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CN113790216A - 一种转轴双轴承支撑结构 - Google Patents

一种转轴双轴承支撑结构 Download PDF

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CN113790216A
CN113790216A CN202111108194.3A CN202111108194A CN113790216A CN 113790216 A CN113790216 A CN 113790216A CN 202111108194 A CN202111108194 A CN 202111108194A CN 113790216 A CN113790216 A CN 113790216A
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CN
China
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bearing support
ring
oil
rotating shaft
bearing
Prior art date
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Pending
Application number
CN202111108194.3A
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English (en)
Inventor
王秋菊
邢彬
杨荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AECC Shenyang Engine Research Institute
Original Assignee
AECC Shenyang Engine Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AECC Shenyang Engine Research Institute filed Critical AECC Shenyang Engine Research Institute
Priority to CN202111108194.3A priority Critical patent/CN113790216A/zh
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Abstract

本申请属于发动机主轴支撑设计技术领域，具体涉及一种转轴双轴承支撑结构，包括：转轴；滚珠轴承，套接在转轴上；滚棒轴承，套接在转轴上；轴承支座，其上具有滚珠轴承支撑圈、滚棒轴承支撑圈；其中，滚珠轴承支撑圈套接在滚珠轴承上，连接在轴承支座上具有较小的刚度，其内壁具有凸出部位；滚棒轴承支撑圈套接在滚棒轴承上，连接在轴承支座上具有较大的刚度，其上部分构成滚棒轴承的外圈；定位螺帽，螺接在滚珠轴承支撑圈内，与滚珠轴承支撑圈内壁上的凸出部位配合夹紧滚珠轴承的外圈。

Description

一种转轴双轴承支撑结构
技术领域
本申请属于发动机主轴支撑设计技术领域，具体涉及一种转轴双轴承支撑结构。
背景技术
发动机主轴上轴承承受较高的载荷，为提高发动机主轴上轴承的寿命，在其上多采用滚珠轴承、滚棒轴承并列的轴承支撑形式。
当前，发动机主轴上的滚珠轴承多采用弹性支座进行支撑，以使滚珠轴承主要承受轴向力，且可提高转子的临界转速，使转子具有较高的裕度；发动机主轴上的滚棒轴承多采用刚性支座进行支撑，以使滚棒轴承主要承受径向力，该种支撑结构形式简单，但缺少对转子振动系统的阻尼作用，不能够有效抑制发动机的振动，此外，多是采用侧喷润滑油的形式对滚珠轴承、滚棒轴承进行润滑冷却，受限于空间结构难以布置相关的部件，且润滑油浪费严重，使用效率低下。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种转轴双轴承支撑结构，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是：
