能量转变为动能和机械能的装置。涡轴发动机涡轮部件一般由燃气涡轮、动力涡轮构成，其中燃气涡轮、动力涡轮又分别由静子、转子组成。静子作用是将高温、高压燃气的内能转换燃气的动能，转子则在燃气的驱动下高速旋转将燃气的动能换为向外输出的功率。为了保证涡轮转子安全的高速旋转，涡轮内部设计有支撑涡轮转子的轴承支撑结构及相关润滑冷却流路。
3.现有小型涡轴发动机涡轮转子一般采用轴承独立支撑、独立流路润滑的结构设计。也有相关文献提出了轴承共腔的设想，但总体上并未实现真正的轴承共腔，例如公开号为cn110056430b的专利提出了一种轴承共腔润滑与轴间封严装置，该申请中为了提高高压转子和低压转子的可靠性，将轴间密封座固定于静子机匣上并套设于高压转子的高压转轴和低压转子的低压转轴上，轴间密封座内的进油通道与润滑油的供油管路连通后，润滑油进入进油通道内，从第一出油通道进入高压转子轴承上，从第二出油通道进入低压转子轴承上，从而对高压转子轴承和低压转子轴承进行润滑和冷却；实现了高压转子和低压转子的润滑和封严。但该装置中设置了多个出油通道，结构较为复杂。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提出了一种双转子涡轮紧凑轴承共腔支撑及轴承润滑流路结构，所述结构包括沿轴向依次安装的轴承座、弹支轴承座和轴承座安装座；
5.所述轴承座中安装有前轴承，所述前轴承通过前锁紧螺母安装在拉杆上，与轴承座配合；
6.所述弹支轴承座中安装有后轴承，所述后轴承通过后锁紧螺母安装在动力轴上，与弹支轴承座配合；
7.所述轴承座安装座上设有进油管和回油管，所述进油管和回油管经弹支轴承座、轴承座安装座和喷嘴内部的油路连通。
8.进一步地，所述轴承座和弹支轴承座之间设有垫圈；所述弹支轴承座和轴承座安装座之间设有涨圈。
9.进一步地，所述前轴承和后轴承套装在转轴上，所述转轴包括拉杆和动力轴；
10.所述拉杆为空心轴，所述拉杆和轴承座之间设置有篦齿；
11.所述动力轴为实心轴，所述动力轴设置在拉杆的空心处。
12.进一步的，所述轴承座包括轴承座内圈和轴承座安装边，所述轴承座安装边上分布有轴承座安装孔。
13.进一步地，所述轴承座安装座上还设有喷嘴，所述喷嘴连接在轴承座安装座上。
14.进一步地，所述垫圈与轴承座和弹支轴承座同心设置，所述垫圈为圆环状，沿圆环状区域分布有垫圈安装孔。
15.进一步地，所述弹支轴承座为鼠笼弹支结构；
16.所述弹支轴承座包括弹支轴承座内圈和弹支轴承座安装边，所述弹支轴承座安装边靠近边缘处分布有弹支轴承座安装孔。
17.进一步地，所述弹支轴承座与轴承座安装座的内壁面配合处设有涨圈槽，所述涨圈槽中设有涨圈。
18.进一步地，所述涨圈在弹支轴承座和轴承座安装座之间形成0.7mm－0.85mm的油膜。
19.进一步地，所述轴承座安装孔、垫圈安装孔、弹支轴承座安装孔和轴承座安装座安装孔对应设置。
20.本发明的有益效果：
21.本发明中轴承座、弹支轴承座通过销钉定心连接轴承座安装座，定心精度高，结构简单，工艺性良好；
22.本发明双转子涡轮紧凑轴承共腔支撑及轴承润滑流路结构的轴承冷却喷嘴连接在轴承座安装座上，可喷射滑油至燃发转子拉杆及动力轴上，利用离心力作用通过环下供油的方式实现了轴承整环冷却，保证了发动机在大姿态下的轴承冷却，冷却效果好；
23.本发明中双转子涡轮紧凑轴承共腔支撑及轴承润滑流路结构的滚珠轴承座为鼠笼弹支结构，其外圈设计有涨圈槽，可与轴承座安装座配合形成油膜，有效抑制动力涡轮转子的振动；
24.本发明中双转子涡轮紧凑轴承共腔支撑及轴承润滑流路结构的轴承座安装边与弹支轴承座安装边、轴承座安装座安装边处配合，具有良好的刚性可以有效抑制燃气涡轮转子的振动。
25.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
26.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。
