一种基于折纸结构的折纸环挤压油膜阻尼器

本发明属于航空发动机转子系统，涉及阻尼器，特别涉及一种基于折纸结构的折纸环挤压油膜阻尼器。

背景技术：

1、随着科学技术的不断发展，为了追求更高的性能和经济性，航空发动机的转子系统变得越来越复杂，产生振动故障的原因也变得多种多样，例如：在制造过程中的所产生质量偏心、或在安装过程中导致的不对中以及发动机运行过程中发生的叶片断裂和碰摩等。作为高速运动的旋转机械，转子系统的振动故障是航空发动机故障的主要来源之一。为了减小转子系统的振动，通常在转子系统支承处采用柔性支承和挤压油膜阻尼器来抑制。

2、现有的航空发动机上多采用鼠笼式弹性支承和被动式的阻尼器来控制转子系统的振动，例如挤压油膜阻尼器和弹性环式挤压油膜阻尼器。作为一种被动式的减振设备，挤压油膜阻尼器具有结构简单，安装方便，减振效果好，可靠性高等优点。弹性环式挤压油膜阻尼器则是通过在油膜间隙中加装弹性环来改善油膜的非线性特性。

3、针对转子系统振动的主动控制问题，有许多学者都进行了相关的研究，例如：洪杰等人建立了考虑旋转惯性的转子系统模型，为进一步阐明转子动力学现象提供参考，张广辉等人通过实验方法研究了突加不平衡条件下弹性环式挤压油膜阻尼器的减振性能，王四季等人设计了一种将折返式鼠笼与压电陶瓷结合的可控弹支干摩擦阻尼器，并进行了减振实验研究。王俊等人搭建了磁流变阻尼器的转子试验台，并研究了其局部非线性特性及其影响因素。针对这些新型的阻尼器的研究目前已取得一定的成果，但大都由于结构复杂和难以适应发动机工况等原因无法大规模应用。

4、目前，我国正在研究的高通流双变循环发动机转子系统的设计工况复杂，为了应对不同工况下的振动模式，提高发动机的整体性能，急需研发一种新型的智能可调支承结构，而折纸超材料具有的独特的力学性能为转子—智能支承结构的研究设计提供参考。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于折纸结构的折纸环挤压油膜阻尼器，该阻尼器结构简单，承载能力高，而且能通过折纸弹性环的变形实现阻尼器刚度的变化，进而实现对振动的主动控制。

2、本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

3、一种基于折纸结构的折纸环挤压油膜阻尼器，其特征在于：包括鼠笼式弹性支承、阻尼器内环、折纸弹性环及阻尼器外环，所述鼠笼式弹性支承通过周向分布的若干笼条与所述阻尼器内环相连，所述阻尼器内环与阻尼器外环同轴套装，所述阻尼器外环上设置有供油孔及出油孔，所述阻尼器内环与阻尼器外环之间的间隙通过供油孔充油膜，所述阻尼器内环与阻尼器外环之间安装所述折纸弹性环，所述折纸弹性环处于所述油膜中，所述折纸弹性环左端与所述阻尼器内环连接，所述折纸弹性环右端连接有微旋套筒，所述阻尼器内环的右端通过轴承连接转子，所述鼠笼式弹性支承及阻尼器外环均与外部固定。

4、而且，所述折纸弹性环包括基础折叠单元及安装于基础折叠单元两侧的止动外环和旋动外环，油膜通过止动外环和旋动外环进行封严；所述基础折叠单元的底面为正二十边形，所述折纸弹性环总长度为40mm，基础折叠单元的厚度为0.6mm。

5、而且，所述止动外环上均匀分布设置有六个定位栓，所述止动外环通过所述定位栓固定安装于所述阻尼器内环的凹槽内，所述所述旋动外环与所述微旋套筒焊接连接。

6、而且，所述微旋套筒上均匀设置有油膜流通的套筒凹槽。

7、而且，所述阻尼器外环和鼠笼式弹性支承上均周向均匀分布有六个螺栓连接孔，所述阻尼器外环和鼠笼式弹性支承通过穿装上述螺栓连接孔的螺栓与外部固定支座固定连接。

8、本发明的优点和有益效果为：

9、1、本发明的基于折纸结构的折纸环挤压油膜阻尼器，设计结构简单，承载能力高，相比其他的半主动及主动式阻尼器，能够适应航空发动机转子系统严峻的工况环境，且不需要持续施加外部激励就可完成折纸弹性环的变形来变换阻尼器的工作范围。

