[发明专利]一种用于转子系统支承结构的吸振耗能装置

说明书

本发明公开了一种用于转子系统支承结构的吸振耗能装置，用于降低转子振动响应。吸振耗能装置由金属橡胶组件和固定座组件构成，金属橡胶组件安装于固定座组件内。金属橡胶组件包括有金属橡胶元件、质量块、螺栓和螺母，金属橡胶元件由记忆合金金属丝制成。固定座组件包括有支承外环、端盖、支承内环、限位环。本发明兼具吸振器与阻尼器的优点，具备高效且稳定的减振性能，可用于多种工况下转子系统的减振设计。作为吸振器，金属橡胶元件提供刚度，质量块为参振质量，通过调整金属橡胶元件的刚度，实现对转子振动能量的高效吸收；作为阻尼器，金属橡胶元件内部螺旋丝在振动时发生相对运动，产生摩擦耗能，实现对转子振动能量的高效耗散。

技术领域

本发明属于旋转机械振动控制领域，具体涉及一种用于转子系统支承结构的吸振耗能装置。

背景技术

旋转机械被广泛地应用于航空发动机、燃气轮机、工业压缩机及各种电动机等机械装置中，由转子、轴承和支承结构组成的转子系统是旋转机械的核心部件之一，其振动过大不仅容易引发转子系统故障，同时也往往成为承力框架等其他结构振动的重要激励源。因此，转子系统的振动问题不仅关系到转子系统自身的性能和安全，也关系到航空发动机或其他旋转机械整机的动力响应水平和工作性能。

自上世纪60年代问世起，挤压油膜阻尼器因其结构简单、重量轻等优点，被广泛应用于高速旋转机械中，通过挤压环形间隙内的油膜和润滑油环向流动时产生的粘性摩擦阻尼实现减振效果。但是当转子振动响应过大而超出其设计范围时，油膜力会呈现高度的非线性，从而引起一系列非线性振动问题，如双稳态响应、锁死、非协调进动甚至混沌等现象。

为解决挤压油膜阻尼器阻尼特性不稳定的问题，此后又提出了金属橡胶支承阻尼装置，通过金属丝间相对滑移时的干摩擦耗散振动能量，将金属橡胶应用于航空航天转子系统支承结构的研制已有长期的学术研究和工程基础，并在实际应用中表现出良好的阻尼性能和结构可靠性。但是该减振装置仍存在许多阻尼器的通病，仅对靠近临界转速处的振动响应才会有显著的阻尼效应，而对处于非临界状态的转子系统减振性能较弱，不能对转子全转速范围内各工况提供良好的阻尼效应。

目前常用的转子系统支承结构减振装置多为阻尼减振，如挤压油膜阻尼器、金属橡胶等，主要用于降低转子通过临界转速时的振动响应，存在以下局限性：(1)当转子振动加剧时，对转子系统产生附加非线性支承刚度，产生振动恶化问题；(2)对于非临界状态的工况，不能充分发挥阻尼效应，减振性能较弱。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于转子系统支承结构的吸振耗能装置，不仅结构简单、减振性能稳定，还具备多工况减振的能力，可以高效地实现转子振动能量的吸收与耗散，最终降低发动机转子在多种工况运转下的振动响应。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于转子系统支承结构的吸振耗能装置，用于降低转子在多种工况下的振动响应，所述吸振耗能装置安装于转子与承力机匣之间，由金属橡胶组件和固定座组件构成，其中，金属橡胶组件位于固定座组件内。所述吸振耗能装置兼具吸振器与阻尼器的优点，可以高效地实现转子振动能量的吸收与耗散。

所述金属橡胶组件包括上金属橡胶元件、下金属橡胶元件、左质量块、右质量块、螺栓和螺母。左质量块与右质量块结构相同，呈对称设置，且在中心位置处设有通孔，上金属橡胶元件与下金属橡胶元件位于左质量块与右质量块之间。螺栓依次穿过左质量块与右质量块，然后用螺母拧紧，构成金属橡胶组件。