一种微小型涡喷发动机多孔质两相轴承及其转子支撑结构的制作方法

1.本发明涉及发动机领域，更具体的，涉及一种微小型涡喷发动机多孔质两相轴承及其转子支撑结构。


背景技术：

2.微小型涡喷发动机相较常规发动机尺寸小，重量轻，推重比高，广泛应用于微小型无人驾驶靶机、侦察机、航模飞机，也可为战术巡航导弹提供动力，同时，由于采用加油的方式补充能源比充电更具快捷性和方便性，还可以作为将来的野战便携式能源。
3.轴承润滑系统是发动机系统中不可或缺的重要组成部分，在发动机启动、运转和关机的过程中，充分保障发动机转子安全可靠运转，防止其因摩擦过热而发生损坏，导致发动机不能正常工作。
4.现有微小型涡喷发动机大多采用滚动轴承润滑系统，虽然滚动轴承起动性能好，能在中等速度下保持比较高的承载能力，但同样有其致命性的缺点，这在一定程度上限制了涡喷发动机的发展。一方面，由于滚动轴承的存在，发动机系统需要增加单独的润滑供油管路，增加了系统的复杂性；另一方面，由于涡喷发动机用滚动轴承一般由内圈、外圈和滚珠组成，由于滚珠的存在，导致其径向尺寸比较大；其次，滚动轴承减振能力低，当发动机在高转速下工作时，轴承寿命会大幅度下降；最后，滚珠轴承润滑系统成本较高。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术中发动机利用滚动轴承润滑，系统油路结构复杂，尺寸较大，并且使用寿命低的问题。本发明提供了一种微小型涡喷发动机多孔质两相轴承及其转子支撑结构，其利用多孔质两相轴承来进行支撑，自身含浸的润滑油，实现自身的润滑冷却，结构简单，具备减震的效果。
6.为达此目的，本发明提供了一种微小型涡喷发动机多孔质两相轴承及其转子支撑结构，包括叶轮、前轴承、后轴承、中心轴以及涡轮；叶轮固定于中心轴的前端，涡轮固定于中心轴的后端，中心轴的前后端均开设有台阶，前轴承套设于中心轴上且设置于靠近中心轴前端的台阶内，后轴承套设于中心轴上且设置于靠近中心轴后端的台阶内，前轴承与后轴承均配置为多孔质轴承，多孔质轴承包括外圈与内圈，外圈套设于内圈外，且外圈与内圈均为多孔结构。
7.在本发明较佳的技术方案中，所述中心轴外套设有轴套，所述前轴承与轴套之间设置有双层密封圈，所述后轴承与轴套之间设置有单层密封圈。
8.在本发明较佳的技术方案中，所述前轴承的后端安装有多个弹性垫片，所述后轴承的前端安装有单个弹性垫片。
9.在本发明较佳的技术方案中，所述外圈的内侧开设有储油槽。
10.在本发明较佳的技术方案中，所述中心轴的前端连接有前锁紧螺母，前锁紧螺母抵于所述叶轮上，中心轴的后端连接有后锁紧螺母，后锁紧螺母抵于所述涡轮上。
11.在本发明较佳的技术方案中，所述轴套外设置有扩压器，扩压器外设有机匣。
12.在本发明较佳的技术方案中，所述机匣内设置有火焰筒，火焰筒套设于所述轴套外，所述火焰筒的输出端连接有导向器，导向器延伸至所述涡轮的一侧。
13.在本发明较佳的技术方案中，所述中心轴上还套设有可压缩调整环，可压缩调整环抵于所述后轴承的后端。
14.在本发明较佳的技术方案中，所述机匣的前端还固定有外套，外套的内侧构成进气道，所述叶轮延伸至进气道内。
15.在本发明较佳的技术方案中，所述机匣的后端连接有尾喷管，尾喷管与机匣连通。
16.本发明的有益效果为：
17.本发明提供的一种微小型涡喷发动机多孔质两相轴承及其转子支撑结构，充分利用轴承材料本身的多孔特性和材料与油的亲和力，依靠轴承自带的润滑油和环境空气完成轴承、轴套以及中心轴的冷却润滑，无需配备单独的轴承润滑管路，发动机供油系统结构简单；多孔质轴承由轴承内圈和轴承外圈组成，无滚珠结构，相较于传统滚动式轴承，径向尺寸更小，成本更低。可压缩调节环、弹性垫片等多方面补偿位移和振动，有效提高转子系统的工作稳定性和可靠性。
附图说明
18.图1是本发明具体实施方式提供的微小型涡喷发动机多孔质两相轴承及其转子支撑结构的结构示意图；
19.图2是图1中a处放大结构示意图；
20.图3是图1中b处放大结构示意图；
21.图4是图1中转子系统运转状态下空气流动方向示意图；
22.图5是转子系统运转状态下多孔质轴承孔隙渗油方向示意图；
23.图6是转子系统运转状态下多孔质轴承孔隙回油方向示意图；
24.图7是图1中前后轴承的剖视图；
25.图8是前后轴承的立体结构示意图。
26.图中：
27.1-叶轮，2-扩压器，3-轴套，41-前轴承，42-后轴承，43-外圈，44-内圈，45-储油槽，46-轴承间隙，5-中心轴，6-可压缩调整环，7-涡轮，8-前锁紧螺母，9-后锁紧螺母，10-机匣，11-外套，12-进气道，13-火焰筒，14-导向器，15-尾喷管，16-弹性垫片。
