CN101225853B - 一种具有稳定性自适应调节功能的动压气体弹性箔片轴承 - Google Patents
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Abstract
一种具有稳定性自适应调节功能的动压气体弹性箔片轴承，包括轴承壳体、轴承瓦块、弹性箔片和压电陶瓷微位移作动器，沿轴承壳体的内壁面均匀分布有轴承瓦块，轴承瓦块上焊接有底层拱箔和顶层箔片的一端，顶层箔片另一端叠搭在相邻的顶层箔片上，在其中两个轴承瓦块上连接有压电陶瓷微位移作动器，压电陶瓷微位移作动器的一端固定在定位螺钉上，另一端安装在夹具体上，压电陶瓷微位移作动器与反馈控制器PID相连，反馈控制器PID的输入端与电涡流位移传感器连接，这种结构能够增加弹性箔片的等效刚度和等效阻尼，抑制转子系统的振动，提高轴承的承载能力和稳定性，具有体积小，结构紧凑，位移控制精度高，响应速度快的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种轴承，特别涉及一种具有稳定性自适应调节功能的动压气体弹性箔片轴承。
背景技术
目前，动压气体弹性箔片轴承已发展到第四代，它由多片底层拱箔和光滑的顶层箔片组成，底层拱箔采用轴向分条形式，增加了轴承的结构阻尼，有效地提高了轴承的承载能力，并且引入高温金属耐磨涂层和预紧装配技术，使得这种轴承具有良好的自适应性，能在高温和高速等极限环境下运行。但这种轴承在超过转子固有频率两倍以上的转速下运转时，仍然存在固有的气体动压不稳定性，严重影响了这种轴承在燃气轮机、气体循环机、涡轮膨胀机等高速旋转机械中的应用和进一步推广。弹性箔片刚度有限、阻尼小、减振能力弱是导致这种轴承不稳定的直接原因，必须通过提高弹性箔片的刚度和阻尼来改善轴承的高速运转稳定性。中国专利文件CN101054995A公开了一种可调悬臂式动压气体箔片轴承，其可调机构由圆柱丝堵和圆柱弹簧组成，与弹性箔片直接接触，可通过调整圆柱丝堵的旋进量来压缩圆柱弹簧，进而控制弹性箔片的变形以增加弹性箔片的等效阻尼，从而达到减振和提高转子系统运转稳定性的目的。但这种可调机构具有一定的局限性，只能通过调整圆柱丝堵的旋进量进行系统振动的被动控制，不能实现系统振动的主动控制和自适应调节。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有稳定性自适应调节功能的动压气体弹性箔片轴承，不仅能实现系统振动的自适应主动控制，提高转子的稳定性，而且位移控制精度高，响应速度快，体积小，结构紧凑。
本发明所采用的技术方案是：一种具有稳定性自适应调节功能的动压气体弹性箔片轴承，包括轴承壳体6、轴承瓦块5、弹性箔片2和压电陶瓷微位移作动器8；轴承瓦块5安装在轴承壳体6的内壁上并沿轴承壳体6内壁面均匀分布，轴承瓦块5采用周向剖分式结构，且相互间留有间隙；弹性箔片2由底层拱箔3和顶层箔片4组成，底层拱箔3和顶层箔片4的一端焊接在轴承瓦块5上，顶层箔片4的另一端叠搭在相邻的顶层箔片4上并提供轴承的工作表面；在其中两个轴承瓦块5上连接有压电陶瓷微位移作动器8，压电陶瓷微位移作动器8的一端配置在轴承瓦块5的定位螺钉7上，压电陶瓷微位移作动器8的另一端安装在夹具体10上；压电陶瓷微位移作动器8与PID(反馈控制器)的输出端相连，PID(反馈控制器)的输入端与安装在轴承一侧的电涡流位移传感器15连接。
本发明的有益效果是：
一、本发明采用压电陶瓷微位移作动器，不需传动机构，位移控制精度高，可达＜0.01μm，不仅实现了弹性箔片轴承的微位移控制要求，而且体积小、结构紧凑；
二、本发明采用压电陶瓷微位移作动器，响应速度快，约为10μs，无机械吻合间隙，可实现电压随动式位移控制，满足系统振动的实时控制要求；
三、本发明的压电陶瓷微位移作动器是固体器件，易与电源、测位传感器、微机等实现闭环自控，可以实现系统振动的自适应调节；
四、本发明的压电陶瓷微位移作动器与轴承瓦块的定位螺钉连接，通过反馈控制器PID反馈控制调节，可使轴承瓦块产生微小的径向位移，提高轴承的预载荷，从而提高轴承的承载能力；
五、本发明通过压电作动器的微位移控制，可以增加弹性箔片的等效阻尼，改善转子在高速下的稳定性；
六、本发明的轴承瓦块采用周向剖分式结构，且相互间留有间隙，与传统的整体式圆柱瓦块相比，可以很方便地实现对不同位置弹性箔片的调节；
七、本发明的压电陶瓷微位移作动器控制结构简单，重复使用性强，可通过计算机实时监控；
八、本发明与普通的动压气体弹性箔片轴承相比，其系统振动幅值可降低1～2个数量级。
附图说明
图1是本发明轴承的剖视图。
图2是图1的A-A向剖面视图。
图3是图2的B向视图。
图4是图1的C部放大图。
