CN110821960A - 低温液体火箭发动机用阻尼轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温液体火箭发动机用阻尼轴承，包括轴承主体，所述轴承主体的外圈的外表面套设有阻尼器。本发明的低温液体火箭发动机用阻尼轴承，阻尼器直接安装在轴承的外圈上，节省了液体火箭发动机涡轮泵的安装空间，节省了阻尼轴承的占用空间，简化了结构，降低了总体结构重量；阻尼器安装在轴承的外圈，阻尼器的外表面直接与涡轮泵的壳体接触，阻尼器的内表面直接与轴承接触，从而使阻尼器的阻尼效应直接作用于轴承上，阻尼效果更好。

Description

低温液体火箭发动机用阻尼轴承

技术领域

本发明涉及阻尼轴承技术领域，特别涉及一种低温液体火箭发动机用阻尼轴承。

背景技术

低温液体火箭发动机涡轮泵转子需要轴承提供支撑，对于高转速涡轮泵转子，往往需要给轴承提供足够的阻尼，使轴系运行稳定，并降低涡轮泵工作过程中的振动。涡轮泵是一种高速旋转机械，对于低温液体火箭发动机，由于推进剂是低温(-253～-153℃)的而驱动涡轮的燃气是高温的(600℃左右)，因此，涡轮泵是工作在大温差的环境下，泵内为低温，涡轮内为高温。低温液体火箭发动机的涡轮泵的轴系用轴承，为低温环境轴承。在这种低温环境下，挤压油膜阻尼器不再适用。

目前，低温液体火箭发动机涡轮泵的轴承阻尼通过支承结构和金属橡胶阻尼器的方式实现。这种结构的阻尼，需要比轴承本身多占据60％的空间，相应的安装壳体尺寸也需要比轴承大的多，增加了结构重量。轴承与阻尼器之间隔有支承结构，而轴承与支承结构之间有安装间隙，安装间隙的存在弱化了阻尼器对轴承乃至轴系的阻尼效果，不利于涡轮泵的减振，影响轴承的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种低温液体火箭发动机用阻尼轴承，阻尼轴承的占用空间小，总体结构重量小，阻尼效果好。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低温液体火箭发动机用阻尼轴承，包括轴承主体，所述轴承主体的外圈的外表面套设有阻尼器。

可选地，所述外圈的外表面设置有锥形面结构，所述阻尼器为锥形筒结构，所述阻尼器套设在所述锥形面结构上。

可选地，所述锥形面结构的宽度与所述阻尼器的宽度相同，所述锥形面结构的锥角与所述阻尼器的内表面锥角相同。

可选地，所述阻尼器的内表面锥角大于所述阻尼器的外表面锥角。

可选地，所述锥形面结构为设置在所述外圈的外表面上的环状的安装槽，所述安装槽的槽底为锥形面，所述阻尼器套设在所述安装槽内。

可选地，所述安装槽的槽底高的一侧设置有第一挡环端，所述安装槽的槽底低的一侧设置有第二挡环端，所述第一挡环端的外表面直径大于所述第二挡环端的外表面直径。

可选地，所述第一挡环端的外表面直径与第一设定高度的和等于所述阻尼器的大端直径；所述第二挡环端的外表面直径与第二设定高度的和等于所述阻尼器的小端直径。

可选地，所述第一设定高度和所述第二设定高度相等，均为1-4mm。

可选地，所述锥形面结构为锥形设置的所述外圈的整个外表面，所述阻尼器套设在所述外圈的外表面上，所述外圈的两侧分别设置有用于对所述阻尼器的两端定位的挡板。

可选地，所述阻尼器为金属丝材缠绕制成的阻尼器。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的低温液体火箭发动机用阻尼轴承，阻尼器直接安装在轴承的外圈上，不需要再单独设置支承结构，节省了液体火箭发动机涡轮泵的安装空间，节省了阻尼轴承的占用空间，简化了结构，降低了总体结构重量；本发明的阻尼器安装在轴承的外圈，阻尼器的外表面直接与涡轮泵的壳体接触，阻尼器的内表面直接与轴承接触，从而使阻尼器的阻尼效应直接作用于轴承上，阻尼效果更好。

