鼠笼弹支金属橡胶阻尼器的制作方法

本发明涉及高速转子系统的弹性支承技术领域，特别地，涉及一种鼠笼弹支金属橡胶阻尼器。

背景技术

高性能、高可靠性的航空发动机等高速旋转机械的研制要求转子具有优良的阻尼减振器，以确保转子系统接近临界转速和通过多阶临界转速时的振动得到有效的控制。挤压油膜阻尼器(squeezefilmdamper，sfd)因结构简单、体积小、重量轻、成本低廉、减振效果显著等优点，已广泛应用于航空、航天发动机等高速旋转机械中。但sfd是一种非线性阻尼器，在高转速和较大不平衡量时，其油膜刚度随轴颈偏心率的增大而呈高度非线性增长，很容易产生“双稳态跳跃”和“锁死”等严重的有害现象，恶化转子系统振动，继而给发动机带来危害。

技术实现要素：

本发明提供了一种鼠笼弹支金属橡胶阻尼器，以解决现有阻尼器的阻尼特性不稳定的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种鼠笼弹支金属橡胶阻尼器，包括用于提供转子系统的主要支承刚度的弹性支承组件，弹性支承组件包括支座、穿设于支座中的转轴、套于转轴上的轴承以及用于支承转轴和轴承的鼠笼弹支，鼠笼弹支包括用于将鼠笼弹支固定于与支座固定连接上的弹支安装边、设于弹支安装边侧向的弹条以及设于弹条端部的用于安装轴承的弹支轴承座，支座的端部设有端盖，弹支轴承座的周围设有空腔结构组件以及用于提供转子系统的支承阻尼的金属橡胶，空腔结构组件与端盖的内端面、支座的内壁面以及弹支轴承座的外壁面形成密闭空腔，金属橡胶设于密闭空腔内。

进一步地，空腔结构组件沿径向方向存在间隙空间，以实现金属橡胶沿径向方向的弹性变形。

进一步地，金属橡胶的靠近转轴一侧的内侧壁面和靠近支座一侧的外侧壁面与密闭空腔的内壁面贴合，转轴的振动引起空腔结构组件沿径向方向的偏移进而使金属橡胶发生径向变形并抑制转轴的振动。

进一步地，空腔结构组件为多个套于弹支轴承座外的环形部件相互搭接形成的用于包覆金属橡胶的包覆结构。

进一步地，空腔结构组件包括内封盖、左封盖、右封盖、压紧圈，内封盖的外壁面与支座的内壁面贴合，内封盖与弹支轴承座外壁面之间存在间隙空间，内封盖与端盖的内端面之间存在间隙空间；压紧圈的外端面与端盖的内端面贴合，压紧圈的内侧面与弹支轴承座的外壁面贴合，压紧圈的外侧面与支座的内壁面之间存在间隙空间；左封盖与弹支轴承座的外壁面贴合且与压紧圈的内端面之间存在间隙空间，左封盖与内封盖的第一内壁面贴合且与内封盖的第二内壁面之间存在间隙空间，右封盖与压紧圈的内端面贴合且与弹支轴承座的外壁面之间存在间隙空间，右封盖与内封盖的第二内壁面贴合且与内封盖的第一内壁面之间存在间隙空间，内封盖与弹支轴承座之间的间隙空间通过左封盖与金属橡胶阻隔，内封盖与端盖之间的间隙空间和内封盖与压紧圈之间的间隙空间通过右封盖与金属橡胶阻隔，从而构成装设金属橡胶的密闭空腔以防止金属橡胶内的金属丝掉落至转子系统内部。

进一步地，空腔结构组件还包括左端封和右端封，左端封的内端面与金属橡胶贴合，左端封的外端面与左封盖贴合，左端封的内侧端与左封盖之间存在间隙空间，左封盖与内封盖之间的间隙空间通过左端封的外侧端与金属橡胶阻隔，右端封的内端面与金属橡胶贴合，右端封的外端面与右封盖贴合，右端封的外侧端与右封盖之间存在间隙空间，右封盖与弹支轴承座之间的间隙空间通过右端封的内侧端与金属橡胶阻隔。

进一步地，端盖与支座固接，通过挤压压紧圈使金属橡胶沿轴向产生初始变形，金属橡胶与左封盖和右封盖紧密贴合以确保转轴的振动及时传递至金属橡胶以使金属橡胶产生径向变形并抑制转轴的振动。