一种转轴双轴承支撑结构，包括：
转轴；
滚珠轴承，套接在转轴上；
滚棒轴承，套接在转轴上；
轴承支座，其上具有滚珠轴承支撑圈、滚棒轴承支撑圈；其中，滚珠轴承支撑圈套接在滚珠轴承上，连接在轴承支座上具有较小的刚度，其内壁具有凸出部位；滚棒轴承支撑圈套接在滚棒轴承上，连接在轴承支座上具有较大的刚度，其上部分构成滚棒轴承的外圈；
定位螺帽，螺接在滚珠轴承支撑圈内，与滚珠轴承支撑圈内壁上的凸出部位配合夹紧滚珠轴承的外圈。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转轴双轴承支撑结构中，轴承支座上具有支撑环；
滚珠轴承支撑圈位于支撑环内侧，与支撑环间通过支臂连接，该支臂具有较小的刚度；
滚棒轴承支撑圈凸出于支撑环外部，与支撑环间通过支臂连接，该支臂具有较大的刚度。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转轴双轴承支撑结构中，还包括：
支撑座，其上具有支撑孔；
支撑孔套接在滚棒轴承支撑圈上，与滚棒轴承支撑圈之间形成有环形缝隙；环形缝隙内填充油液。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转轴双轴承支撑结构中，支撑座连接在轴承支座上。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转轴双轴承支撑结构中，支撑座内具有注油通道；
注油通道一端延伸至环形缝隙，另一端延伸至支撑座的外表面，该端设置有注油嘴。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转轴双轴承支撑结构中，支撑孔、滚棒轴承支撑圈间形成有两道环形密封槽；环形缝隙位于两道环形密封槽之间；
的转轴双轴承支撑结构还包括：
两个环形密封圈，每个环形密封圈对应设置在一道环形密封槽中。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转轴双轴承支撑结构中，还包括：
弹性环，设置在环形缝隙内。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转轴双轴承支撑结构中，弹性环上具有周向止动口；
环形缝隙内部上具有周向止动凸出；周向止动凸出卡在周向止动口中。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转轴双轴承支撑结构中，转轴上具有轴承定位凸出；
转轴双轴承支撑结构还包括：
第一定距套，套设在转轴上，与轴承定位凸出配合沿轴向夹住滚珠轴承的内圈；
第二定距套，套设在转轴上，与第一定距套配合沿轴向夹住滚棒轴承的内圈；
定位螺栓，螺接在转轴上，压紧第二定距套。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转轴双轴承支撑结构中，转轴内具有轴腔，在转轴的一端形成开口，该端靠近滚珠轴承；轴腔内壁具有第一环形集油槽、第二环形集油槽；
转轴上具有第一通油孔、第二通油孔；第一通油孔与第一环形集油槽连通，向转轴上的开口部位倾斜；第二通油孔与第二环形集油槽连通，向转轴上的开口部位倾斜；
滚珠轴承内圈上具有第一进油孔；第一进油孔与第一通油孔连通；
滚棒轴承内圈与转轴之间形成有环形贮油腔；环形贮油腔与第二通油孔连通；
滚棒轴承内圈上具有第二进油孔；第二进油孔与环形贮油腔连通；
转轴双轴承支撑结构还包括：
收油环，连接在转轴的开口部位上；
喷油嘴，正对收油环设置。
附图说明
图1是本申请实施例提供的转轴双轴承支撑结构的示意图；
其中：
1-转轴；2-滚珠轴承；3-滚棒轴承；4-轴承支座；5-滚珠轴承支撑圈；6-滚棒轴承支撑圈；7-定位螺帽；8-支撑环；9-支撑座；10-注油嘴；11-环形密封圈；12-弹性环；13-第一定距套；14-第二定距套；15-定位螺栓；16-收油环；17-喷油嘴。
