可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器及其变阻尼调节方法

本发明属于航空发动机挤压油膜阻尼器结构设计，具体涉及一种可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器及其变阻尼调节方法。

背景技术：

1、挤压油膜阻尼器是一种利用粘性流体在挤压流动中所产生的耗散效应来增加系统阻尼的被动式减振设备。由于结构简单，可靠性高，挤压油膜阻尼器在现代航空发动机中得到广泛使用。科学设计的挤压油膜阻尼器可以有效的隔绝结构的振动并减小转子的外传激励，从而减小旋转部件对于支承结构的冲击；

2、传统挤压油膜阻尼器只在特定激励频率下阻尼特性最优，无法涵盖所有转子工作频率。因此开展可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器结构设计研究，使得现代航空发动机在跨越多阶临界转速的运行过程中获得全功率全转速范围的良好减振能力，进而提高转子系统稳定性，延长发动机使用寿命，提高其动力学性能是很符合实际需要的。

技术实现思路

1、本发明为了解决传统挤压油膜阻尼器只在特定激励频率下阻尼特性最优，无法涵盖所有转子工作频率，导致现代航空发动机在跨越多阶临界转速的运行过程中，转子系统存在稳定性较差以及动力学性能较弱的弊端，进而提供一种可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器及其变阻尼调节方法；

2、一种可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器，主动控制挤压油膜阻尼器包括阻尼器外环、锥套、鼠笼内环、两个伺服阀、两个油膜压力传感器和两个涡流位移传感器，锥套套装在鼠笼内环上，阻尼器外环套装在锥套上，两个伺服阀沿周向等距安装在阻尼器外环的外圆面上，两个油膜压力传感器对称设置在一个伺服阀的两侧，每个油膜压力传感器安装在阻尼器外环上，且每个油膜压力传感器的探测端延伸至锥套与鼠笼内环之间的油膜区内，两个涡流位移传感器均安装在阻尼器外环的前端，且每个涡流位移传感器与一个油膜压力传感器对应设置，每个涡流位移传感器的探测端对应鼠笼内环的外圆壁设置，滑油通过两个伺服阀进入锥套与鼠笼内环之间的油膜中，通过涡流位移传感器测量鼠笼内环涡动位置的变化，通过油膜压力传感器测量油膜压力的变化，并以涡流位移传感器和油膜压力传感器的测量值作为调节伺服阀供油量的依据；

3、进一步地，阻尼器外环的外环面上沿周向等距设有两个伺服阀安装块，每个伺服阀安装块与阻尼器外环一体成形设置，每个伺服阀对应安装在一个伺服阀安装块上，阻尼器外环的外环面上还加工有两个一号油膜压力传感器安装孔，且两个一号油膜压力传感器安装孔对称设置在一个伺服阀安装块的两侧，阻尼器外环的内环面上沿阻尼器外环的轴线延伸方向依次加工有两个回油槽，且每个回油槽与一个伺服阀安装块连通设置；

4、进一步地，阻尼器外环内加工有两个一号走油孔，每个一号走油孔与一个伺服阀安装块连通设置，每个回油槽的槽底上加工有一个一号回油孔，且每个回油槽通过一号回油孔与伺服阀安装块连通设置；

5、进一步地，伺服阀安装块顶部的边缘处加工有四个伺服阀连接孔，伺服阀通过四个伺服阀连接孔和锁紧螺栓实现与伺服阀安装块拆卸连接，伺服阀安装块顶部的中心处分别加工有外部油液进油孔、伺服阀出油孔、伺服阀回油孔和外部油液回油孔，外部油液进油孔的一端通过油管与外部供油设备的出油端相连，外部油液进油孔的另一端通过油管与伺服阀中的进油孔相连，伺服阀出油孔的一端通过油管与伺服阀的出油孔相连，伺服阀出油孔的另一端与一号走油孔的进油端相连，伺服阀回油孔的一端通过油管与伺服阀的回油孔相连，伺服阀回油孔的另一端通过油管与一号回油孔的出油端相连，外部油液回油孔的一端通过油管与伺服阀的排油孔相连，外部油液回油孔的另一端通过油管与外部供油设备的进油端相连；

