用于燃氣渦輪發(fā)動機的串聯(lián)軸承支承裝置制造方法
【專利摘要】一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的軸承支承裝置，包括：第一環(huán)形部件(28)；第二環(huán)形部件(18)，其設(shè)置在第一環(huán)形部件內(nèi)；第一和第二沿軸向間隔開的滾動元件軸承(52,62)，其設(shè)置在第一與第二環(huán)形部件之間以便實現(xiàn)第一和第二部件的相對旋轉(zhuǎn)；第一彈簧元件(32)，其將第一軸承安裝于第一部件；和第二彈簧元件(44)，其通過第一彈簧元件將第二軸承安裝于第一部件，使得第一和第二軸承相對于第一部件串聯(lián)地受到物理支承。
【專利說明】用于燃氣渦輪發(fā)動機的串聯(lián)軸承支承裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及滾動元件軸承，并且更具體地涉及此類軸承在燃氣渦輪發(fā)動機中的安裝。
【背景技術(shù)】
[0002]燃氣渦輪發(fā)動機包括一個或更多個軸，軸安裝以用于在通常為滾動元件類型的若干軸承中旋轉(zhuǎn)。軸承包圍在稱為“儲槽(sump) ”的封殼中，封殼被加壓且具有用于潤滑和冷卻的油流。燃氣渦輪發(fā)動機中的軸承通常為滾柱軸承和滾珠軸承的組合。滾柱軸承對軸的徑向負載起作用，且滾珠軸承對徑向和推力負載起作用。通常，軸承成對地安裝，其中滾珠和滾柱軸承在單個軸承儲槽中的沿軸向相鄰的位置處。
[0003]滾珠軸承通常為發(fā)動機中最不可靠的軸承。滾珠軸承在經(jīng)歷軸向負載和徑向負載的組合時更易于故障，而在徑向方向上負載不足的滾柱軸承通常由于滾柱滑移(skidding)破壞而故障。增大滾柱軸承上的徑向負載增大了罩速度，這降低了此類破壞的風(fēng)險。因此，此類軸承構(gòu)造需要隔離負載，其中推力負載引導(dǎo)至滾珠軸承，且徑向負載盡可能多地引導(dǎo)至滾柱軸承?，F(xiàn)有技術(shù)的軸承支承設(shè)計僅隔離了徑向負載中的大部分。
[0004]—些現(xiàn)有的發(fā)動機已通過結(jié)合“并聯(lián)”彈簧指(spring finger)殼體來支承相鄰的滾珠軸承和阻尼滾柱軸承解決了負載隔離問題。該設(shè)計在使徑向負載與滾珠軸承隔離方面不完全有效，其中施加的徑向負載中的通常10-30%通過滾珠軸承傳遞。
[0005]其它已知的現(xiàn)有發(fā)動機通過包括與預(yù)載非中心阻尼滾柱軸承“并聯(lián)”的滾珠軸承彈簧指來解決負載隔離。該設(shè)計在負載隔離方面有效，但制造和操作起來復(fù)雜。
[0006]因此，需要一種用于滾珠和滾柱軸承組合的軸承支承件，其將徑向和推力負載隔離至適合的軸承，且其在機械上簡單。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]該需要通過本發(fā)明來解決，本發(fā)明提供了一種軸承支承裝置，其中滾珠和滾柱軸承通過彈簧元件串聯(lián)安裝，以便使徑向負載與滾珠軸承隔離。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的軸承支承裝置包括:第一環(huán)形部件；第二環(huán)形部件，其設(shè)置在第一環(huán)形部件內(nèi)；第一和第二沿軸向間隔開的滾動元件軸承，其設(shè)置在第一與第二環(huán)形部件之間以便實現(xiàn)第一和第二部件的相對旋轉(zhuǎn)；第一彈簧元件，其將第一軸承安裝于第一部件；和第二彈簧元件，其通過第一彈簧元件將第二軸承安裝于第一部件，使得第一和第二軸承相對于第一部件串聯(lián)地受到物理支承；
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的軸承裝置包括:靜止的環(huán)形框架；第一軸承罩，其包括由沿軸向延伸的第一彈簧指的環(huán)形陣列互連的環(huán)形前環(huán)和后環(huán)，其中，前環(huán)安裝于框架；第二軸承罩，其包括由沿軸向延伸的第二彈簧指的環(huán)形陣列互連的環(huán)形前環(huán)和后環(huán)，后環(huán)安裝于第一軸承罩的后環(huán)；滾柱軸承，其由第二軸承罩的后環(huán)承載；滾珠軸承，其由第二軸承罩的前環(huán)承載；和軸，其安裝在滾柱軸承和滾珠軸承中?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0009]本發(fā)明可通過結(jié)合附圖參照以下說明來更好地理解，在附圖中:
