動態(tài)潤滑軸承和使軸承動態(tài)潤滑的方法技術(shù)

動態(tài)潤滑軸承和使軸承動態(tài)潤滑的方法，所述軸承包括用于燃氣渦輪發(fā)動機中的軸承。這類軸承（100）包括：內(nèi)座圈（102），所述內(nèi)座圈具有位于一對內(nèi)座圈保持架臺面（124）之間的內(nèi)座圈凹槽（110）；外座圈（104），所述外座圈具有位于一對外座圈保持架臺面（126）之間并且與所述內(nèi)座圈凹槽（110）相對的外座圈凹槽（112）；滾動元件（106），所述滾動元件設(shè)置在所述內(nèi)座圈與所述外座圈之間并且與所述內(nèi)座圈凹槽和所述外座圈凹槽滾動接觸；以及保持架（108），所述保持架設(shè)置在所述內(nèi)座圈與所述外座圈之間以保持所述滾動元件之間的分離。潤滑劑被引入所述內(nèi)座圈與所述外座圈之間的腔體（120）中，并且所述內(nèi)座圈相對于所述外座圈的旋轉(zhuǎn)引起所述潤滑劑通過所述內(nèi)座圈保持架臺面和所述外座圈保持架臺面中的至少一個中的凹陷表面特征（122）離開所述腔體。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
技術(shù)介紹
本專利技術(shù)總體涉及軸承，更確切地說，涉及動態(tài)潤滑類型的軸承，其中軸承配置用于抑制潤滑劑的粘性發(fā)熱，從而在相對較低的溫度下運行。圖1示意性地表示此項技術(shù)中已知類型的高涵道比渦輪風扇發(fā)動機10。發(fā)動機10示意性地表示為包括機艙12和核心發(fā)動機模塊14。風扇組件16位于核心模塊14的前面，包括風扇葉片陣列18。核心模塊14表示為包括高壓壓縮機22、燃燒器24、高壓渦輪機26和低壓渦輪機28。空氣被吸入到發(fā)動機10的入口導(dǎo)管20中，然后由壓縮機22壓縮，隨后再輸送至燃燒器24，在燃燒器24處，壓縮空氣與燃料混合并點燃以產(chǎn)生熱燃燒氣體，熱燃燒氣體穿過渦輪機26和28，然后再通過主排氣噴嘴30排出。為了產(chǎn)生額外的發(fā)動機推力，使進入風扇組件16的空氣中的一大部分繞過環(huán)形旁路管道32，然后再通過風扇出口噴嘴34離開。圖1示意地表示高壓壓縮機22和高壓渦輪機26，兩者安裝在同一軸36上以使得穿過高壓渦輪機26的熱廢氣流使渦輪機26以及壓縮機22通過軸36轉(zhuǎn)動。軸36由多個滾動元件軸承支撐，其中滾珠軸承38在圖1中表示為定位在壓縮機22的進口附近。軸36安裝在軸承38的內(nèi)座圈（race）內(nèi)，而軸承38的外座圈由核心發(fā)動機模塊14的靜態(tài)結(jié)構(gòu)支撐。從圖1來看，很明顯，軸承38的軸線與發(fā)動機10的中心線35重合。圖2表示圖1的軸承38的一部分的截面圖。作為滾珠軸承，軸承38示出為包括內(nèi)座圈40、外座圈42、滾動元件（滾珠）44（在圖2中只示出其中的一個）和保持架（cage）46。滾動元件44置留在分別限定于座圈40和42的相對表面中的凹槽50和52內(nèi)，以使得在組合時，凹槽50和52限定軸承38的承載接觸表面。保持架46用于保持滾動元件44之間的分離。在圖2中，每個凹槽50和52均表示為具有與滾動元件44的曲率密切匹配的半球形截面形狀，但具有比滾動元件44略大的半徑。這樣的形狀通常稱作圓拱，并且在每個滾動元件與每個單獨座圈40和42之間提供單一接觸點。接觸點或斑（patch）54和56徑向相對，如圖2中所示意性地表示。術(shù)語“斑”是指以下事實，即當軸承被裝載時，真正的點接觸并不存在，并且接觸面（或稱接觸斑，contact?patch）54和56具有由在滾動元件44與座圈40和42之間的裝載而造成的橢圓形狀。由于軸36所需的高旋轉(zhuǎn)速度，軸承38必須以高旋轉(zhuǎn)速度運行。具體地說，雖然外座圈42不旋轉(zhuǎn)，但內(nèi)座圈40以與軸36相同的速度旋轉(zhuǎn)，并且外座圈42與內(nèi)座圈40之間的滾動元件44以低于內(nèi)座圈42的速度繞內(nèi)座圈42旋轉(zhuǎn)。圖1所示類型的高速滾珠軸承經(jīng)常用流過軸承38的潤滑劑動態(tài)地冷卻。在圖2中，軸承38的內(nèi)座圈40設(shè)有多個入口48形式的下座圈潤滑特征，潤滑劑（通常為油）通過入口48引入到由軸承38的內(nèi)座圈40和外座圈42限定并且位于它們之間的環(huán)形腔體58中。潤滑劑同時提供滾動元件44和保持架46在腔體58內(nèi)的潤滑和冷卻。在由旋轉(zhuǎn)的內(nèi)座圈40引起的離心力的影響下，通過入口48供給的潤滑劑徑向向外流動以接觸保持架46、滾動元件44和外座圈42。