6、进一步地，一号走油孔为l形油孔，一号走油孔的一端与对应的伺服阀安装块的侧壁连通设置，一号走油孔的另一端与阻尼器外环的内环面连通设置，一号走油孔与伺服阀安装块侧壁的连通端上设有封堵塞；

7、进一步地，锥套的外环面上沿周向等距加工有两个二号走油孔，每个二号走油与一号走油孔对应连通设置，锥套的外环面上沿周向等距加工有两个二号回油孔组，每个二号回油孔组中包括两个二号回油孔，且每个二号回油孔组中一个二号回油孔与一个回油槽对应连通设置，锥套的外环面上还加工有两个二号油膜压力传感器安装孔，且每个二号油膜压力传感器安装孔与一个一号油膜压力传感器安装孔同轴对应设置；

8、进一步地，锥套的外环面上沿锥套的轴线延伸方向加工有两个密封环安置槽，且两个活塞环安置槽对称设置在两个二号油膜压力传感器安装孔的两侧，每个密封环安置槽中设有一个密封环，锥套通过两个密封环与阻尼器外环密封设置；

9、进一步地，鼠笼内环的外圆面上加工有进油环槽和两个活塞环安置槽，两个活塞环安置槽对称设置在进油环槽的两侧，进油环槽与两个二号走油孔连通设置，每个活塞环安置槽中设有一个活塞环，鼠笼内环通过两个活塞环与锥套密封设置；

10、进一步地，涡流位移传感器通过l形安装架安装在阻尼器外环的前端，阻尼器外环的前端端面上加工有两组涡流位移传感器安装孔，每组涡流位移传感器安装孔与一个一号油膜压力传感器安装孔对应设置，l形安装架中的竖直部通过螺栓与一组涡流位移传感器安装孔配合安装在阻尼器外环的前端上，涡流位移传感器嵌装在l形安装架中的水平部上；

11、一种可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器的变阻尼调节方法，所述调节方法具体是通过如下步骤实现的：

12、步骤1：将具体转子和可控挤压油膜阻尼器安装完毕；

13、步骤2：转子开始旋转，带动可控挤压油膜阻尼器内的鼠笼内环进行涡动；

14、步骤3：伴随鼠笼内环的涡动，油膜压力传感器开始实时监测位于鼠笼内环与锥套之间存在油膜的油膜压力变化，涡流位移传感器实时监测鼠笼内环的位置变化，数据采集系统记录油膜压力数据及涡流位移传感器数据作为反馈参数；

15、步骤4：当涡流位移传感器检测到鼠笼内环的涡动位置发生变化时，通过plc控制板卡控制与鼠笼内环涡动位置相近的伺服阀加大供油压力，而与鼠笼内环涡动位置较远的伺服阀以较小供油压力供油，进而实时调控变阻尼挤压油膜阻尼器的实时阻尼性能，对于工程中常见的鼠笼内环做同步圆轨迹运动，伺服阀控制的供油压力按正弦规律变化；

16、步骤5：对调节后的可控挤压油膜阻尼器进行变阻尼特性验证，判断上述调节步骤是否达到变阻尼的预期效果。

17、本申请相对于现有技术所产生的有益效果：

18、本申请提出的一种可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器，通过涡流位移传感器实时监测挤压油膜阻尼器中内环的位置变化，并将内环位置变化情况反馈至控制系统，同时辅助以油膜压力传感器监测到的挤压油膜阻尼器油膜压力信号，控制系统进而控制在可控挤压油膜阻尼器周向均布的两个伺服阀以受控压力进行供油，滑油以一定压力出伺服阀经外环以及锥套中的油孔注入油膜中，在油膜中经鼠笼的环形油槽均布至鼠笼延伸部分周向表面，随后经锥套中的回油孔回到锥套与外环之间，随后进入外环中的环向油道，随后经外环的回油孔进入伺服阀的回油孔，进而从阻尼器结构中排出。经过以上过程可控制阻尼器供油压力，进而控制阻尼器的阻尼特性。