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1对本申请做进一步详细说明。
一种转轴双轴承支撑结构，包括：
转轴1；
滚珠轴承2，套接在转轴2上；
滚棒轴承3，套接在转轴2上；
轴承支座4，其上具有滚珠轴承支撑圈5、滚棒轴承支撑圈6；其中，滚珠轴承支撑圈5套接在滚珠轴承2上，连接在轴承支座4上具有较小的刚度，其内壁具有凸出部位；滚棒轴承支撑圈6套接在滚棒轴承3上，连接在轴承支座4上具有较大的刚度，其上部分构成滚棒轴承3的外圈；
定位螺帽7，螺接在滚珠轴承支撑圈5内，与滚珠轴承支撑圈5内壁上的凸出部位配合夹紧滚珠轴承2的外圈，以此实现对滚珠轴承2在滚珠轴承支撑圈5内的定位。
对于上述实施例公开的转轴双轴承支撑结构，领域内技术人员可以理解的是，其转轴1可以是发动机主轴，即可用作发动机主轴的支撑结构，转轴1上套接有滚珠轴承2、滚棒轴承3，设计轴承支座4上的滚珠轴承支撑圈5套接在滚珠轴承2上，与轴承支座4间具有较小的刚度，以能够为滚珠轴承2提供较大的弹性支撑，使滚珠轴承2主要承受轴向力，可提高转子的临界转速，使转子具有较高的裕度，以及轴承支座4上的滚棒轴承支撑圈6套接在滚棒轴承3上，与轴承支座4间具有较大的刚度，可为滚棒轴承3提供较小的弹性支撑，使滚棒轴承3在主要承受径向力的同时，能够对滚棒轴承3具有一定的阻尼作用，从而能够有效抑制发动机的振动。
对于上述实施例公开的转轴双轴承支撑结构，领域内技术人员还可以理解的是，滚珠轴承支撑圈5、滚棒轴承支撑圈6连接在轴承支座4上刚度的大小，可由相关技术人员在应用本申请公开的技术方案时，根据具体实际进行设定，通过合理的刚度分配比设计，使滚珠轴承2主要承受轴向力，滚棒轴承3主要承受径向力，且能够对滚棒轴承3具有一定的阻尼作用，以效抑制发动机的振动。
对于上述实施例公开的转轴双轴承支撑结构，领域内技术人员还可以理解的是，滚珠轴承支撑圈5、滚棒轴承支撑圈6连接在轴承支座4上为一体结构，一方面，可减少连接所需要的部件，降低重量，以及可保证结构间的稳固性，另一方面，可使滚珠轴承支撑圈5、滚棒轴承支撑圈6间不同形式的振动耦合，以进一步抑制发动机的振动。
对于上述实施例公开的转轴双轴承支撑结构，领域内技术人员还可以理解的是，其设计滚棒轴承支撑圈6套接在滚棒轴承3上，其上部分构成滚棒轴承3的外圈，即滚珠轴承支撑圈5与滚珠轴承2的外圈一体成型，或者滚珠轴承支撑圈5本身构成滚珠轴承2的外圈，一方面，可减少连接所需要的部件，降低重量，以及可保证结构间的稳固性，另一方面，可避免滚珠轴承支撑圈5与滚珠轴承2外圈间发生微动摩擦造成损坏。
在一些可选的实施例中，上述的转轴双轴承支撑结构中，轴承支座4上具有支撑环8；
滚珠轴承支撑圈5位于支撑环8内侧，与支撑环7间通过支臂连接，该支臂具有较小的刚度；
滚棒轴承支撑圈6凸出于支撑环8外部，与支撑环7间通过支臂连接，该支臂具有较大的刚度。
在一些可选的实施例中，上述的转轴双轴承支撑结构中，还包括：
支撑座9，其上具有支撑孔；
支撑孔套接在滚棒轴承支撑圈6上，与滚棒轴承支撑圈6之间形成有环形缝隙；环形缝隙内填充油液。
对于上述实施例公开的转轴双轴承支撑结构，领域内技术人员还可以理解的是，其以支撑座9在外侧为滚棒轴承支撑圈6提供支撑，与滚棒轴承支撑圈6之间形成填充油液的环形缝隙，油液可在环形缝隙形成挤压油膜，一方面，可保证滚棒轴承3主要承受径向力的作用，另一方面可进一步对滚棒轴承支撑圈6及其滚棒轴承3起到阻尼作用，以增强对发动振动的抑制作用。
在一些可选的实施例中，上述的转轴双轴承支撑结构中，支撑座9连接在轴承支座4上，具体可以是连接在轴承支座4的支撑环7上，以与轴承支座4连接为一个整体，具有较高的稳定性，其间的连接部位可通过螺栓连接到发动机机匣上。
在一些可选的实施例中，上述的转轴双轴承支撑结构中，支撑座9内具有注油通道；
注油通道一端延伸至环形缝隙，另一端延伸至支撑座9的外表面，该端设置有注油嘴10，以能够通过注油嘴10经注油通道为环形缝隙补充油液。