图5是电涡流位移传感器15与压电陶瓷微位移作动器8的PID反馈控制示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参见图1、图2、图3，一种具有稳定性自适应调节功能的动压气体弹性箔片轴承，包括轴承壳体6、轴承瓦块5、弹性箔片2和压电陶瓷微位移作动器8，五个轴承瓦块5沿轴承壳体6内壁面均匀分布，定位螺钉7穿过轴承壳体6上的通孔与轴承瓦块5上的螺纹孔旋合连接，将轴承瓦块5安装在轴承壳体6的内壁上，并限制了轴承瓦块5的摆动，弹性箔片2由底层拱箔3和顶层箔片4组成，底层拱箔3和顶层箔片4的一端焊接在轴承瓦块5上，顶层箔片4的另一端叠搭在相邻的顶层箔片4上并提供轴承的工作表面，在其中两个轴承瓦块5上连接有压电陶瓷微位移作动器8，压电陶瓷微位移作动器8的一端粘接在轴承瓦块5的定位螺钉7上，压电陶瓷微位移作动器8的另一端通过安装在夹具体10螺纹孔中的预紧螺钉9固定；压电陶瓷微位移作动器8与PID(反馈控制器)的输出端相连，PID(反馈控制器)的输入端与安装在轴承一侧的电涡流位移传感器15连接。此结构简单，容易安装。使用时，轴颈1装在轴承上，轴承壳体6通过固定螺栓12和轴承端盖14固定在轴承座13中。
参见图1、图4，轴承瓦块5的定位螺钉7与轴承壳体6之间装有弹簧垫圈11，压电陶瓷微位移作动器8的伸长使弹簧垫圈11压缩，可通过定位螺钉7带动轴承瓦块5产生微小的径向位移，结构简单紧凑，容易实现。
参见图1、图5，轴承一侧成90°安装有两个电涡流位移传感器15用来测量转子在水平和垂直方向的振动，它们测得的振动信号输入反馈控制器PID经过计算机处理后输出电压信号给压电陶瓷微位移作动器8控制其伸长量。这种结构易于实现转子振动的自适应闭环反馈控制，有效改善转子的稳定性。
本实施方式在轴承的一个上轴承瓦块5和一个下轴承瓦块5上分别连接了压电陶瓷微位移作动器8。采用这样的结构，能有效提高系统的等效阻尼，改善系统的稳定性。连接压电陶瓷微位移作动器8的瓦块位置和数量可根据实际的轴承结构灵活布置。
本实施方式的一个轴承瓦块5，只在其定位螺钉7位置连接了一个压电陶瓷微位移作动器8，采用这种结构，足以有效控制轴承瓦块5的径向位移，提高轴承的预载荷。因此，一个轴承瓦块5上只需连接一个压电陶瓷微位移作动器8，结构简单，控制方便。
本发明的工作原理是这样实现的：
定位螺钉7穿过轴承壳体6上的通孔与轴承瓦块5上的螺纹孔旋合匹配，将轴承瓦块5安装在轴承壳体6上，定位螺钉7与轴承壳体6间装有弹簧垫圈11。转子运转中，两个电涡流位移传感器15测得的振动信号输入反馈控制器PID，经分析处理后输出电压信号给压电陶瓷微位移作动器8，由于压电陶瓷的逆压电效应，压电陶瓷微位移作动器8伸长使弹簧垫圈11压缩并通过定位螺钉7使轴承瓦块5产生径向位移，可以控制轴承的预载荷，增加弹性箔片2的等效刚度，达到提高轴承承载能力的目的；同时还可增加弹性箔片2的等效阻尼，消耗振动能量，抑制转子系统的振动，有效改善转子系统在高速下的运转稳定性。
Claims (6)
1.一种具有稳定性自适应调节功能的动压气体弹性箔片轴承，包括轴承壳体(6)、轴承瓦块(5)、弹性箔片(2)和压电陶瓷微位移作动器(8)，轴承瓦块(5)安装在轴承壳体(6)的内壁上并沿轴承壳体(6)内壁面均匀分布，其特征在于，轴承壳体(6)通过固定螺栓(12)和轴承端盖(14)固定在轴承座(13)中，夹具体(10)用螺栓固定在轴承壳体(6)上；轴承瓦块(5)采用周向剖分式结构，且相互间留有间隙，在其中两个轴承瓦块(5)上连接有压电陶瓷微位移作动器(8)，压电陶瓷微位移作动器(8)的一端粘接在轴承瓦块(5)的定位螺钉(7)上，压电陶瓷微位移作动器(8)的另一端通过安装在夹具体(10)螺纹孔中的预紧螺钉(9)固定；压电陶瓷微位移作动器(8)与反馈控制器PID的输出端相连，反馈控制器PID的输入端与安装在轴承一侧的电涡流位移传感器(15)连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有稳定性自适应调节功能的动压气体弹性箔片轴承，其特征在于，所述的轴承瓦块(5)是由定位螺钉(7)穿过轴承壳体(6)上的通孔与轴承瓦块(5)上的螺纹孔旋合连接，将其安装在轴承壳体(6)内壁上的。
3.根据权利要求1所述的一种具有稳定性自适应调节功能的动压气体弹性箔片轴承，其特征在于，所述的轴承瓦块(5)上固定有顶层箔片(4)的一端和底层拱箔(3)，顶层箔片(4)的另一端叠搭在相邻的顶层箔片(4)上并提供轴承的工作表面。
4.根据权利要求1所述的一种具有稳定性自适应调节功能的动压气体弹性箔片轴承，其特征在于，所述的定位螺钉(7)与轴承壳体(6)之间装有弹簧垫圈(11)。
5.根据权利要求1所述的一种具有稳定性自适应调节功能的动压气体弹性箔片轴承，其特征在于，所述的电涡流位移传感器(15)为两个，在轴承一侧成90°安装。
6.根据权利要求1所述的一种具有稳定性自适应调节功能的动压气体弹性箔片轴承，其特征在于，所述的压电陶瓷微位移作动器(8)分别连接在轴承的一个上轴承瓦块(5)和一个下轴承瓦块(5)上。
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Families Citing this family (27)