具体实施方式
28.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
29.如图1-8所示，实施例中提供了一种微小型涡喷发动机多孔质两相轴承及其转子支撑结构，包括叶轮1、前轴承41、后轴承42、中心轴5以及涡轮7；叶轮1固定于中心轴5的前端，涡轮7固定于中心轴5的后端，中心轴5前后均开设有台阶，前轴承41套设于中心轴5上且设置于靠近中心轴5前端的台阶内，后轴承42套设于中心轴5上且设置于靠近中心轴5后端的台阶内，前轴承41与后轴承42均配置为多孔质轴承，多孔质轴承包括外圈43与内圈44，外圈43套设于内圈44外，且外圈43与内圈44均为多孔结构。
30.本发明转子系统应用于微小型涡喷发动机时，中心轴5外套设有轴套3，轴套3外靠近叶轮1一侧安装扩压器2，扩压器2外设机匣10。机匣10前端固定有外套11，外套11内侧构成进气道12，叶轮1延伸至进气道12内部。机匣10后端连接尾喷管15。轴套3外部、机匣10内部设置火焰筒13，火焰筒13输出端连接有导向器14，导向器14延伸至涡轮7一侧。
31.在中心轴5不转动时，润滑油充满轴承的外圈43与内圈44孔隙。在发动机运行的过程中，中心轴5转动，轴承的润滑一方面依靠喷涂于轴承内圈44与外圈43接触面上的耐高温润滑剂涂层实现润滑，另一方面当转子系统发生轻微振动，储油槽45内部润滑油即时流向轴承间隙46，二是保障轴承间隙46的润滑效果。高压空气经过扩压器2进入叶轮1背面与扩压器2形成的间隙中，空气在压力的作用下，穿过前轴承41。由于本实施中的轴承为多孔质结构，对穿过其的空气具有较强的均流效果，因此空气可以实现对该轴承的各向一致冷却，通过前轴承41后的空气继续向后轴承42的方向流去，在此过程中对轴套3内壁以及中心轴5进行冷却，最后流入后轴承42，对后轴承42各向一致冷却。至此，实现对于整个轴承系统以及中心轴5的冷却。
32.当转子处在运转状态时，随着轴承温度升高，由于油的体积膨胀系数比金属大，因而润滑油自动进入轴承间隙46，同时实现轴承的润滑和冷却，储油槽45内润滑油亦会部分流入轴承间隙46，实现对经孔隙溢出的润滑油因轴承高速长时运转或温升过高等原因导致流失进行补偿。
33.当转子停止转动后，前轴承41和后轴承42冷却，孔隙恢复，润滑油又重回轴承自身孔隙，此时回到轴承内部孔隙的润滑油由两部分组成，一部分为在转子工作状态下经由多孔质轴承渗出的润滑油，另一部分为储油槽45在发动机启动或进行补偿时流入轴承间隙46的润滑油，此种设计，很好地实现了轴承自身内部冷却润滑油的更新，大大提高了轴承寿命和转子系统的工作可靠性。
34.进一步地，前轴承41与轴套3之间设置有双层密封圈，后轴承42与轴套3之间设置有单层密封圈。密封圈能够防止润滑油倒流，避免润滑油过快地流出凹台，造成润滑效率低下。
35.进一步地，前轴承41的后端安装有多个弹性垫片16，后轴承42的前端安装有单个弹性垫片16。前轴承41上的弹性垫片16用以补偿中心轴5和前轴承41之发生的轴向位移，后轴承42上的弹性垫片16同样是用以补偿轴向位置，避免轴承移位。
36.进一步地，外圈43的内侧开设有储油槽45。储油槽45内填充有润滑油，在转子发生轻微振动时，储油槽45内的润滑油即时流向轴承间隙46，保障润滑效果。
37.进一步地，中心轴5的前端连接有前锁紧螺母8，前锁紧螺母8抵于叶轮1上，中心轴5的后端连接有后锁紧螺母9，后锁紧螺母9抵于涡轮7上。前锁紧螺母8将叶轮1的前端压紧到中心轴5上，而后锁紧螺母9将涡轮7抵紧到中心轴5上，实现整个转子系统的轴向固定，避免转子系统在工作时因振动而发生轴向位置的变化。
38.进一步地，火焰筒13的输出端连接有导向器14，导向器14延伸至涡轮7的一侧。导向器14能够将火焰筒13输出的高温燃气导致涡轮7处，使涡轮7能够充分接受高温燃气而转动起来，提高转动的效率。
39.进一步地，中心轴5上还套设有可压缩调整环6，可压缩调整环6抵于后轴承42的后端。可压缩调整环6定于后轴承42的后端，一方面保证后轴承42始终处于压紧状态，另一方
面可以吸收转子转动时产生的振动，保证转子系统能够稳定低工作。
40.进一步地，后轴承42内的空气排出后与涡轮7前端的燃气混合，经尾喷管15排出产生推力。
41.本实施例的其它技术采用现有技术。
42.本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本技术的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。