圖1為結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的方面構(gòu)造的軸承支承裝置的燃氣渦輪發(fā)動機的半剖視圖；
圖2為圖1的燃氣渦輪發(fā)動機的一部分的放大視圖，示出了軸承支承裝置；
圖3為燃氣渦輪發(fā)動機的一部分的半剖視圖，示出了備選軸承支承裝置；
圖4為燃氣渦輪發(fā)動機的半剖視圖，示出了設(shè)置在兩個軸之間的另一個備選軸承支承裝置；并且
圖5為燃氣渦輪發(fā)動機的一部分的半剖視圖，示出了設(shè)置在兩個軸之間的又一個備選軸承支承裝置。
【具體實施方式】
[0010]參看附圖，其中相同參考標號遍及各種視圖表示相同元件，圖1繪出了燃氣渦輪發(fā)動機10。發(fā)動機10具有縱軸線11且包括共同地稱為“低壓系統(tǒng)”的風(fēng)扇12、低壓壓縮機或“增壓器”14和低壓渦輪(“LPT”)16。LPT16通過也稱為“LP軸”的內(nèi)軸18來驅(qū)動風(fēng)扇12和增壓器14。發(fā)動機10還包括共同地稱為“氣體發(fā)生器”或“芯”的高壓壓縮機(“HPC”)20、燃燒器22和高壓渦輪(“HPT”)24。HPT24通過也稱為“HP軸”的外軸26驅(qū)動HPC20。高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)能夠在一起以已知方式操作，以生成主流或芯流以及風(fēng)扇流或旁通流。盡管所示的發(fā)動機10為高旁通渦扇發(fā)動機，但本文所述的原理同樣能夠適用于渦輪螺槳發(fā)動機、渦輪噴氣發(fā)動機和渦輪軸發(fā)動機，以及用于其它車輛或在靜止應(yīng)用中使用的渦輪發(fā)動機。
[0011]內(nèi)軸18和外軸26安裝以用于在若干滾動元件軸承中旋轉(zhuǎn)。軸承位于發(fā)動機10的稱為“儲槽”的包圍部分中。圖2示出了圖1所示的發(fā)動機的一個儲槽的一部分。內(nèi)軸18由具有環(huán)形凸緣30的靜止結(jié)構(gòu)框架28包繞，凸緣30沿徑向向內(nèi)延伸。
[0012]第一軸承罩32安裝于凸緣30。第一軸承罩32可看作是彈簧支承件或回彈性支承件。第一軸承罩32包括由彈簧臂38的環(huán)形陣列互連的環(huán)形前環(huán)34和環(huán)形后環(huán)36。彈簧臂38構(gòu)造成相對于后環(huán)36的軸向偏離基本上是剛性的，同時允許后環(huán)36相對于前環(huán)34的受控的徑向偏離。彈簧臂38的數(shù)目、形狀、間距和大小可改變，以適合特定的應(yīng)用，特別是實現(xiàn)第一軸承罩32的期望的徑向剛度。如本文使用的用語“剛度”是指每單位偏離所需的力或單位負載。后環(huán)36大體上為柱形，且與彈簧臂38沿軸向共線延伸。前環(huán)34沿徑向方向延伸以便限定安裝凸緣。前環(huán)34包括多個安裝孔40，安裝孔40接收緊固件42，緊固件42將前環(huán)34固連于框架28的凸緣30。
[0013]第二軸承罩44安裝于第一軸承罩32的后環(huán)36。第二軸承罩44包括由彈簧臂50的環(huán)形陣列互連的收納在第一軸承罩32的后環(huán)36中的環(huán)形后環(huán)46，和定位在凸緣30前方的環(huán)形前環(huán)48。第二軸承罩44固連于第一軸承罩32，以便其不會相對于該處移動。例如，這可通過過盈配合、通過使用焊接、徑向銷、機械接頭或其它類似技術(shù)來完成。彈簧臂50構(gòu)造成相對于前環(huán)48的軸向偏離基本上是剛性的，同時允許前環(huán)48相對于后環(huán)46的受控的徑向偏離。彈簧臂50的數(shù)目、形狀、間距和大小可改變，以適合特定應(yīng)用，特別是實現(xiàn)第二軸承罩44的期望的徑向剛度。在一些應(yīng)用中，第二軸承罩44的徑向剛度可選擇成顯著小于第一軸承罩32。