如圖2中所表示，由于軸承38設(shè)有下座圈潤滑系統(tǒng)，因此保持架46通常配置成使得其支承在內(nèi)座圈40上的保持架臺面60上。由于外座圈42不旋轉(zhuǎn)并且內(nèi)座圈40、滾動元件44和保持架46以不同的速度移動，因此腔體58內(nèi)的潤滑劑傾向于發(fā)生攪動（churn），在本說明書中攪動用來指腔體58內(nèi)的非均質(zhì)流動模式。分析表明，攪動主要發(fā)生在外座圈42處，并且更確切地說發(fā)生在外座圈42的凹槽52內(nèi)，潤滑劑傾向于在所述凹槽52內(nèi)積累，然后再離開軸承38。在常規(guī)的動態(tài)潤滑軸承設(shè)計中，潤滑劑在軸承38的兩個軸向端62和64上的保持架46的內(nèi)徑和外徑處離開軸承38，其中鑒于保持架46抵接內(nèi)座圈保持架臺面60的位置，大部分潤滑劑在保持架46的外徑處離開。此外，當軸承38在軸向載荷下運行時（如圖2中所表示），大部分潤滑劑將在保持架46的外徑處和在軸承38的無載荷側(cè)上離開。已經(jīng)提出各種方法來促進對滾動元件軸承的潤滑，包括努力減少高旋轉(zhuǎn)速度下的熱量生成。公開于Dusserre-Telmon等人的美國專利號5,749,660中的一種這樣的方法是在外座圈內(nèi)包括排出特征。所述排出特征是具有位于外座圈的凹槽中的進口和位于外座圈的外圓周上的出口的孔口，以使得潤滑劑通過在徑向向外的方向上完全流過外座圈而從軸承中排出。內(nèi)座圈和外座圈的凹槽不具有與滾動元件的曲率匹配的圓形截面形狀，而是被描述為具有相當圓錐形的形狀，所述圓錐形形狀限定形成每個凹槽的中心圓周的一部分的頂點。結(jié)果，滾動元件從不覆蓋位于外座圈凹槽中的排出孔口，而是在所述孔口的每一側(cè)上的兩個橫向接觸面處接觸外座圈。這種配置類似于常規(guī)的軸承座圈，所述軸承座圈具有通常稱作哥特式拱的拱，在這種情況下，與前面提及的由單一半徑限定的圓拱相反，座圈由具有不同曲率軸線的兩個半徑限定。類似地，滾動元件在形成于內(nèi)座圈中用來將潤滑劑引入軸承中的入口孔的每一側(cè)上的兩個橫向接觸點處接觸內(nèi)座圈凹槽，因此，每個滾動元件均可與內(nèi)座圈和外座圈具有少至兩個多至四個接觸點。雖然無意于促進對美國專利號5,749,660的任何特定解釋，但所述四點接觸似乎不能夠在將在轉(zhuǎn)子推力載荷在從低速到高速條件的過渡期間改變方向時發(fā)生的低軸向載荷條件下運行，而這正是圖1所示類型的大多數(shù)燃氣渦輪機應(yīng)用中所需要的。此外，排出孔口可能加劇外座圈中的顯著應(yīng)力集中并且降低軸承承受超高載荷事件（如風扇葉片掉出狀況）的能力。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供動態(tài)潤滑軸承和使軸承（包括適用于燃氣渦輪發(fā)動機中的類型的軸承）動態(tài)潤滑的方法。根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，一種動態(tài)潤滑軸承包括內(nèi)座圈，所述內(nèi)座圈具有位于一對內(nèi)座圈保持架臺面之間的內(nèi)座圈凹槽；外座圈，所述外座圈包圍所述內(nèi)座圈并且具有位于一對外座圈保持架臺面之間并與所述內(nèi)座圈凹槽相對的外座圈凹槽；滾動元件，所述滾動元件設(shè)置在所述內(nèi)座圈與所述外座圈之間并且與所述內(nèi)座圈凹槽和外座圈凹槽滾動接觸；以及保持架，所述保持架設(shè)置在所述內(nèi)座圈與所述外座圈之間以保持所述滾動元件之間的分離。內(nèi)座圈和外座圈在它們之間限定環(huán)形腔體，并且所述一對內(nèi)座圈保持架臺面和外座圈保持架臺面中的至少一個配備有凹陷表面特征，所述凹陷表面特征限定凹入內(nèi)座圈保持架臺面和/或外座圈保持架臺面的環(huán)繞表面下方的連續(xù)通道。所本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種動態(tài)潤滑軸承，所述動態(tài)潤滑軸承包括：內(nèi)座圈，所述內(nèi)座圈具有位于一對內(nèi)座圈保持架臺面之間的內(nèi)座圈凹槽；外座圈，所述外座圈包圍所述內(nèi)座圈以便在所述外座圈與所述內(nèi)座圈之間限定環(huán)形腔體，所述外座圈具有位于一對外座圈保持架臺面之間并且與所述內(nèi)座圈凹槽相對的外座圈凹槽；滾動元件，所述滾動元件設(shè)置在所述內(nèi)座圈與所述外座圈之間并且與所述內(nèi)座圈凹槽和所述外座圈凹槽滾動接觸；保持架，所述保持架設(shè)置在所述內(nèi)座圈與所述外座圈之間，以保持所述滾動元件之間的分離；用于將潤滑劑引入所述內(nèi)座圈與所述外座圈之間的所述腔體中的裝置；以及所述一對內(nèi)座圈保持架臺面和/或所述一對外座圈保持架臺面中的凹陷表面特征，所述表面特征限定連續(xù)通道，所述連續(xù)通道凹入所述內(nèi)座圈保持架臺面和/或所述外座圈保持架臺面的環(huán)繞表面下方，并且將所述腔體與環(huán)繞所述軸承的一對軸向端中的至少一個的外部環(huán)境流體互連。