CN101523066A - 轴承游隙调整 - Google Patents

轴承游隙调整 Download PDF

Info

Publication number
CN101523066A
CN101523066A CNA2007800364400A CN200780036440A CN101523066A CN 101523066 A CN101523066 A CN 101523066A CN A2007800364400 A CNA2007800364400 A CN A2007800364400A CN 200780036440 A CN200780036440 A CN 200780036440A CN 101523066 A CN101523066 A CN 101523066A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotating machinery
thermal energy
bearing
rotor
stator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2007800364400A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101523066B (zh
Inventor
J·拉瑞迪斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valmet Technologies Oy
Original Assignee
Metso Paper Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metso Paper Oy filed Critical Metso Paper Oy
Publication of CN101523066A publication Critical patent/CN101523066A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101523066B publication Critical patent/CN101523066B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/20—Methods of refining
    • D21D1/30—Disc mills
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02—Rolls; Their bearings
    • D21G1/0226—Bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/24—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly
    • F16C19/26—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly with a single row of rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/525—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to temperature and heat, e.g. insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C25/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C25/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F16C25/06—Ball or roller bearings
    • F16C25/08—Ball or roller bearings self-adjusting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C37/00—Cooling of bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C37/00—Cooling of bearings
    • F16C37/007—Cooling of bearings of rolling bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2233/00—Monitoring condition, e.g. temperature, load, vibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/10—Application independent of particular apparatuses related to size
    • F16C2300/14—Large applications, e.g. bearings having an inner diameter exceeding 500 mm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/004—Electro-dynamic machines, e.g. motors, generators, actuators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

一种旋转机械(1)具有转子(10)、定子(20)、布置成承受由机械接触引起的转子(10)和定子(20)之间径向力的径向轴承(30)以及轴承外壳(21)。轴承外壳(21)设置在与径向轴承(30)直接机械接触的定子(20)或转子内。旋转机械(1)还包括布置在轴承外壳(21)内的热能交换器(40)以及热控制装置(50)。热能交换器(40)能够提供加热和冷却。热控制装置(50)布置成控制旋转机械(1)运行过程中的热能交换。旋转机械(1)通常地是诸如精磨机那样的大型机械。还公开了对旋转机械(1)进行振动控制的方法，该方法包括测量与振动特性相关的特性。