[0014]滾柱軸承52設(shè)置在框架28與內(nèi)軸18之間。滾柱軸承52包括環(huán)形內(nèi)圈54、一排大體柱形的滾柱56、環(huán)形外圈58和固持件60。滾柱軸承52的內(nèi)圈54固連于內(nèi)軸18，以便內(nèi)圈54不會相對于該處旋轉(zhuǎn)，且滾柱軸承52的外圈58固連于第二軸承罩44的后環(huán)46，以便外圈58不會相對于該處旋轉(zhuǎn)。滾柱軸承52的固有構(gòu)造使得除由滾柱56與圈54和58之間的摩擦傳遞的較小力之外，軸向負載不可通過滾柱軸承52傳遞。
[0015]滾珠軸承62設(shè)置在框架28與內(nèi)軸18之間，在滾柱軸承52的軸向前方。滾珠軸承62包括環(huán)形內(nèi)圈64、一排球形滾珠66、環(huán)形外圈68和固持件70。滾珠軸承52的內(nèi)圈64固連于內(nèi)軸18，以便內(nèi)圈64不會相對于該處旋轉(zhuǎn)，且滾珠軸承62的外圈68固連于第二軸承罩44的前環(huán)48,以便外圈68不會相對于該處旋轉(zhuǎn)。內(nèi)圈64限定凹面內(nèi)座72,且外圈68限定凹面外座74，兩者沿徑向方向與滾珠66重疊。內(nèi)圈64抵接內(nèi)軸18 (或安裝于其的構(gòu)件)的承載表面76，且外圈抵接第二軸承罩44 (或安裝在其上的構(gòu)件)的承載表面78。該構(gòu)造允許軸向負載(也稱為推力負載)從內(nèi)軸18通過滾珠軸承62和第一和第二軸承罩32和44傳遞至框架28。
[0016]軸承支承裝置包括可選的環(huán)形阻尼器臂80。阻尼器臂80具有固連(例如，使用所示的螺栓84或其它適合的緊固件)于凸緣30的前部分82。阻尼器臂80從凸緣30沿徑向向內(nèi)且沿軸向向后延伸。阻尼器臂80的后部85大體上為柱形，且與第一軸承罩32的后環(huán)36軸向?qū)是覐较蚓o鄰地安裝。
[0017]后環(huán)36的外表面和阻尼器臂80的后部85的內(nèi)表面一起限定其間的薄環(huán)形壓膜空間86。阻尼流體(諸如油)在壓力下通過適合的導(dǎo)管或入口(未示出)引入壓膜空間86中。根據(jù)已知的原理，任何轉(zhuǎn)子不平衡可導(dǎo)致內(nèi)軸18和滾柱軸承52經(jīng)歷徑向運動，且使壓膜空間86中的油受到很高的壓力，從而迫使油的粘性流和對滾柱軸承52和內(nèi)軸18的阻尼作用。該作用限制了后環(huán)36和滾柱軸承52的偏離。為了密封壓膜空間86中的阻尼油，后環(huán)36包括其外表面中的一對間隔開的凹槽88。一對密封環(huán)(未示出)可配合在凹槽88中，且適于接合阻尼器臂80的表面，從而密封壓膜空間86的前邊界和后邊界。
[0018]在操作中，內(nèi)軸18經(jīng)歷相對于框架28沿徑向方向的移動，從而引起將內(nèi)軸18與框架28互連的構(gòu)件中的徑向偏離和負載。滾珠軸承62和滾柱軸承52可描述為由“串聯(lián)”的框架28相對于徑向負載支承。即，滾柱軸承52通過第一軸承罩32安裝于框架28，且滾珠軸承62安裝于第二軸承罩44，第二軸承罩44安裝于第一軸承罩32。
[0019]由于第二軸承罩44為彈簧元件，故施加到滾珠軸承62的徑向壓縮負載具有與第二軸承罩44的前環(huán)48和后環(huán)46的相對徑向偏離的已知關(guān)系(即，滾珠軸承62上的徑向負載與彈簧臂50的彎曲偏離成比例)?？紤]內(nèi)軸18朝框架28的偏離，只有在滾珠軸承62與滾柱軸承52之間存在相對偏離時，滾珠軸承62才將經(jīng)歷徑向負載。
[0020]假設(shè)內(nèi)軸18為充分剛性的元件，內(nèi)軸18的任何徑向偏離將通常在很少以至于沒有彈簧臂50的彎曲的情況下導(dǎo)致滾珠和滾柱軸承62和52的相等偏離。
[0021]滾珠和滾柱軸承62和52的不等偏離或滾珠軸承62的獨立徑向偏離可基于不同徑向空隙或預(yù)載，或滾柱軸承52與滾珠軸承62之間的不同徑向基準位置的存在而產(chǎn)生。
[0022]然而，一旦達到任何獨立徑向滾珠軸承移動的極限，則滾珠和滾柱軸承62和52的進一步徑向偏離將在第一軸承罩32的彈簧臂38彎曲的情況下一致。第二軸承罩44的徑向偏離，且因此滾珠軸承62上的徑向負載不可進一步增大?；旧?，滾珠軸承62與軸承對在操作中經(jīng)歷的總徑向偏離和徑向負載中的全部但較小選擇量隔離開。為了實現(xiàn)徑向負載與滾珠軸承62的最大隔離，優(yōu)選的是，彈簧臂50應(yīng)使最低徑向剛度為可能的，同時仍可靠地傳遞軸向負載。滾珠軸承62上的總徑向負載可通過操縱彈簧臂50的徑向剛度和環(huán)48和46的相對偏心來設(shè)置為任意選擇的極限。作為示例，總徑向負載可容易地良好限制為低于 0.4kN(100 lbs)。