在一些可选的实施例中，上述的转轴双轴承支撑结构中，支撑孔、滚棒轴承支撑圈6间形成有两道环形密封槽；环形缝隙位于两道环形密封槽之间；
的转轴双轴承支撑结构还包括：
两个环形密封圈11，每个环形密封圈8对应设置在一道环形密封槽中，以防止环形缝隙内的油液泄漏。
在一些可选的实施例中，上述的转轴双轴承支撑结构中，还包括：
弹性环12，设置在环形缝隙内。
对于上述实施例公开的转轴双轴承支撑结构，领域内技术人员可以理解的是，在环形缝隙中设置弹性环12，一方面可与具有较大弹性支撑作用的滚珠轴承支撑圈5配合共同调节转子的临界转速，提高转子的临界转速，使转子具有较高的裕度，另一方面可在支撑座9、滚棒轴承支撑圈6间起到阻尼作用，以进一步增强对发动机振动的抑制效果。
对于上述实施例公开的转轴双轴承支撑结构，领域内技术人员还可以理解的是，若仅在环形缝隙填充油液，形成挤压油膜，在结构设计不当、制造不佳或转子系统不平衡恶化的情形下，将会大幅度增加挤压油膜力的非线性，此时，即使很小的不平衡量也会产生很大的外传力，导致双稳态特性发生，以及引起振动不稳定，对发动机不能够起到有效的减振作用，反而会极大危害发动机的安全运行，在环形缝隙中设置弹性环12，与挤压油膜发生耦合作用，可改善挤压油膜力的高度非线性，扩大挤压油膜力的线性区域，能够有效避免因结构设计不当、制造不佳或转子系统不平衡恶化情形下双稳态特性的发生，可有效抑制发动机的振动，保证发动机的安全运行。
在一些可选的实施例中，上述的转轴双轴承支撑结构中，弹性环12上具有周向止动口；
环形缝隙内部上具有周向止动凸出；周向止动凸出卡在周向止动口中，以此能够限制阻尼环12在环形缝隙中发生周向转动，可保证挤压油膜流场的分布，阻尼环12与挤压油膜形变耦合产生的阻尼，可有效减小转子系统本身和外传的振动。
在一些可选的实施例中，上述的转轴双轴承支撑结构中，转轴1上具有轴承定位凸出；
转轴双轴承支撑结构还包括：
第一定距套13，套设在转轴1上，与轴承定位凸出配合沿轴向夹住滚珠轴承2的内圈；
第二定距套14，套设在转轴1上，与第一定距套13配合沿轴向夹住滚棒轴承3的内圈；
定位螺栓15，螺接在转轴1上，压紧第二定距套14。
在一些可选的实施例中，上述的转轴双轴承支撑结构中，转轴1内具有轴腔，在转轴的一端形成开口，该端靠近滚珠轴承1；轴腔内壁具有第一环形集油槽、第二环形集油槽；
转轴1上具有第一通油孔、第二通油孔；第一通油孔与第一环形集油槽连通，向转轴1上的开口部位倾斜；第二通油孔与第二环形集油槽连通，向转轴1上的开口部位倾斜；
滚珠轴承2内圈上具有第一进油孔；第一进油孔与第一通油孔连通；
滚棒轴承3内圈与转轴1之间形成有环形贮油腔；环形贮油腔与第二通油孔连通；
滚棒轴承3内圈上具有第二进油孔；第二进油孔与环形贮油腔连通；
转轴双轴承支撑结构还包括：
收油环16，连接在转轴1的开口部位上；
喷油嘴17，正对收油环16设置。
对于上述实施例公开的转轴双轴承支撑结构，领域内技术人员可以理解的是，喷油嘴17喷射的润滑油，可经收油环16进入轴腔，进入轴腔的润滑油一部分在离心力的作用下可经第一环形集油槽、第一通油孔、第一进油孔流入到滚珠轴承2内部，对滚珠轴承2进行润滑、冷却，另一部分在离心力的作用下可经第二环形集油槽、第二通油孔、环形贮油腔、第二进油孔流入到滚棒轴承3内部，对滚棒轴承3进行润滑、冷却，其设计润滑油是自滚珠轴承2、滚棒轴承3内侧进入至内部对滚珠轴承2、滚棒轴承3进行润滑、冷却，具有较高的滑油利用率，及其润滑、冷却效果。
对于上述实施例公开的转轴双轴承支撑结构，领域内技术人员还可以理解的是，其设计转轴1上第一通油孔、第二通油孔向转轴1上的开口部位倾斜，即设计第一通油孔、第二通油孔开口朝向喷油嘴17经收油环16喷入轴腔润滑油的流动方向，可容易的将轴腔内的润滑油引入至滚珠轴承2、滚棒轴承3内部，保证对滚珠轴承2、滚棒轴承3的润滑、冷却效果。
对于上述实施例公开的转轴双轴承支撑结构，领域内技术人员还可以理解的是，第二环形集油槽距离喷油嘴17经收油环16直接喷入轴腔润滑油的距离相对较远，在第二通油孔、第二进油孔间设置环形贮油腔，可贮存部分润滑油，在润滑油供油出现波动时，该部分润滑油能够保证对滚棒轴承(3)润滑油的供给。