技术特征：

1.一种可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器，其特征在于：主动控制挤压油膜阻尼器包括阻尼器外环(1)、锥套(2)、鼠笼内环(3)、两个伺服阀(4)、两个油膜压力传感器(5)和两个涡流位移传感器(6)，锥套(2)套装在鼠笼内环(3)上，阻尼器外环(1)套装在锥套(2)上，两个伺服阀(4)沿周向等距安装在阻尼器外环(1)的外圆面上，两个油膜压力传感器(5)对称设置在一个伺服阀(4)的两侧，每个油膜压力传感器(5)安装在阻尼器外环(1)上，且每个油膜压力传感器(5)的探测端延伸至锥套(2)与鼠笼内环(3)之间的油膜区内，两个涡流位移传感器(6)均安装在阻尼器外环(1)的前端，且每个涡流位移传感器(6)与一个油膜压力传感器(5)对应设置，每个涡流位移传感器(6)的探测端对应鼠笼内环(3)的外圆壁设置，滑油通过两个伺服阀(4)进入锥套(2)与鼠笼内环(3)之间的油膜中，通过涡流位移传感器(6)测量鼠笼内环(3)涡动位置的变化，通过油膜压力传感器(5)测量油膜压力的变化，并以涡流位移传感器(6)和油膜压力传感器(5)的测量值作为调节伺服阀(4)供油量的依据。

2.根据权利要求1所述的一种可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器，其特征在于：阻尼器外环(1)的外环面上沿周向等距设有两个伺服阀安装块(11)，每个伺服阀安装块(11)与阻尼器外环(1)一体成形设置，每个伺服阀(4)对应安装在一个伺服阀安装块(11)上，阻尼器外环(1)的外环面上还加工有两个一号油膜压力传感器安装孔(12)，且两个一号油膜压力传感器安装孔(12)对称设置在一个伺服阀安装块(11)的两侧，阻尼器外环(1)的内环面上沿阻尼器外环(1)的轴线延伸方向依次加工有两个回油槽(13)，且每个回油槽(13)与一个伺服阀安装块(11)连通设置。

3.根据权利要求1所述的一种可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器，其特征在于：阻尼器外环(1)内加工有两个一号走油孔(19)，每个一号走油孔(19)与一个伺服阀安装块(11)连通设置，每个回油槽(13)的槽底上加工有一个一号回油孔(110)，且每个回油槽(13)通过一号回油孔(110)与伺服阀安装块(11)连通设置。

4.根据权利要求3所述的一种可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器，其特征在于：伺服阀安装块(11)顶部的边缘处加工有四个伺服阀连接孔(14)，伺服阀(4)通过四个伺服阀连接孔(14)和锁紧螺栓实现与伺服阀安装块(11)拆卸连接，伺服阀安装块(11)顶部的中心处分别加工有外部油液进油孔(15)、伺服阀出油孔(16)、伺服阀回油孔(17)和外部油液回油孔(18)，外部油液进油孔(15)的一端通过油管与外部供油设备的出油端相连，外部油液进油孔(15)的另一端通过油管与伺服阀(4)中的进油孔相连，伺服阀出油孔(16)的一端通过油管与伺服阀(4)的出油孔相连，伺服阀出油孔(16)的另一端与一号走油孔(19)的进油端相连，伺服阀回油孔(17)的一端通过油管与伺服阀(4)的回油孔相连，伺服阀回油孔(17)的另一端通过油管与一号回油孔(110)的出油端相连，外部油液回油孔(18)的一端通过油管与伺服阀(4)的排油孔相连，外部油液回油孔(18)的另一端通过油管与外部供油设备的进油端相连。