[0023]如上所述，滾珠軸承62和滾柱軸承52在靜止狀態(tài)下彼此同軸，或換言之，各個軸承的旋轉(zhuǎn)軸線與另一個軸承的旋轉(zhuǎn)軸線一致。然而，在一些應(yīng)用中，可能期望對滾柱軸承52提供徑向預(yù)載，以便防止?jié)L柱滑移。因此，滾珠軸承62可橫向地(laterally)偏離滾柱軸承52。例如，這可通過使第二軸承罩44的前環(huán)48的開孔與第二軸承罩44的后環(huán)46的開孔略微偏心，或通過偏移彈簧臂50以使它們不剛好平行于縱軸線11延伸來實現(xiàn)。在發(fā)動機操作期間的推力負載的影響下，滾珠軸承62將試圖將內(nèi)軸18定心在其自身的旋轉(zhuǎn)軸線上，這將把有限的徑向力施加到滾珠和滾柱軸承62和52上。
[0024]該技術(shù)大體上稱為“偏移”，且是確保存在最小滾柱軸承負載以防止滑移的有效手段。本發(fā)明允許軸承62和52彼此偏移，同時保持滾柱軸承52與發(fā)動機11的縱軸線同軸。這對于現(xiàn)有技術(shù)的“并聯(lián)”軸承支承構(gòu)造設(shè)計而言是不可能的，因為其將導(dǎo)致滾柱軸承52變得在油膜阻尼器裝置內(nèi)不在中心，從而降低了阻尼的有效性。當實施偏移時，滾珠軸承62上的徑向負載將大于其沒有偏移時，然而滾珠軸承上的徑向負載可仍限于良好地在充分的服務(wù)可靠性所需的極限內(nèi)的值，例如，總徑向負載可為大約2kN(500 lbs.)或更小。
[0025]圖3示出了具有凸緣30的框架28與內(nèi)軸18之間的安裝軸承的備選軸承支承裝置。軸承罩132安裝于凸緣30。軸承罩132可看作是彈簧支承件或回彈性支承件。軸承罩132包括環(huán)形前環(huán)134、環(huán)形中環(huán)136和環(huán)形后環(huán)138。前環(huán)134和中環(huán)136由前彈簧臂140的環(huán)形陣列互連。中環(huán)136和后環(huán)138由后彈簧臂142的環(huán)形陣列互連。
[0026]前彈簧臂140構(gòu)造成相對于中環(huán)136的軸向偏離基本上是剛性的，同時允許中環(huán)136相對于前環(huán)134的受控的徑向偏離。前彈簧臂140的數(shù)目、形狀、間距和大小可改變，以適合特定應(yīng)用，特別是實現(xiàn)期望的徑向剛度。
[0027]后彈簧臂142構(gòu)造成相對于后環(huán)138的軸向偏離基本上是剛性的，同時允許后環(huán)138相對于中環(huán)136的受控的徑向偏離。后彈簧臂142的數(shù)目、形狀、間距和大小可改變，以適合特定應(yīng)用，特別是實現(xiàn)期望的徑向剛度。在一些應(yīng)用中，后彈簧臂142的徑向剛度可選擇成顯著小于前彈簧臂140的徑向剛度。
[0028]中環(huán)136和后環(huán)138各自大體上為柱形，且與彈簧臂140和142沿軸向共線延伸。前環(huán)134沿徑向方向延伸以便限定安裝凸緣。前環(huán)134還包括多個安裝孔144，安裝孔144接收緊固件146，緊固件146將前環(huán)134固連于框架28的凸緣30。
[0029]滾柱軸承152設(shè)置在框架28與內(nèi)軸18之間且包括環(huán)形內(nèi)圈154、一排大體柱形的滾柱156、環(huán)形外圈158和固持件160。內(nèi)圈154固連于內(nèi)軸18，以便內(nèi)圈154不會相對于該處旋轉(zhuǎn)，且外圈158固連于中環(huán)136，以便外圈158不會相對于該處旋轉(zhuǎn)。
[0030]滾珠軸承162設(shè)置在框架28與內(nèi)軸18之間，在滾柱軸承152的軸向后方。滾珠軸承162包括環(huán)形內(nèi)圈164、一排球形滾珠166、環(huán)形外圈168和固持件170。內(nèi)圈164固連于內(nèi)軸18,以便內(nèi)圈164不會相對于該處旋轉(zhuǎn),且外圈168固連于后環(huán)138,以便外圈168不會相對于該處旋轉(zhuǎn)。滾珠軸承162如上所述地構(gòu)造，使得軸向負載(也稱為推力負載)可從內(nèi)軸18通過滾珠軸承162和軸承罩132傳遞至框架28。