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。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转轴双轴承支撑结构，其特征在于，包括：
转轴(1)；
滚珠轴承(2)，套接在所述转轴(2)上；
滚棒轴承(3)，套接在所述转轴(2)上；
轴承支座(4)，其上具有滚珠轴承支撑圈(5)、滚棒轴承支撑圈(6)；其中，所述滚珠轴承支撑圈(5)套接在所述滚珠轴承(2)上，连接在所述轴承支座(4)上具有较小的刚度，其内壁具有凸出部位；所述滚棒轴承支撑圈(6)套接在所述滚棒轴承(3)上，连接在所述轴承支座(4)上具有较大的刚度，其上部分构成所述滚棒轴承(3)的外圈；
定位螺帽(7)，螺接在所述滚珠轴承支撑圈(5)内，与所述滚珠轴承支撑圈(5)内壁上的凸出部位配合夹紧所述滚珠轴承(2)的外圈。
2.根据权利要求1所述的转轴双轴承支撑结构，其特征在于，
所述轴承支座(4)上具有支撑环(8)；
所述滚珠轴承支撑圈(5)位于所述支撑环(8)内侧，与所述支撑环(7)间通过支臂连接，该支臂具有较小的刚度；
所述滚棒轴承支撑圈(6)凸出于所述支撑环(8)外部，与所述支撑环(7)间通过支臂连接，该支臂具有较大的刚度。
3.根据权利要求1所述的转轴双轴承支撑结构，其特征在于，
还包括：
支撑座(9)，其上具有支撑孔；
所述支撑孔套接在所述滚棒轴承支撑圈(6)上，与所述滚棒轴承支撑圈(6)之间形成有环形缝隙；所述环形缝隙内填充油液。
4.根据权利要求3所述的转轴双轴承支撑结构，其特征在于，
所述支撑座(9)连接在所述轴承支座(4)上。
5.根据权利要求3所述的转轴双轴承支撑结构，其特征在于，
所述支撑座(9)内具有注油通道；
所述注油通道一端延伸至环形缝隙，另一端延伸至支撑座(9)的外表面，该端设置有注油嘴(10)。
6.根据权利要求3所述的转轴双轴承支撑结构，其特征在于，
所述支撑孔、所述滚棒轴承支撑圈(6)间形成有两道环形密封槽；所述环形缝隙位于两道所述环形密封槽之间；
所述的转轴双轴承支撑结构还包括：
两个环形密封圈(11)，每个环形密封圈(8)对应设置在一道环形密封槽中。
7.根据权利要求3所述的转轴双轴承支撑结构，其特征在于，
还包括：
弹性环(12)，设置在所述环形缝隙内。
8.根据权利要求7所述的转轴双轴承支撑结构，其特征在于，
所述弹性环(12)上具有周向止动口；
所述环形缝隙内部上具有周向止动凸出；所述周向止动凸出卡在所述周向止动口中。
9.根据权利要求1所述的转轴双轴承支撑结构，其特征在于，
所述转轴(1)上具有轴承定位凸出；
所述转轴双轴承支撑结构还包括：
第一定距套(13)，套设在所述转轴(1)上，与轴承定位凸出配合沿轴向夹住所述滚珠轴承(2)的内圈；
第二定距套(14)，套设在所述转轴(1)上，与所述第一定距套(13)配合沿轴向夹住所述滚棒轴承(3)的内圈；
定位螺栓(15)，螺接在所述转轴(1)上，压紧所述第二定距套(14)。
10.根据权利要求1所述的转轴双轴承支撑结构，其特征在于，
所述转轴(1)内具有轴腔，在所述转轴的一端形成开口，该端靠近所述滚珠轴承(1)；所述轴腔内壁具有第一环形集油槽、第二环形集油槽；
所述转轴(1)上具有第一通油孔、第二通油孔；所述第一通油孔与所述第一环形集油槽连通，向所述转轴(1)上的开口部位倾斜；所述第二通油孔向所述转轴(1)上的开口部位倾斜，与所述第二环形集油槽连通，向所述转轴(1)上的开口部位倾斜；
所述滚珠轴承(2)内圈上具有第一进油孔；所述第一进油孔与所述第一通油孔连通；
所述滚棒轴承(3)内圈与所述转轴(1)之间形成有环形贮油腔；所述环形贮油腔与所述第二通油孔连通；
所述滚棒轴承(3)内圈上具有第二进油孔；所述第二进油孔与所述环形贮油腔连通；
所述转轴双轴承支撑结构还包括：
收油环(16)，连接在所述转轴(1)的开口部位上；
喷油嘴(17)，正对所述收油环(16)设置。
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