[发明专利]一种发动机转子支点中深沟球轴承的轴向力预加载结构

说明书

本发明涉及一种发动机转子支点中深沟球轴承的轴向力预加载结构，所述发动机为燃气轮机或涡轮喷气发动机，所述深沟球轴承的内环固定套设在发动机转子轴上并在轴向上临近一转子叶轮盘而设置，所述深沟球轴承的外环固定支撑在轴承座内，通过在深沟球轴承外环增设封闭的集油环结构，并利用高压滑油在集油环环形端面形成合适的轴向力载荷，利用滑油的供油压力和集油环的环形作用面积，可为轴承外环提供合适的轴向预紧载荷，简化了传统的轴承预紧力结构。在地面燃气轮机或者航空发动机领域具有重要的工程应用意义。

技术领域

本发明属于燃气轮机、航空发动机结构设计领域，涉及一种发动机转子支点中深沟球轴承的轴向力预加载结构。

背景技术

适用于小型燃气轮机和航空发动机多球轴承的轴向力加载结构设计问题是在燃气轮机、航空发动机领域有重要实际意义的工程性问题。

在燃气轮机、航空发动机结构设计中，为了提高其性能稳定性，转子叶片叶尖间隙的保持能力极为重要，迫切需要结构设计人员采用稳妥的转子支点布局方法，并与机匣的热变形互相协调。如何提高过渡态下转子、静子的轴向/径向间隙保持能力是影响燃气轮机、航空发动机可靠性进一步提升的现实要求。

此外，位于涡扇发动机进口截面位置的风扇，在极端状态下可能会发生叶片断裂的故障，此时低压轴会出现飞转的现象。从结构安全性设计的角度考虑，需要避免低压轴飞转过程中由于叶片缺失造成的不平衡力及其所引起的低压轴断裂风险。而由于风扇叶片向前的气动力较大，因此采用双深沟球轴承的支点布局方案可以最大程度地保证极端状况下的发动机安全性。寻求这种支点布局方式下的可靠轴承预紧力加载结构设计方法也面临着迫切的设计需求。

发明内容

针对现有技术的上述缺点和不足，本发明旨在提供一种发动机转子支点中深沟球轴承的轴向力预加载结构，通过在深沟球轴承外环增设封闭的集油环结构，利用高压滑油的供油压力和集油环的环形作用面积，为轴承外环提供合适的轴向预紧载荷，最终的轴向力载荷通过集油环与轴承外环的配合端面传递给轴承滚动体，实现轴承轴向力的预加载，该结构简化了传统的轴承预紧力结构，在地面燃气轮机或者航空发动机领域具有重要的工程应用意义。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种发动机转子支点中深沟球轴承的轴向力预加载结构，所述发动机为燃气轮机或涡轮喷气发动机，所述深沟球轴承的内环固定套设在发动机转子轴上并在轴向上临近一转子叶轮盘而设置，所述深沟球轴承的外环固定支撑在轴承座内，其特征在于，

在所述轴承座内还设置一封闭的集油环，所述集油环的环形端面顶抵在所述深沟球轴承的外环的内侧轴向端面上，所述集油环内设置一轴向布置的高压滑油供油管，从所述供油管喷出的高压滑油在所述集油环的环形端面形成轴向力载荷，通过所述集油环的环形端面为所述深沟球轴承的外环提供轴向预紧力。

本发明的发动机转子支点中深沟球轴承的轴向力预加载结构，其工作原理为：通过在深沟球轴承外环增设封闭的集油环结构，并利用高压滑油在集油环环形端面形成合适的轴向力载荷，最终的轴向力载荷通过集油环与轴承外环的配合端面传递给轴承滚动体，实现轴承的预加载。集油环的环形面积和滑油供油压力决定了轴承外环端面位置处的轴向力加载情况。由于滑油压力在集油环内近似周向均匀，因此传递给轴承外环位置的轴向力也是均匀的。

较优地，在不同状态下，可以利用不同的滑油供给压力提供不同的轴承用轴向力，避免轴承轴向力反向、轴向力轻载以及轴向力过大的状况出现。

优选地，所述集油环与轴承外环之间设有防转结构，实现轴承外环、集油环以及轴承座组件之间的防转设计要求。

优选地，集油环可通过直径较大的O型橡胶圈实现其内滑油的密封，维持腔内足够的滑油压力。