[0031]軸承支承裝置包括可選的環(huán)形阻尼器臂180。阻尼器臂180具有固連(例如，使用所示的螺栓184或其它適合的緊固件)于凸緣30的前部182。阻尼器臂180從凸緣30沿徑向向內(nèi)且沿軸向向后延伸。阻尼器臂180的后部185大體上為柱形，且與第一軸承罩132的中環(huán)136軸向?qū)是覐较蚓o鄰地安裝。
[0032]中環(huán)136的外表面和阻尼器臂180的后部185的內(nèi)表面一起限定其間的薄環(huán)形壓膜空間186。阻尼流體(諸如油)在壓力下通過適合的導(dǎo)管或入口(未示出)引入壓膜空間186中。根據(jù)已知的原理，任何轉(zhuǎn)子不平衡可導(dǎo)致內(nèi)軸18和滾柱軸承152經(jīng)歷徑向運動，且使壓膜空間186中的油受到很高的壓力，從而迫使油的粘性流和對滾柱軸承152和內(nèi)軸18的阻尼作用。為了密封壓膜空間186中的阻尼油，中環(huán)36包括其外表面中的一對間隔開的凹槽188。一對密封環(huán)(未示出)可配合在凹槽188中，且適于接合阻尼器臂180的表面，從而密封壓膜空間186的前邊界和后邊界。
[0033]圖3所示的軸承裝置的操作和性能與上述實質(zhì)上相同，其中滾珠軸承162通過由軸承罩132提供的串聯(lián)安裝布置與全部但較小的徑向偏離和負載隔離開。如上所述，后環(huán)138可相對于中環(huán)136偏移，以提供滾柱軸承152上的期望的徑向負載。
[0034]圖4示出了另一個備選軸承支承裝置。該裝置在操作原理上類似于上述裝置，但不同在于其構(gòu)造成用于將軸承安裝在兩個旋轉(zhuǎn)軸之間，例如，上述內(nèi)軸18與外軸26之間。軸承罩232例如通過過盈配合安裝于內(nèi)軸18，以便其與內(nèi)軸18—起旋轉(zhuǎn)。軸承罩232可看作是彈簧支承件或回彈性支承件。軸承罩232包括環(huán)形前環(huán)234、環(huán)形中環(huán)236和環(huán)形后環(huán)238。前環(huán)234和中環(huán)236由前彈簧臂240的環(huán)形陣列互連。中環(huán)236和后環(huán)238由后彈簧臂242的環(huán)形陣列互連。
[0035]前彈簧臂240構(gòu)造成相對于中環(huán)236的軸向偏離基本上是剛性的，同時允許中環(huán)236相對于前環(huán)234的受控的徑向偏離。前彈簧臂240的數(shù)目、形狀、間距和大小可改變，以適合特定的應(yīng)用，特別是實現(xiàn)期望的徑向剛度。
[0036]后彈簧臂242構(gòu)造成相對于后環(huán)238的軸向偏離基本上是剛性的，同時允許后環(huán)238相對于中環(huán)236的受控的徑向偏離。后彈簧臂242的數(shù)目、形狀、間距和大小可改變，以適合特定的應(yīng)用，特別是實現(xiàn)期望的徑向剛度。在一些應(yīng)用中，后彈簧臂242的徑向剛度可選擇成顯著小于前彈簧臂240的徑向剛度。
[0037]中環(huán)236和后環(huán)238各自大體上為柱形，且與彈簧臂240和242沿軸向共線延伸。前環(huán)234沿徑向向內(nèi)延伸以接合內(nèi)軸18。
[0038]滾柱軸承252設(shè)置在內(nèi)軸18與外軸26之間且包括環(huán)形內(nèi)圈254、一排大體柱形的滾柱256、環(huán)形外圈258和固持件260。內(nèi)圈254與中環(huán)236為整體(或固連于中環(huán)236)，以便內(nèi)圈254不會相對于該處旋轉(zhuǎn)，且外圈258固連于外軸26，以便外圈258不會相對于該處旋轉(zhuǎn)。
[0039]滾珠軸承262設(shè)置在內(nèi)軸18與外軸26之間，在滾柱軸承252的軸向后方。滾珠軸承262包括環(huán)形內(nèi)圈264、一排球形滾珠266、環(huán)形外圈268和固持件270。內(nèi)圈264固連于后環(huán)238，以便內(nèi)圈264不會相對于該處旋轉(zhuǎn)，且外圈268固連于外軸26，以便外圈268不會相對于該處旋轉(zhuǎn)。滾珠軸承262如上所述地構(gòu)造，使得軸向負載(也稱為推力負載)可從內(nèi)軸18通過軸承罩232和滾珠軸承262傳遞至外軸26。