进一步地，弹条的数目、长度、宽度和厚度由转子系统所需要的支承刚度推导获得。

进一步地，金属橡胶采用不锈钢丝、铜丝、形状记忆合金丝中的至少一种制成。

进一步地，金属橡胶的孔隙度和形状由转子系统所需要的支承阻尼推导获得。

本发明具有以下有益效果：

本发明的鼠笼弹支金属橡胶阻尼器，通过在弹支轴承座的周围设置空腔结构组件与端盖的内端面、支座的内壁面以及弹支轴承座的外壁面形成密闭空腔并将金属橡胶设于密闭空腔内，当转子系统振动时，振动通过轴承、弹支轴承座以及空腔结构组件传递至金属橡胶，使金属橡胶产生弹性变形，从而将振动能量耗散掉，抑制转轴的振动，保证了转子系统的稳定性，并且金属橡胶设于密闭空腔内，避免了脱落的金属丝进入转子系统内影响转子系统的安全运行；通过金属橡胶提供转子系统的主要支承阻尼，保证在较大的挤压变形范围内具有稳定的线性支承刚度，同时兼具良好的阻尼性能，并且不需要供油系统，弹支轴承座设于鼠笼弹支的弹条端部，通过鼠笼弹支提供转子系统的主要支承刚度并提供安装定心和承担转子静载，同时在转子振动时，鼠笼弹支的弹性变形也会吸收部分振动能量，起到减小振动的作用。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的鼠笼弹支金属橡胶阻尼器的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的a处的放大结构示意图；

图3是本发明另一实施例的空腔结构组件的结构示意图；

图4是本发明另一实施例的空腔结构组件的结构示意图；

图5是本发明另一实施例的空腔结构组件的结构示意图；

图6是本发明另一实施例的空腔结构组件的结构示意图。

图例说明：

1、支座；2、转轴；3、轴承；4、鼠笼弹支；41、弹支安装边；42、弹条；43、弹支轴承座；5、端盖；6、空腔结构组件；61、内封盖、62、左封盖；63、右封盖；64、压紧圈；65、左端封；66、右端封；7、金属橡胶。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的鼠笼弹支金属橡胶阻尼器的结构示意图；图2是本发明优选实施例的a处的放大结构示意图；图3是本发明另一实施例的空腔结构组件的结构示意图；图4是本发明另一实施例的空腔结构组件的结构示意图；图5是本发明另一实施例的空腔结构组件的结构示意图；图6是本发明另一实施例的空腔结构组件的结构示意图。

如图1所示，本实施例的鼠笼弹支金属橡胶阻尼器，包括用于提供转子系统的主要支承刚度的弹性支承组件，弹性支承组件包括支座1、穿设于支座1中的转轴2、套于转轴2上的轴承3以及用于支承转轴2和轴承3的鼠笼弹支4，鼠笼弹支4包括用于与支座1固定连接的弹支安装边41、设于弹支安装边41侧向的弹条42以及设于弹条42端部的用于安装轴承3的弹支轴承座43，支座1的端部设有端盖5，弹支轴承座43的周围设有空腔结构组件6以及用于提供转子系统的支承阻尼的金属橡胶7，空腔结构组件6与端盖5的内端面、支座1的内壁面以及弹支轴承座43的外壁面形成密闭空腔，金属橡胶7设于密闭空腔内。本发明的鼠笼弹支金属橡胶阻尼器，通过在弹支轴承座43的周围设置空腔结构组件6与端盖5的内端面、支座1的内壁面以及弹支轴承座43的外壁面形成密闭空腔并将金属橡胶7设于密闭空腔内，当转子系统振动时，振动通过轴承3、弹支轴承座43以及空腔结构组件6传递至金属橡胶7，使金属橡胶7产生弹性变形，从而将振动能量耗散掉，抑制转轴2的振动，保证了转子系统的稳定性，并且金属橡胶7设于密闭空腔内，避免了脱落的金属丝进入转子系统内影响转子系统的安全运行；通过金属橡胶7提供转子系统的主要支承阻尼，保证在较大的挤压变形范围内具有稳定的线性支承刚度，同时兼具良好的阻尼性能，并且不需要供油系统，弹支轴承座43设于鼠笼弹支4的弹条42端部，通过鼠笼弹支4提供转子系统的主要支承刚度并提供安装定心和承担转子静载，同时在转子振动时，鼠笼弹支4的弹性变形也会吸收部分振动能量，起到减小振动的作用。