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|---|---|---|---|---|
| CN101429967B (zh) * | 2008-12-19 | 2010-09-15 | 北京天高智机技术开发公司 | 三自由度、双层油膜式球铰 |
| CN101733963B (zh) * | 2009-11-11 | 2012-01-11 | 西安交通大学 | 一种用于弹性箔片气体推力轴承波箔加工的组合式模具 |
| CN101975656B (zh) * | 2010-09-06 | 2011-12-07 | 西安交通大学 | 一种微型燃气轮机模拟转子动态性能测试实验装置 |
| CN102242769B (zh) * | 2011-05-27 | 2013-02-20 | 大连交通大学 | 径向包容挤压膜气体静压轴承 |
| CN103688068B (zh) * | 2011-08-24 | 2017-04-26 | 博格华纳公司 | 轴承安排 |
| CN102562783B (zh) * | 2012-01-11 | 2013-11-06 | 西安交通大学 | 由可控可倾瓦块和承载瓦块构成的一种变性能径向轴承 |
| CN102862370A (zh) * | 2012-09-03 | 2013-01-09 | 西安交通大学 | 一种用于弹性箔片气体轴承底层拱箔的制造方法 |
| CN103016281B (zh) * | 2012-11-22 | 2015-04-15 | 西安交通大学 | 一种高速直驱地热发电系统 |
| CN103042336B (zh) * | 2012-12-27 | 2015-02-25 | 西安交通大学 | 一种用于点焊制作弹性箔片气体推力轴承的辅助装置 |
| CN103836070B (zh) | 2014-03-18 | 2016-07-13 | 华中科技大学 | 一种主动式气浮支承装置 |
| DE102014226807A1 (de) | 2014-12-22 | 2016-06-23 | Robert Bosch Gmbh | Foliensegmentlager, Verfahren zum Einstellen einer Spaltgeometrie eines Foliensegmentlagers sowie entsprechendes Herstellungsverfahren |
| CN104675859B (zh) * | 2015-03-16 | 2017-02-22 | 湖南大学 | 一种超声波曲线槽推力空气轴承 |
| CN105388013B (zh) * | 2015-12-04 | 2017-10-10 | 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心 | 一种模拟止推箔片轴承工况的弹性特性测试装置 |
| CN105545956B (zh) | 2016-03-04 | 2019-05-14 | 至玥腾风科技投资集团有限公司 | 一种电磁使能的主动式动压气体轴承 |
| CN106763149A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-05-31 | 西安交通大学 | 一种压电陶瓷驱动的智能椭圆轴承装置 |
| CN106678233A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-17 | 湖南大学 | 基于pzt的新型主动减振器 |
| CN107339318A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-11-10 | 哈尔滨工程大学 | 一种阻尼力可控的干摩擦阻尼轴承 |
| IT201800004657A1 (it) * | 2018-04-18 | 2019-10-18 | Gruppo mozzo ruota provvisto di un innovativo supporto porta sensore | |
| CN109707737A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-05-03 | 西安交通大学 | 一种底层可倾的多瓦搭接带预紧弹性箔片气体轴承 |
| CN109488712A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-19 | 安邸建筑环境工程咨询(上海)有限公司 | 一种电涡流阻尼器 |
| CN110030269A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-07-19 | 上海捷氢科技有限公司 | 弹性箔片气体轴承和弹性箔片气体轴承摩擦副 |