27.图1示出了本发明实施例中双转子涡轮紧凑轴承共腔支撑及轴承润滑流路结构的结构示意图；
28.图2示出了本发明实施例中双转子涡轮紧凑轴承共腔支撑及轴承润滑流路结构的爆炸图；
29.图3示出了图2中爆炸图的剖面结构示意图。
30.附图说明：
31.1、轴承座；2、篦齿；3、前轴承；4、喷嘴；5、弹支轴承座；6、涨圈；7、进油管；8、轴承座
安装座；9、动力轴；10、回油管；11、后轴承；12、后锁紧螺母；13、前锁紧螺母；14、垫圈；15、拉杆；16、轴承座安装孔；17、弹支轴承座安装孔；18、垫圈安装孔；19、轴承座安装座安装孔。
具体实施方式
32.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。
33.为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种双转子涡轮紧凑轴承共腔支撑及轴承润滑流路结构，可以有效减小轴承支撑及轴承冷却流路的空间，抑制了燃气涡轮转子、动力涡轮转子振动，也可以实现发动机转子的良好振动特性，实现了环下供油冷却，保证了发动机大姿态下轴承的冷却效果，工艺简单、可靠性高，可广泛用于小型涡轮轴发动机涡轮设计。
34.如图1所示，所述双转子涡轮紧凑轴承共腔支撑及轴承润滑流路结构包括沿轴向依次安装的轴承座1、弹支轴承座5和轴承座安装座8，所述轴承座1和弹支轴承座5之间设有垫圈14进行封严，所述弹支轴承座5和轴承座安装座8之间设有涨圈6进行密封。所述轴承座1中安装有前轴承3，所述前轴承3通过前锁紧螺母安装在拉杆15上，与轴承座1配合，所述拉杆15与轴承座1之间设置有篦齿2，所述拉杆15内部设有动力轴9。所述弹支轴承座5中安装有后轴承11，所述后轴承11通过后锁紧螺母12安装在动力轴9上，与弹支轴承座5配合。所述轴承座安装座8上设有进油管7和回油管10，所述进油管7和回油管10经弹支轴承座5、轴承座安装座8和喷嘴4内部的油路连通，所述喷嘴4可安装在轴承座安装座8上。
35.本发明提出的双转子涡轮紧凑轴承共腔支撑及轴承润滑流路结构包括上述结构但不仅限于以上结构，本发明实施例中以下述结构为例进行相应说明。
36.如图2所示，所述双转子涡轮紧凑轴承共腔支撑及轴承润滑流路结构包括轴承座安装座8，所述轴承座安装座8用于安装轴承座1和弹支轴承座5。所述轴承座1和弹支轴承座5同轴设置，所述轴承座1和弹支轴承座5定心连接后再安装在轴承座安装座8上，具体可通过销钉定心后再通过螺钉安装在轴承座安装座8上，也可按照其他方法连接，只要能将所述轴承座1和弹支轴承座5完成高精度定心即可。所述轴承座1、弹支轴承座5以及轴承座安装座8均包括本体和安装边，所述轴承座1与弹支轴承座5、轴承座安装座8通过各自安装边配合安装到一起，具有良好的刚性，有效抑制燃气涡轮转子的振动。
37.所述轴承座安装座8还用于支撑转轴，所述转轴包括拉杆15和动力轴9，所述拉杆15为空心轴，所述动力轴9为实心轴，所述动力轴9从拉杆15的空心处穿过。所述拉杆15上装有燃气涡轮转子相关零件，随燃气涡轮转子进行转动和传力，所述动力轴9上装有动力涡轮转子相关零件，随动力涡轮转子进行转动和传力。所述动力涡轮转子相关零件和燃气涡轮转子相关零件包括保证发动机性能的封严件，或者防止转子碰磨的零件，例如螺钉、螺母和垫片胶圈等。所述拉杆15上套装有前轴承3，所述轴承座1和拉杆15之间设置有篦齿2，所述篦齿2用于实现轴承座1和拉杆15之间的密封，所述拉杆15上还安装有前锁紧螺母13，所述前锁紧螺母13将前轴承3、篦齿2以及压气机的部件锁紧在拉杆15上，防止前轴承3、篦齿2以及压气机的部件轴向窜动。所述动力轴9上套装有后轴承11，所述后轴承11通过后锁紧螺母
12安装在动力轴9上，与弹支轴承座5配合。所述前锁紧螺母13和后锁紧螺母12还帮助实现了环下供油，所述前锁紧螺母13和后锁紧螺母12均为圆环形且设有油槽，所述油槽为前轴承3和后轴承11提供了滑油冷却通道，可通过环下供油的方式实现前轴承3和后轴承11的整环冷却。