如图1和图2所示，空腔结构组件6沿径向方向存在间隙空间，以实现金属橡胶7沿径向方向的弹性变形。当转子系统振动时，振动通过轴承3、弹支轴承座43以及空腔结构组件6传递至金属橡胶7，空腔结构组件6沿径向方向存在的间隙空间使金属橡胶7具有沿径向方向进行弹性变形的空间，使金属橡胶7根据振动载荷进行相应的弹性变形以抑制转子系统的振动。本实施例中，空腔结构组件6包括内封盖61、左封盖62、右封盖63、压紧圈64，内封盖61、左封盖62以及右封盖63的截面均呈l型，内封盖61的外壁面与支座1的内壁面贴合，内封盖61与弹支轴承座43的外壁面之间存在间隙空间，内封盖61与端盖5的内端面之间存在间隙空间；压紧圈64的外端面与端盖5的内端面贴合，压紧圈64的内侧面与弹支轴承座43的外壁面贴合，压紧圈64的外侧面与支座1的内壁面之间存在间隙空间；左封盖62与弹支轴承座43的外壁面贴合且与压紧圈64的内端面之间存在间隙空间，左封盖62与内封盖61的第一内壁面贴合且与内封盖61的第二内壁面之间存在间隙空间，右封盖63与压紧圈64的内端面贴合且与弹支轴承座43的外壁面之间存在间隙空间，右封盖63与内封盖61的第二内壁面贴合且与内封盖61的第一内壁面之间存在间隙空间，内封盖61与弹支轴承座43之间的间隙空间通过左封盖62与金属橡胶7阻隔，内封盖61与端盖5之间的间隙空间和内封盖61与压紧圈64之间的间隙空间通过右封盖63与金属橡胶7阻隔，从而构成装设金属橡胶7的密闭空腔以防止金属橡胶7内的金属丝掉落至转子系统内部。当转子系统振动时，振动通过轴承3和弹支轴承座43传递至空腔结构组件6时，各个间隙空间减小，从而使密闭空腔的容积减小，金属橡胶7的径向方向受到挤压后产生弹性变形以抑制转子系统的振动。可选地，内封盖61的截面呈l型，左封盖62和右封盖63的截面均呈槽型。内封盖61、左封盖62以及右封盖63相互配合后将金属橡胶7包合。内封盖61的外壁面与支座1的内壁面贴合，内封盖61与弹支轴承座43的外壁面之间存在间隙空间，内封盖61与端盖5的内端面之间存在间隙空间。左封盖62的槽底的外壁面与弹支轴承座43贴合，右封盖63的槽底的外壁面与内封盖61的第二内壁面贴合。左封盖62的两槽边与右封盖63的两槽边之间存在间隙空间。间隙空间的存在使得金属橡胶7可发生弹性变形。通过内封盖61将金属橡胶7与转子系统所阻隔，避免金属橡胶7弹性变形过程中脱落的金属丝从左封盖62和右封盖63之间的间隙空间掉入转子系统的内部。

如图1和图2所示，金属橡胶7的靠近转轴2的内侧壁面和靠近支座1的外侧壁面与密闭空腔的内壁面贴合，转轴2的振动引起空腔结构组件6沿径向方向的偏移进而使金属橡胶7发生径向变形并抑制转轴2的振动。可选地，金属橡胶7的内端面与左封盖62贴合，金属橡胶7的外端面与右封盖63贴合，金属橡胶7的内侧壁面与左封盖62贴合，金属橡胶7的外侧壁面与右封盖63贴合。右封盖63与弹支轴承座43之间存在间隙空间。左封盖62的端面与右封盖63的内壁面局部贴合以将金属橡胶7与右封盖63和弹支轴承座43之间的间隙空间所阻隔。在本实施例中，左端封65的内端面与金属橡胶7贴合，左端封65的外端面与左封盖62贴合，左端封65的内侧端与左封盖62之间存在间隙空间，左封盖62与内封盖61之间的间隙空间通过左端封65的外侧端与金属橡胶7阻隔，右端封66的内端面与金属橡胶7贴合，右端封66的外端面与右封盖63贴合，右端封66的外侧端与右封盖63之间存在间隙空间，右封盖63与弹支轴承座43之间的间隙空间通过右端封66的内侧端与金属橡胶7阻隔。左端封65套于左封盖62外并与左封盖62存在间隙空间，右端封66套于左封盖62上并与左封盖62贴合。通过左端封65和右端封66将金属橡胶7与间隙空间所阻隔，避免由于环形的左封盖62、右封盖63以及金属橡胶7的一处受挤压后间隙空间变小而另一相对处的间隙空间变大导致金属橡胶7的脱落的金属丝掉入转子系统内部。