[0040]軸承支承裝置包括可選的環(huán)形阻尼環(huán)280。阻尼環(huán)280大體上為柱形，且與軸承罩232的中環(huán)236軸向?qū)是覐较蚓o鄰地安裝于內(nèi)軸18。
[0041]中環(huán)236的內(nèi)表面和阻尼環(huán)280的外表面一起限定其間的薄環(huán)形壓膜空間286。阻尼流體(諸如油)在壓力下通過適合的導(dǎo)管或入口 287引入壓膜空間286中。為了密封壓膜空間286中的阻尼油，中環(huán)236包括其外表面中的一對間隔開的凹槽288。一對密封環(huán)289可配合在凹槽288中且適于接合阻尼環(huán)280的表面。
[0042]圖4所示的軸承裝置的操作和性能與上述實質(zhì)上相同，其中滾珠軸承262通過由軸承罩232提供的串聯(lián)安裝布置與全部但較小的徑向偏離和負載隔離開。如上所述，后環(huán)238可相對于中環(huán)236偏移，以提供滾柱軸承252上的期望的徑向負載。
[0043]圖5示出了另一個備選軸承支承裝置，其構(gòu)造成用于將軸承安裝在兩個旋轉(zhuǎn)軸之間，例如，上述內(nèi)軸18與外軸26之間。該裝置在操作原理上類似于圖4所示的裝置，但不同在于彈簧元件的布置。軸承罩332例如通過過盈配合安裝于內(nèi)軸18，以便其與內(nèi)軸18旋轉(zhuǎn)，且包括環(huán)形前環(huán)334、環(huán)形中環(huán)336和環(huán)形后環(huán)338。中環(huán)336和后環(huán)338由內(nèi)彈簧臂340的環(huán)形陣列互連。前環(huán)334和后環(huán)338由外彈簧臂342的環(huán)形陣列互連。
[0044]內(nèi)彈簧臂340構(gòu)造成相對于后環(huán)338的軸向偏離基本上是剛性的，同時允許后環(huán)338相對于中環(huán)336的受控的徑向偏離。內(nèi)彈簧臂340的數(shù)目、形狀、間距和大小可改變，以適合特定的應(yīng)用，特別是實現(xiàn)期望的徑向剛度。
[0045]外彈簧臂342構(gòu)造成相對于前環(huán)334的軸向偏離基本上是剛性的，同時允許前環(huán)334關(guān)于后環(huán)338的受控的徑向偏離。外彈簧臂342的數(shù)目、形狀、間距和大小可改變，以適合特定的應(yīng)用，特別是實現(xiàn)期望的徑向剛度。在一些應(yīng)用中，外彈簧臂342的徑向剛度可選擇成顯著小于內(nèi)彈簧臂340的徑向剛度。
[0046]前環(huán)334和后環(huán)338各自大體上為柱形，且沿軸向與彈簧臂340和342平行地延伸。中環(huán)336沿徑向向內(nèi)延伸以接合內(nèi)軸18。
[0047]滾柱軸承352設(shè)置在內(nèi)軸18與外軸26之間且包括環(huán)形內(nèi)圈354、一排大體上柱形的滾柱356、環(huán)形外圈358和固持件360。內(nèi)圈354與后環(huán)338為整體(或固連于后環(huán)338)，以便內(nèi)圈354不會相對于該處旋轉(zhuǎn)，且外圈358固連于外軸26，以便外圈358不會相對于該處旋轉(zhuǎn)。
[0048]滾珠軸承362設(shè)置在內(nèi)軸18與外軸26之間，在滾柱軸承352的軸向前方。滾珠軸承362包括環(huán)形內(nèi)圈364、一排球形滾珠366、環(huán)形外圈368和固持件370。內(nèi)圈364固連于前環(huán)334，以便內(nèi)圈364不會相對于該處旋轉(zhuǎn)，且外圈368固連于外軸26，以便外圈368不會相對于該處旋轉(zhuǎn)。滾珠軸承362如上所述構(gòu)造，使得軸向負載(也稱為推力負載)可從內(nèi)軸18通過軸承罩332和滾珠軸承362傳遞至外軸26。
[0049]軸承支承裝置包括可選的環(huán)形阻尼環(huán)380。阻尼環(huán)380大體上為柱形，且與軸承罩332的后環(huán)338軸向?qū)是覐较蚓o鄰地安裝于內(nèi)軸18。