附图说明

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。

图1为现有技术中的低温液体火箭发动机用轴承阻尼结构示意图；

图2为本发明实施例提供的低温液体火箭发动机用阻尼轴承的使用结构示意图；

图3为本发明实施例提供的轴承主体的局部结构示意图；

图4为本发明实施例提供的阻尼器的局部结构示意图；

图5为本发明实施例提供的单列滚珠轴承主体与阻尼器的安装结构示意图；

图6为本发明实施例提供的双列滚珠轴承主体与阻尼器的安装结构示意图；

图7为本发明另一实施例提供的低温液体火箭发动机用阻尼轴承的使用结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种低温液体火箭发动机用阻尼轴承，阻尼轴承的占用空间小，总体结构重量小，阻尼效果好。

阻尼是指任何振动系统，在振动过程中受外界作用引起的振动幅度逐渐下降的特性。在民用旋转机械领域，常常采用挤压油膜阻尼器来为轴承或转子提供所需的阻尼，但在低温液体火箭发动机领域，由于温区过低的原因，挤压油膜阻尼器的不具备应用条件。

现有技术中，如图1所示，低温液体火箭发动机涡轮泵的轴承阻尼通过支承结构02和阻尼器03的方式实现。支承结构02设置在壳体01与轴05上的轴承04之间，阻尼器03设置在支承结构02内。其中，壳体01为涡轮泵壳体。这种结构的阻尼，需要多占用比轴承04本身结构多60％的空间，相应的壳体01的尺寸也需要增加，从而增加了整个结构的重量。轴承04与阻尼器03之间隔有支承结构02，轴承04与支承结构02之间有安装间隙，安装间隙的存在弱化了阻尼器03对轴承04的阻尼效果。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图2至图7，本发明提供了一种低温液体火箭发动机用阻尼轴承，包括轴承主体3，轴承主体3的外圈的外表面套设有阻尼器2。可以理解的，轴承主体3包括内圈和所述外圈，所述内圈和所述外圈之间设置有滚动体。为了提高轴承主体3的承载能力，轴承主体3为深沟球轴承，所述滚动体为滚珠。

本发明的低温液体火箭发动机用阻尼轴承，阻尼器2直接安装在轴承主体3的外圈上，不需要再单独设置支承结构02，节省了液体火箭发动机涡轮泵的安装空间，节省了阻尼轴承的占用空间，简化了结构，降低了总体结构重量；本发明的阻尼器2安装在轴承主体3的外圈，阻尼器2的外表面直接与涡轮泵的壳体1接触，阻尼器2的内表面直接与轴承主体3接触，从而使阻尼器2的阻尼效应直接作用于轴承主体3上，阻尼效果更好。

具体的，为了方便安装，轴承主体3的外圈的外表面设置有锥形面结构，阻尼器2为锥形筒结构，阻尼器2套设在所述锥形面结构上。

为了保证阻尼器2的安装后的位置的可靠性及保证安装结构的匹配，所述锥形面结构的宽度L1与阻尼器2的宽度L2相同，所述锥形面结构的锥角α与阻尼器2的内表面锥角α相同。阻尼器2的内表面锥角α大于阻尼器2的外表面锥角β，如图4所示，如此设置，可使阻尼器2使用时获得足够的压缩力，并有利于能量的吸收与耗散。

在一具体实施例中，所述锥形面结构为设置在轴承主体3的所述外圈的外表面上的环状的安装槽33，安装槽33的槽底为锥形面，即安装槽33的槽底为斜面，阻尼器2套设在安装槽33内，阻尼器2的外表面高于轴承主体3的所述外圈的外表面，以便阻尼器2的外表面与壳体1的安装内表面接触。

为了实现对阻尼器2的两端面定位，安装槽33的槽底高的一侧设置有第一挡环端31，安装槽33的槽底低的一侧设置有第二挡环端32，第一挡环端31的外表面直径D1大于第二挡环端32的外表面直径D2。其中，第一挡环端31的外表面和第二挡环端32的外表面均为圆柱形面。

进一步的，第一挡环端31的外表面直径D1与第一设定高度的和等于阻尼器2的大端直径D3；第二挡环端32的外表面直径与第二设定高度的和等于阻尼器2的小端直径D4。具体的，所述第一设定高度和所述第二设定高度相等，所述第一设定高度和所述第二设定高度均为1-4mm，以便阻尼器2的外表面与壳体1的安装内表面接触，使阻尼效果更好，从而提高轴承主体3的使用寿命。当然，此处的设定高度也可以是其他与上述范围值相近的数值，此处不做限定。