10、2、本发明的基于折纸结构的折纸环挤压油膜阻尼器，能够通过折纸弹性环的折叠和展开来实现油膜刚度的变化，进而实现对转子振动的主动控制，且具有较大的刚度调节范围。

11、3、本发明的基于折纸结构的折纸环挤压油膜阻尼器，利用折纸弹性环特有的多稳态特性，可以在转子系统由于故障发生瞬时冲击时改变阻尼器刚度，实现对整体系统的振动现象的抑制。

技术特征：

1.一种基于折纸结构的折纸环挤压油膜阻尼器，其特征在于：包括鼠笼式弹性支承(3)、阻尼器内环(2)、折纸弹性环(4)及阻尼器外环(1)，所述鼠笼式弹性支承(3)通过周向分布的若干笼条与所述阻尼器内环(2)相连，所述阻尼器内环(2)与阻尼器外环(1)同轴套装，所述阻尼器外环(1)上设置有供油孔(7)及出油孔(8)，所述阻尼器内环(2)与阻尼器外环(1)之间的间隙通过供油孔充油膜，所述阻尼器内环(2)与阻尼器外环(1)之间安装所述折纸弹性环(4)，所述折纸弹性环(4)处于所述油膜中，所述折纸弹性环(4)左端与所述阻尼器内环(2)连接，所述折纸弹性环(4)右端连接有微旋套筒(9)，所述阻尼器内环(2)的右端通过轴承(6)连接转子(5)，所述鼠笼式弹性支承(3)及阻尼器外环(1)均与外部固定。

2.根据权利要求1所述的基于折纸结构的折纸环挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述折纸弹性环(4)包括基础折叠单元及安装于基础折叠单元两侧的止动外环(11)和旋动外环(12)，油膜通过止动外环(11)和旋动外环(12)进行封严；所述基础折叠单元的底面为正二十边形，所述折纸弹性环(4)总长度为40mm，基础折叠单元(13)的厚度为0.6mm。

3.根据权利要求2所述的基于折纸结构的折纸环挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述止动外环(11)上均匀分布设置有六个定位栓(10)，所述止动外环(11)通过所述定位栓(10)固定安装于所述阻尼器内环(2)的凹槽内，所述旋动外环(12)与所述微旋套筒(9)焊接连接。

4.根据权利要求1所述的基于折纸结构的折纸环挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述微旋套筒(9)上均匀设置有油膜流通的套筒凹槽(14)。

5.根据权利要求1所述的基于折纸结构的折纸环挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述阻尼器外环(1)和鼠笼式弹性支承(3)上均周向均匀分布有六个螺栓连接孔，所述阻尼器外环(1)和鼠笼式弹性支承(3)通过穿装上述螺栓连接孔的螺栓与外部固定支座固定连接。

技术总结
本发明涉及一种基于折纸结构的折纸环挤压油膜阻尼器，鼠笼式弹性支承通过周向分布的若干笼条与阻尼器内环相连，阻尼器内环与阻尼器外环同轴套装，阻尼器内环与阻尼器外环之间的间隙通过供油孔充油膜，阻尼器内环与阻尼器外环之间安装折纸弹性环，折纸弹性环处于油膜中，折纸弹性环左端与阻尼器内环连接，折纸弹性环右端连接有微旋套筒，阻尼器内环的右端通过轴承连接转子，鼠笼式弹性支承及阻尼器外环均与外部固定。本发明通过折纸弹性环的折叠和展开，改变内外油膜的厚度以及内部支点的刚度，进而改变油膜阻尼和阻尼器的刚度，实现对转子振动故障的抑制。

技术研发人员：马梁,周大任,兰旺池
受保护的技术使用者：中国民航大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13