38.如图3所示，所述轴承座安装座8上部外表面安装进油管7，所述轴承座安装座8下部外表面安装回油管10，所述轴承座安装座8和弹支轴承座5内部设置油路，所述油路连通进油管7和回油管10，滑油从进油管7进入轴承座安装座8和弹支轴承座5内部油路，经过油路可抵达需要润滑的部位。所述轴承座安装座8上还设有喷嘴4，所述喷嘴4安装在轴承座安装座8的进油油路的出口位置。具体地，所述喷嘴4可通过螺钉连接在轴承座安装座8上，但不仅限于此种连接方式，也可以通过在轴承座安装座8上设置螺纹接口，所述喷嘴4与螺纹接口实现螺纹连接。所述喷嘴4喷射滑油至前锁紧螺母13和后锁紧螺母12的油槽中，油槽中的滑油利用离心力作用通过环下供油的方式实现了轴承整环冷却，最终通过重力作用进入回油管10完成回油。环下供油方式的在实际应用中收油效率高，保证了发动机在大姿态下的轴承冷却。
39.所述轴承座1包括轴承座内圈和轴承座安装边；所述轴承座内圈与前轴承3配合，前轴承3套装在拉杆15的外周。具体可以将前轴承3先压装在拉杆15上，然后将拉杆15连同前轴承3一起装入轴承座内圈中。所述轴承座安装边上分布有轴承座安装孔16，所述轴承座安装孔16可以均匀分布也可以不均匀分布。
40.所述弹支轴承座5包括弹支轴承座内圈和弹支轴承座安装边，所述弹支轴承座安装边上靠近边缘的部分分布有弹支轴承座安装孔17，所述弹支轴承座安装孔17可以均匀分布也可以不均匀分布。所述弹支轴承座5与轴承座安装座8的内壁面配合处设有涨圈槽，所述涨圈槽内安装有涨圈6，所述涨圈6可设置一个或多个，优选地，所述涨圈6设置两个，均设置在涨圈槽中，两个涨圈6可通过控制与轴承座安装座8配合间隙，形成0.7mm到0.85mm的油膜，油膜能够有效抑制动力涡轮转子的振动。所述弹支轴承座5为鼠笼弹支结构，鼠笼弹支结构能起到支撑和减震的作用。
41.所述轴承座1和弹支轴承座5之间安装垫圈14，所述垫圈14与轴承座1和弹支轴承座5同心设置，所述垫圈14为扁平的圆环状，沿圆环状区域分布有垫圈安装孔18，所述圈安装孔18可以均匀或不均匀分布，所述垫圈14可以加强轴承座1和弹支轴承座5之间的密封，也用于分散销钉等连接件对轴承座1和弹支轴承座5的压力。
42.所述轴承座安装孔16、垫圈安装孔18、弹支轴承座安装孔17和轴承座安装座安装孔19对应或不对应设置，优选地，设置成对应分布。
43.在对前轴承3和拉杆15或后轴承11和动力轴9之间的压装时，可先在轴承内圈端面上，垫一软金属材料做的装配套管，装配套管的内径应比轴颈直径略大，外径直径应比轴承内圈挡边略小，以免压在保持架上。
44.本发明双转子涡轮紧凑轴承共腔支撑及轴承润滑流路结构的安装和工作方式：
45.将轴承座1、弹支轴承座5通过销钉定心，并通过螺钉连接在轴承座安装座8上。再将篦齿2、前轴承3和前锁紧螺母13安装在拉杆15上，在拉杆15上装有燃气涡轮转子相关零件，随燃气涡轮转子进行转动和传力。再将后轴承11、后锁紧螺母12等零件安装在动力轴9上并在动力轴9上安装动力涡轮转子相关零件，将动力轴9会从拉杆15的中间空心处穿过，
随动力涡轮转子进行转动和传力。滑油从进油管7进入轴承座安装座8和弹支轴承座5内部油路中，喷嘴4通过螺钉连接在轴承座安装座8上，喷射滑油至前锁紧螺母13和后锁紧螺母12的油槽中，油槽中的油利用离心力作用通过环下供油的方式实现了轴承整环冷却，最终通过重力作用进入回油管10完成回油。上述安装和工作方式仅是针对本发明实施例所示出的结构而言，并不仅限于以上安装。
46.本发明所提出的双转子涡轮紧凑轴承共腔支撑及轴承润滑流路结构已完成加工并装配小型涡轴发动机进行了持久试车，试车过程中振动良好，具有较高的可靠性，且对轴承的冷却效果佳。
47.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。