[0050]后環(huán)338的內(nèi)表面和阻尼環(huán)380的外表面一起限定其間的薄環(huán)形壓膜空間386。阻尼流體(諸如油)在壓力下通過適合的導(dǎo)管或入口 387引入壓膜空間386中。為了密封壓膜空間386中的阻尼油，后環(huán)338包括其內(nèi)表面中的一對間隔開的凹槽388。一對密封環(huán)389可配合在凹槽388中且適于接合阻尼環(huán)380的表面。[0051]圖5所示的軸承裝置的操作和性能與上述實質(zhì)上相同，其中滾珠軸承362通過由軸承罩332提供的串聯(lián)安裝布置與全部但較小的徑向偏離和負載隔離開。如上文所述，前環(huán)334可相對于后環(huán)338偏移，以提供滾柱軸承352上的期望的徑向負載。
[0052]應(yīng)注意的是，通常本文所述的軸承圈中的任一個都可制造成整體結(jié)合到支承該軸承的軸承罩的環(huán)中的一個。
[0053]相比于現(xiàn)有技術(shù)的軸承支承件，本文所述的裝置具有使?jié)L珠軸承與徑向負載隔離開的優(yōu)點。這簡化了其設(shè)計，從而允許針對純推力負載優(yōu)化內(nèi)部幾何形狀，且將導(dǎo)致較長的壽命和改善的可靠性。同時，增大相鄰滾柱軸承上的徑向負載增大罩速度，且因此降低滾柱滑移破壞的風(fēng)險。本發(fā)明還比用于使?jié)L珠軸承與徑向負載隔離開的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計簡單且廉價。
[0054]前文已經(jīng)描述了一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的軸承支承裝置。盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的是，可制作出其各種改型，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明的優(yōu)選實施例和用于實施本發(fā)明的最佳實施方式的以上描述僅用于圖示的目的而提供，且不用于限制目的，本發(fā)明由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的軸承支承裝置，包括: 第一環(huán)形部件； 第二環(huán)形部件，其設(shè)置在所述第一環(huán)形部件內(nèi)； 第一和第二沿軸向間隔開的滾動元件軸承，其設(shè)置在所述第一與第二環(huán)形部件之間以便實現(xiàn)所述第一和第二部件的相對旋轉(zhuǎn)； 第一彈簧元件，其將所述第一軸承安裝于所述第一部件；和 第二彈簧元件，其通過所述第一彈簧元件將所述第二軸承安裝于所述第一部件，使得所述第一和第二軸承相對于所述第一部件串聯(lián)地受到物理支承。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承支承裝置，其特征在于，所述第一軸承為滾柱軸承。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承支承裝置，其特征在于，所述第二軸承為滾珠軸承。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承支承裝置，其特征在于，所述第一軸承相對于所述第二軸承橫向地偏移。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承支承裝置，其特征在于，所述第二軸承構(gòu)造成在所述第一與第二部件之間傳遞軸向負載。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承支承裝置，其特征在于，所述第一彈簧元件為安裝于第一部件且承載所述第一軸承的第一軸承罩。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸承支承裝置，其特征在于，所述第一軸承罩包括由沿軸向延伸的彈簧指的環(huán)形陣列互連的環(huán)形前環(huán)和后環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承支承裝置，其特征在于，所述第二彈簧元件為安裝于所述第一彈簧元件且承載所述第二軸承的罩。