空腔结构组件6为多个套于弹支轴承座43外的环形部件相互搭接形成的用于包覆金属橡胶7的包覆结构。可选地，如图3所示，空腔结构组件6包括两个截面为l形的环形部件和两个截面为槽型的环形部件，两个l形环形部件搭接于两个槽形环形部件上，两个槽形环形部件从金属橡胶7的内侧壁面和外侧壁面将金属橡胶7包裹，两个槽形环形部件之间存在间隙空间，贴合于金属橡胶7的内侧壁面的l形环形部件与支座1的内壁面之间存在间隙空间，贴合于金属橡胶7的外侧壁面的l形环形部件与弹支轴承座43的外壁面之间存在间隙空间，以实现金属橡胶7的弹性变形。可选地，如图4所示，空腔结构组件6包括两个截面为槽形的环形部件，两个槽形环形部件相互交叉搭接后将金属橡胶7包裹于内部，贴合于金属橡胶7的内侧壁面的槽形环形部件与支座1的内壁面之间存在间隙空间，贴合于金属橡胶7的外侧壁面的槽形环形部件与弹支轴承座43的外壁面之间存在间隙空间，以实现金属橡胶7的弹性变形。可选地，如图5所示，空腔结构组件6包括四个截面为l形的第一环形部件和两个截面为l形的第二环形部件，其中四个第一环形部件分别与金属橡胶7的四周贴合且四个第一环形部件之间均存在间隙空间。通过两个第二环形部件将四个第一环形部件围合以将第一环形部件之间的间隙空间与转子系统内部阻隔。其中一个第二环形部件与支座1的内壁面之间存在间隙空间，另一个第二环形部件与弹支轴承座43的外壁面之间存在间隙空间。可选地，如图6所示，空腔结构组件6包括内封盖61、左封盖62、右封盖63以及外封盖。内封盖61、左封盖62、右封盖63以及外封盖均为截面为l形的环形部件。左封盖62与右封盖63将金属橡胶7包裹，内封盖61与外封盖将左封盖62与右封盖63围合。内封盖61与支座1的内壁面之间存在间隙空间，内封盖61的外壁面与弹支轴承座43的外壁面贴合。外封盖与端盖5的内端面以及支座1的内壁面贴合，外封盖与弹支轴承座43的外壁面之间存在间隙空间。左封盖62与内封盖61的第一内壁面和外封盖的第二内壁面贴合且与内封盖61的第二内壁面之间存在间隙空间，右封盖63与内封盖61的第二内壁面和外封盖的第一内壁面贴合且与外封盖的第二内壁面之间存在间隙空间。

如图1和图2所示，端盖5与支座1固接，通过挤压压紧圈64使金属橡胶7沿轴向产生初始变形，金属橡胶7与左封盖62和右封盖63紧密贴合以确保转轴2的振动及时传递至金属橡胶7使金属橡胶7产生径向变形并抑制转轴2的振动。通过端盖5将压紧圈64压紧以消除左端封65、右端封66、左封盖62、右封盖63以及内封盖61的各端面之间的间隙，避免金属橡胶7脱落的金属丝从间隙中掉入转子系统的内部。

如图1和图2所示，弹条42的数目、长度、宽度和厚度由转子系统所需要的支承刚度推导获得。金属橡胶7采用不锈钢丝、铜丝、形状记忆合金丝制成。制作材料根据转子系统的载荷特点、性能要求、工作环境等进行选择。金属橡胶7的孔隙度和形状由转子系统所需要的支承阻尼推导获得。

从以上的描述中，可以看出，本发明的上述实施例实现了如下技术效果：

本发明的鼠笼弹支金属橡胶阻尼器，通过在弹支轴承座的周围设置空腔结构组件与端盖的内端面、支座的内壁面以及弹支轴承座的外壁面形成密闭空腔并将金属橡胶设于密闭空腔内，当转子系统振动时，振动通过轴承、弹支轴承座以及空腔结构组件传递至金属橡胶，使金属橡胶产生弹性变形，从而将振动能量耗散掉，抑制转轴的振动，保证了转子系统的稳定性，并且金属橡胶设于密闭空腔内，避免了脱落的金属丝进入转子系统内影响转子系统的安全运行；通过金属橡胶提供转子系统的主要支承阻尼，保证在较大的挤压变形范围内具有稳定的线性支承刚度，同时兼具良好的阻尼性能，并且不需要供油系统，弹支轴承座设于鼠笼弹支的弹条端部，通过鼠笼弹支提供转子系统的主要支承刚度并提供安装定心和承担转子静载，同时在转子振动时，鼠笼弹支的弹性变形也会吸收部分振动能量，起到减小振动的作用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。