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2011.10.10 US 13/269,6801.一種動態(tài)潤滑軸承，所述動態(tài)潤滑軸承包括：
內(nèi)座圈，所述內(nèi)座圈具有位于一對內(nèi)座圈保持架臺面之間的內(nèi)座圈
凹槽；
外座圈，所述外座圈包圍所述內(nèi)座圈以便在所述外座圈與所述內(nèi)座
圈之間限定環(huán)形腔體，所述外座圈具有位于一對外座圈保持架臺面之
間并且與所述內(nèi)座圈凹槽相對的外座圈凹槽；
滾動元件，所述滾動元件設(shè)置在所述內(nèi)座圈與所述外座圈之間并且
與所述內(nèi)座圈凹槽和所述外座圈凹槽滾動接觸；
保持架，所述保持架設(shè)置在所述內(nèi)座圈與所述外座圈之間，以保持
所述滾動元件之間的分離；
用于將潤滑劑引入所述內(nèi)座圈與所述外座圈之間的所述腔體中的
裝置；以及
所述一對內(nèi)座圈保持架臺面和/或所述一對外座圈保持架臺面中的
凹陷表面特征，所述表面特征限定連續(xù)通道，所述連續(xù)通道凹入所述
內(nèi)座圈保持架臺面和/或所述外座圈保持架臺面的環(huán)繞表面下方，并且
將所述腔體與環(huán)繞所述軸承的一對軸向端中的至少一個的外部環(huán)境
流體互連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)潤滑軸承，其中所述內(nèi)座圈凹槽和
所述外座圈凹槽中的至少一個具有哥特式拱形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)潤滑軸承，其中所述內(nèi)座圈凹槽和
所述外座圈凹槽中的至少一個具有圓拱形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)潤滑軸承，其中所述外座圈凹槽具
有對應(yīng)于所述滾動元件的曲率的圓拱形狀，并且每個滾動元件與所述
外座圈凹槽之間的滾動接觸存在于單一接觸面處。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動態(tài)潤滑軸承，其中所述內(nèi)座圈凹槽具
有哥特式拱形狀，并且每個滾動元件與所述內(nèi)座圈凹槽之間的滾動接

\t觸存在于兩個接觸面處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)潤滑軸承，其中所述表面特征在數(shù)
目上至少等于滾動元件的數(shù)目。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)潤滑軸承，其中所述表面特征是直
的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)潤滑軸承，其中所述表面特征定向
成與所述滾動元件在所述內(nèi)座圈凹槽和所述外座圈凹槽內(nèi)行進的方
向成銳角傾斜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)潤滑軸承，其中所述表面特征定向
成垂直于所述滾動元件在所述內(nèi)座圈凹槽和所述外座圈凹槽內(nèi)行進
的方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)潤滑軸承，其中所述表面特征限定
在所述一對外座圈保持架臺面中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的動態(tài)潤滑軸承，其中所述外座圈保持
架臺面中的第一個的所述表面特征是所述外座圈保持架臺面中的第
二個的所述表面特征的鏡像。
12....

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：BA卡特，PH桑利，SK波特努魯，D戈文丹，
申請(專利權(quán))人：通用電氣公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US