| CN110094413A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-08-06 | 西安交通大学 | 一种基于压电陶瓷的间隙可控径向滑动轴承 |
| CN110145536B (zh) * | 2019-05-31 | 2020-03-31 | 西安交通大学 | 一种带有自动调节挡油装置的径向滑动轴承 |
| CN112855516B (zh) * | 2019-11-12 | 2022-04-19 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种增压泵组件 |
| CN112855488B (zh) * | 2019-11-12 | 2022-04-19 | 宁波方太厨具有限公司 | 一种增压泵 |
| CN112727926A (zh) * | 2020-12-19 | 2021-04-30 | 北京工业大学 | 一种可控空气静压径向轴承系统 |
| CN113513536B (zh) * | 2021-05-21 | 2023-05-09 | 江苏毅合捷汽车科技股份有限公司 | 一种双特性波箔气体轴承 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6582125B1 (en) * | 2001-01-19 | 2003-06-24 | Yong Bok Lee | Smart foil journal bearing with piezoelectric actuators |
| US6953283B2 (en) * | 2002-08-28 | 2005-10-11 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Foil bearing |
| CN101000071A (zh) * | 2007-01-08 | 2007-07-18 | 哈尔滨工业大学 | 自调式动压气体弹性箔片轴承 |
| CN101054995A (zh) * | 2007-05-30 | 2007-10-17 | 哈尔滨工业大学 | 新型可调悬臂式动压气体弹性箔片轴承 |
-
2008
- 2008-02-01 CN CN2008100174686A patent/CN101225853B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6582125B1 (en) * | 2001-01-19 | 2003-06-24 | Yong Bok Lee | Smart foil journal bearing with piezoelectric actuators |
| US6953283B2 (en) * | 2002-08-28 | 2005-10-11 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Foil bearing |
| CN101000071A (zh) * | 2007-01-08 | 2007-07-18 | 哈尔滨工业大学 | 自调式动压气体弹性箔片轴承 |
| CN101054995A (zh) * | 2007-05-30 | 2007-10-17 | 哈尔滨工业大学 | 新型可调悬臂式动压气体弹性箔片轴承 |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| JP特开2003-74550 2003.03.12 |
| 杨利花，石建华，刘恒，虞烈.弹性箔片动压径向气体轴承动特性的实验研究.摩擦学报第26卷 第4期.2006,第26卷(第4期),第253~257页. |
| 杨利花,石建华,刘恒,虞烈.弹性箔片动压径向气体轴承动特性的实验研究.摩擦学报第26卷 第4期.2006,第26卷(第4期),第253~257页. * |
| 杨利花，石建华，刘恒，虞烈.弹性箔片动压径向气体轴承起飞转速和承载能力的实验研究.润滑与密封 第3期.2006,(第3期),第15~18页. |
| 杨利花,石建华,刘恒,虞烈.弹性箔片动压径向气体轴承起飞转速和承载能力的实验研究.润滑与密封 第3期.2006,(第3期),第15~18页. * |
| 汪希平，崔卫东.电磁轴承用非接触式位移传感器的研究.上海大学学报（自然科学版）第4卷 第1期.1998,第4卷(第1期),第54~60页. |
| 汪希平,崔卫东.电磁轴承用非接触式位移传感器的研究.上海大学学报(自然科学版)第4卷 第1期.1998,第4卷(第1期),第54~60页. * |
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| Publication number | Publication date |
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