Description

轴承游隙调整
技术领域
本发明总的涉及旋转机械，具体来说，涉及如此机械的轴承结构。
背景技术
在所有旋转机械中，转子部分和定子部分之间有某种类型的径向轴承。大部分径向类型轴承布置成用来承受转子和定子之间由机械接触产生的径向力。用作为径向轴承的该类轴承的典型实例是球轴承、滚子轴承和滑动轴承。
所有这些轴承都基于转动部分和静止部分之间某种类型的非直接机械接触，游隙是一重要的因素。在理想情形中，轴承可以是无游隙的，只允许运动部分之间的润滑剂薄膜。然而，在典型情形中，小游隙总存在于定子和轴承之间和/或存在于轴承和转子之间。
当旋转机械操作时，例如，轴承中会产生热量。该热量致使轴承热膨胀。如果热胀变得大于可供的游隙，则旋转机械将严重损坏。为了能在不同温度下操作，通常对轴承提供扩大的径向游隙。此外，游隙必须足够大，使它能对付最坏的情形，即，旋转机械可运行的最高温度。这导致旋转机械通常在稍大于最佳游隙的某种游隙下运行。
游隙大小会影响旋转机械的特性。大的游隙通常会增加磨损，在轴承和其连接零件中产生高水平的振动和噪声。此外，由轴承承载的转子也将根据游隙而经历不同的刚度。一般来说，小游隙是首选的。在基本没有游隙的情况下，可以很好地估算转子的响应频率并由此避开该频率。在小游隙时，振动特性稍有不同，并难于预先进行计算。在非常大的游隙时，转子的转矩和作用在转子上的外力可致使转子进入或多或少的混乱状态。
轴承游隙对大型机械的影响变得更加重要。尤其是，在转子的大直径处具有大质量的大型机械是人们非常关心的课题。一种典型的如此旋转机械是用于精制纤维材料的精磨机，其中，具有很大径向延伸部分的研磨板围绕轴线转动。
在现有技术中有各种方法来补偿温度引起的游隙变化。在美国专利US3,418,809、US 3,459,460和US 4,626,111揭示了具有布置在锥形表面上的滚子的轴承结构，该轴承结构借助于流体静压力、电加热膨胀的部件或热胀杆来使滚子运动。这导致游隙变化。如此结构的缺点是在轴承周围和轴承内包括附加的零件，由此增加操作中损坏的风险。
在US 6,261,003中，揭示了一种控制滚子轴承径向游隙的装置。在滚子轴承外面配装润滑剂排放回路，这样，通过提供横穿排放环并沿排放环的圆周方向有不同的倾斜度的多个排放通道，可控制通过排放环的排放输出量。由此，利用润滑剂来降低外环的温度，得到受控制的游隙。润滑剂温度又由轴承内产生的摩擦所确定。然而，这种方案存在许多缺点。温度的控制与润滑剂的流量和温度有关。有利于温度控制方面的流量和温度并不总是有利于润滑之目的。此外，控制温度的能力受润滑剂最大流量和轴承其它部分处温度限制，后者又依赖于载荷和摩擦。此外，该建议方法只可控制一个方向的温度，通常是外环的冷却，由此增加了游隙。
当启动通常在一定升温下运行的冷转动机械时，此时的游隙通常大于连续运行时的游隙。通过US 6,261,003提出的方法不能达到启动阶段过程中的游隙减小。因此，在达到任何稳态运行之前，仍然存在着因无控制的振动状态引起的破坏操作的危险。此外，该方案在轴承支承表面内需要附加的开口，这减小了机械强度并增加磨损。
现有技术的轴承游隙补偿方案具有不同的缺点。然而，总的问题是在轴承内引入了减弱或干扰性的特征。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种轴承系统，该系统提高控制轴承游隙的可能性而基本上不影响轴承本身的操作。另一目的是提供一种轴承游隙控制系统，其能够增加和减小游隙。还有一目的是能改进对旋转机械振动特性的控制。
上述目的通过所附权利要求书所述的装置和方法来达到。总的来说，根据第一方面，旋转机械具有转子、定子、布置成承受由机械接触引起的转子和定子之间径向力的径向轴承以及轴承外壳。轴承外壳设置在与径向轴承直接机械接触的定子或转子内。旋转机械还包括布置在轴承外壳内的热能交换器以及热控制装置。热能交换器能够提供加热和冷却。热控制装置布置成控制热能交换器在旋转机械运行过程中的热交换。旋转机械通常是诸如精磨机那样的大型机械。
在第二方面，旋转机械的振动控制方法包括测量有关旋转机械定子和/或转子振动的特性。该方法还包括响应于测得特性来控制定子或转子内的轴承外壳中的热能交换。热能交换可提供加热和冷却。
本发明的一个优点在于，它能容易地控制轴承游隙，又能够对特别大型的旋转机械提供振动控制。
附图说明
参照以下结合附图所作的描述，可以最好地理解本发明连同本发明其它的目的和优点，在附图中：
图1是根据本发明的旋转机械的实施例的示意截面框图；
图2是根据本发明的旋转机械的另一实施例的示意截面框图；
图3是根据本发明的旋转机械的实施例的一部分的截面图；