5.根据权利要求4所述的一种可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器，其特征在于：一号走油孔(19)为l形油孔，一号走油孔(19)的一端与对应的伺服阀安装块(11)的侧壁连通设置，一号走油孔(19)的另一端与阻尼器外环(1)的内环面连通设置，一号走油孔(19)与伺服阀安装块(11)侧壁的连通端上设有封堵塞。

6.根据权利要求5所述的一种可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器，其特征在于：锥套(2)的外环面上沿周向等距加工有两个二号走油孔(22)，每个二号走油孔(22)与一号走油孔(19)对应连通设置，锥套(2)的外环面上沿周向等距加工有两个二号回油孔组，每个二号回油孔组中包括两个二号回油孔(23)，且每个二号回油孔组中一个二号回油孔(23)与一个回油槽(13)对应连通设置，锥套(2)的外环面上还加工有两个二号油膜压力传感器安装孔(24)，且每个二号油膜压力传感器安装孔(24)与一个一号油膜压力传感器安装孔(12)同轴对应设置。

7.根据权利要求6所述的一种可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器，其特征在于：锥套(2)的外环面上沿锥套(2)的轴线延伸方向加工有两个密封环安置槽(21)，且两个活塞环安置槽(21)对称设置在两个二号油膜压力传感器安装孔(24)的两侧，每个密封环安置槽(21)中设有一个密封环，锥套(2)通过两个密封环与阻尼器外环(1)密封设置。

8.根据权利要求5所述的一种可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器，其特征在于：鼠笼内环(3)的外圆面上加工有进油环槽(31)和两个活塞环安置槽(32)，两个活塞环安置槽(32)对称设置在进油环槽(31)的两侧，进油环槽(31)与两个二号走油孔(22)连通设置，每个活塞环安置槽(32)中设有一个活塞环(7)，鼠笼内环(3)通过两个活塞环(7)与锥套(2)密封设置。

9.根据权利要求5所述的一种可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器，其特征在于：涡流位移传感器(6)通过l形安装架安装在阻尼器外环(1)的前端，阻尼器外环(1)的前端端面上加工有两组涡流位移传感器安装孔，每组涡流位移传感器安装孔与一个一号油膜压力传感器安装孔(12)对应设置，l形安装架中的竖直部通过螺栓与一组涡流位移传感器安装孔配合安装在阻尼器外环(1)的前端上，涡流位移传感器(6)嵌装在l形安装架中的水平部上。

10.一个基于权利要求1至9中任意一项可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器的变阻尼调节方法，其特征在于：所述调节方法具体是通过如下步骤实现的：

技术总结
一种可变阻尼的主动控制挤压油膜阻尼器及其变阻尼调节方法，属于航空发动机挤压油膜阻尼器结构设计技术领域，本发明为了解决传统挤压油膜阻尼器只在特定激励频率下阻尼特性最优，无法涵盖所有转子工作频率，导致现代航空发动机在跨越多阶临界转速的运行过程中，转子系统存在稳定性较差以及动力学性能较弱的弊端，本申请包括阻尼器外环、锥套、鼠笼内环、两个伺服阀、两个油膜压力传感器和两个涡流位移传感器，滑油通过两个伺服阀进入锥套与鼠笼内环之间的油膜中，通过涡流位移传感器测量鼠笼内环涡动位置的变化，通过油膜压力传感器测量油膜压力的变化，并以涡流位移传感器和油膜压力传感器的测量值作为调节伺服阀供油量的依据，本申请主要用作航空发动机中的挤压油膜阻尼器结构。

技术研发人员：张广辉,国阳,徐科繁,龚文杰,路亿垦,母博伟,孙一冰,马秉正
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/12