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸承支承裝置，其特征在于，所述第二軸承罩包括由沿軸向延伸的彈簧指的環(huán)形陣列互連的環(huán)形前環(huán)和后環(huán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承支承裝置，其特征在于，所述第一和第二彈簧元件以沿軸向重疊的關(guān)系布置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承支承裝置，其特征在于，所述第一和第二彈簧元件為具有環(huán)形前環(huán)、中環(huán)和后環(huán)的單個部件的整體部分，所述前環(huán)和中環(huán)由沿軸向延伸的前彈簧指的環(huán)形陣列互連，并且所述中環(huán)和后環(huán)由沿軸向延伸的后彈簧指的環(huán)形陣列互連。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承支承裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在所述第一部件與所述彈簧元件中的一個之間的壓膜阻尼器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承支承裝置，其特征在于，所述第一彈簧元件具有第一徑向剛度，并且所述第二彈簧元件具有顯著小于所述第一徑向剛度的第二徑向剛度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承支承裝置，其特征在于，所述第一和第二彈簧元件為機械地聯(lián)接在一起的單獨部件。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承支承裝置，其特征在于，所述第一部件為靜止框架。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的軸承支承裝置，其特征在于，所述第二部件為安裝以用于在所述框架中旋轉(zhuǎn)的軸。
17.一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的軸承裝置，包括: 靜止的環(huán)形框架； 第一軸承罩，其包括由沿軸向延伸的第一彈簧指的環(huán)形陣列互連的環(huán)形前環(huán)和后環(huán)，其中，所述前環(huán)安裝于所述框架； 第二軸承罩，其包括由沿軸向延伸的第二彈簧指的環(huán)形陣列互連的環(huán)形前環(huán)和后環(huán)，所述后環(huán)安裝于所述第一軸承罩的后環(huán)； 滾柱軸承，其由所述第二軸承罩的后環(huán)承載； 滾珠軸承，其由所述第二軸承罩的前環(huán)承載；和 軸，其安裝在所述滾柱軸承和滾珠軸承中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的軸承裝置，其特征在于，所述滾珠軸承構(gòu)造成在所述框架與所述軸之間傳遞軸向負載。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的軸承裝置，其特征在于，所述第一和第二軸承罩以沿軸向重疊的關(guān)系布置。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的軸承支承裝置，其特征在于，所述滾珠軸承相對于所述滾柱軸承橫向地偏移。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的軸承裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在所述框架與所述第一彈簧罩之間的壓膜阻尼器。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的軸承裝置，其特征在于，所述第一軸承罩具有第一徑向剛度，并且所述第二軸承 罩具有顯著小于所述第一徑向剛度的第二徑向剛度。
【文檔編號】F01D25/16GK104011335SQ201280065406
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月1日
【發(fā)明者】K.M.杜, B.J.塞帕拉, D.G.凱里 申請人:通用電氣公司