安装时，首先将阻尼器2安装到轴承主体3上的安装槽33内，然后将带阻尼器2的轴承主体3沿锥度方向轴向装入壳体1的安装位置处，并通过定位螺母5对轴承主体3定位。具体的，定位螺母5通过外表面的螺纹连接在壳体1上的内螺纹上。在轴承主体3进入壳体1的过程中，阻尼器2的锥形面与壳体1的安装位置的内锥面、轴承主体3的安装槽33的锥形底面相互作用，受压收缩，达到设计所需的压缩量，为轴承主体3提供阻尼。

在另一实施例中，如图7所示，所述锥形面结构为锥形设置的轴承主体3的所述外圈的整个外表面，阻尼器2套设在所述外圈的外表面上，所述外圈的两侧分别设置有用于对阻尼器2的两端面定位的挡板6。装配时，一端的挡板6由壳体1的定位凸起定位，另一端的挡板6由定位螺母5定位。定位螺母5通过外表面的螺纹连接在壳体1上的内螺纹上。通过拧紧定位螺母5将阻尼器2压缩在由挡板6、壳体1以及轴承主体3的外锥面构成的空间内，安装更简单方便。

具体的，阻尼器2为金属丝材缠绕制成的阻尼器。是一种金属丝材缠绕制成的阻尼器，其原理为通过丝材之间的摩擦耗散能量，提供阻尼。

可以理解的，上述实施例中的锥形面及锥形筒结构是指锥形侧面的部分结构，即一端大一端小的圆台侧面结构。

由于阻尼器2具有压缩变形性能，对于多支撑转子，阻尼器2可适当调整壳体1与轴承主体3的定位配合间隙，有助于保证转子整体的同心度，避免引发异常振动问题。

在本方案的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本方案的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本方案的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种低温液体火箭发动机用阻尼轴承，包括轴承主体(3)，其特征在于，所述轴承主体(3)的外圈的外表面套设有阻尼器(2)。

2.根据权利要求1所述的低温液体火箭发动机用阻尼轴承，其特征在于，所述外圈的外表面设置有锥形面结构，所述阻尼器(2)为锥形筒结构，所述阻尼器(2)套设在所述锥形面结构上。

3.根据权利要求2所述的低温液体火箭发动机用阻尼轴承，其特征在于，所述锥形面结构的宽度与所述阻尼器(2)的宽度相同，所述锥形面结构的锥角与所述阻尼器(2)的内表面锥角相同。

4.根据权利要求3所述的低温液体火箭发动机用阻尼轴承，其特征在于，所述阻尼器(2)的内表面锥角大于所述阻尼器(2)的外表面锥角。

5.根据权利要求2所述的低温液体火箭发动机用阻尼轴承，其特征在于，所述锥形面结构为设置在所述外圈的外表面上的环状的安装槽(33)，所述安装槽(33)的槽底为锥形面，所述阻尼器(2)套设在所述安装槽(33)内。

6.根据权利要求5所述的低温液体火箭发动机用阻尼轴承，其特征在于，所述安装槽(33)的槽底高的一侧设置有第一挡环端(31)，所述安装槽(33)的槽底低的一侧设置有第二挡环端(32)，所述第一挡环端(31)的外表面直径大于所述第二挡环端(32)的外表面直径。

7.根据权利要求6所述的低温液体火箭发动机用阻尼轴承，其特征在于，所述第一挡环端(31)的外表面直径与第一设定高度的和等于所述阻尼器(2)的大端直径；所述第二挡环端(32)的外表面直径与第二设定高度的和等于所述阻尼器(2)的小端直径。

8.根据权利要求7所述的低温液体火箭发动机用阻尼轴承，其特征在于，所述第一设定高度和所述第二设定高度相等，均为1-4mm。

9.根据权利要求2所述的低温液体火箭发动机用阻尼轴承，其特征在于，所述锥形面结构为锥形设置的所述外圈的整个外表面，所述阻尼器(2)套设在所述外圈的外表面上，所述外圈的两侧分别设置有用于对所述阻尼器(2)的两端定位的挡板(6)。

10.根据权利要求1-9任一项所述的低温液体火箭发动机用阻尼轴承，其特征在于，所述阻尼器(2)为金属丝材缠绕制成的阻尼器。

Images