图4是控制轴承游隙的布置的示意图；
图5A-D是示出游隙形成、振动和热交换随时间变化的曲线；以及
图6示出根据本发明一方法的实施例的主要步骤。
具体实施方式
在全部的附图中，相同的标号用来表示类似的或对应的元件。
在分析了纸浆工厂中精磨机特性之后，业已发现，轴承游隙不仅确定摩擦和磨损特性，而且还与不同类型的振动特性密切相关。通过组合有关不同运行条件下的较佳运行参数的知识，形成了一个总的认识，即，重要的是要在不同情况下用不同方式来控制轴承游隙。目标仅在于保持轴承游隙恒定的技术方法因此就不那么重要。
图1是根据本发明的旋转机械1的实施例的示意截面框图。转子10布置成相对于定子20作相对转动。转子10转动载荷11，例如，精磨盘。径向轴承30布置成通过机械接触来承受转子10和定子20之间的径向力。由此，径向轴承30例如通过内外环、滚子或滚球对转子10提供机械支承力。在本实施例中，径向轴承30是滚子轴承。一般地，每个时刻总位于轴承下部的那些滚子机械地承载着转子10的重量。然而，在其它实施例中，根据不同的应用，滚子轴承可以是通过机械接触来承受转子10和定子20之间径向力的任何类型的轴承，例如，球轴承或甚至是滑动轴承。定子20内的轴承外壳21和转子10内的轴承外壳12与径向轴承30直接机械接触。热能交换器40布置在定子20内的轴承外壳21中。热能交换器40在此实施例中由靠近径向轴承30外部的轴承外壳21内的内腔41构成。该内腔应较佳地具有大的抵靠轴承外壳21的表面，以便有利于热能有效地交换。内腔41布置成允许流体流过内腔。根据通过内腔41传输的流体温度，热能交换器40能够对轴承外壳21提供加热和冷却，由此，还可对径向轴承30的外部提供加热和冷却。在本实施例中，水用作为该流体，但在其它实施例中，诸如油以及气体之类的其它液体也可用来为热能交换器40输热和输冷。
在本发明中，术语“轴承外壳”用于与径向轴承直接机械接触的任何结构。轴承外壳可以是分开的物件，例如，如图1所示那样。然而，轴承外壳也可以是定子或转子本身的一部分，其具有与轴承外壳相同的主要用途，并设置在径向轴承绝对的附近。换句话说，轴承外壳可以是分开的单元或是定子或转子的一体部分。
热控制装置50布置成在旋转机械1的运行过程中控制从/到热能交换器40的热能交换。在本实施例中，热控制装置50包括导管51，导管51将流体输入内腔41和从内腔41输出，并流入到流体容器52。流体容器52还设置有加热器54和冷却器55，以便能控制装在流体容器52内流体的温度。热控制装置50还控制单元53，其布置成控制流体容器52内流体的温度，以及控制流入和流出内腔41流体的流量。
在本实施例中，布置传感器60用来测量旋转机械1的运行特性。在本实施例中，传感器60是布置在轴承外壳21内的温度传感器22，用来监控径向轴承30外部附近的温度。温度传感器22可以是任何类型的传感器，例如，热电偶。传感器60用连接线23连接到热控制装置50的控制单元53，用来提供与测得温度相关的信号。如果传感器是热电偶的话，则信号就简单地由两根金属丝之间的电压差构成。由此，热控制装置50的控制单元53布置成控制热能交换器40响应于测得特性进行的热能交换。在本实施例中，控制单元53布置成控制通过内腔41的流体的流量和温度，以便在温度传感器22处达到预定的温度。
图2示出根据本发明旋转机械1的另一实施例。在此实施例中，热能交换器40布置在转子10的轴承外壳12内。在本实施例中，热能交换器40由珀耳帖效应(Peltier)元件42构成，根据传导通过珀耳帖效应元件42的电流方向，该元件能提供加热和冷却。在本实施例中，热控制装置50包括控制单元58和与珀耳帖效应元件42的电气连接57。对控制单元58的电能供应最好在转子10的内部提供。发电机56布置在转子10处，将定子20和转子10之间的相对运动转化为电能。如此的发电机技术是众所周知的，在此不再进一步讨论。
如图1那样用来提供加热和冷却的类似系统在本实施例中也是可能的。然而，如果流体的流动能横穿转子10和定子20之间的交界面，则必须提供允许相对转动的流体连接。
图2实施例还包括传感器60，在此情形中是振动传感器13。振动传感器13通过连接14连接到控制单元58。振动传感器13在转子10的可听得见频率范围内测量总的振动能量，并将成比例于该总振动能量的电压提供到控制单元58。该控制单元58确定接受到的电压何时变得过高，电压变得过高意味着从旋转机械1发出的表明不利的操作状态的可听见噪声已增加到不可接受的水平，于是控制单元58控制珀耳帖效应元件42的热能交换，来避免如此提高的噪音水平，即，将振动保持低于预定的振动水平。
图3是根据本发明的旋转机械的实施例的一部分的截面图。在本实施例中，热能交换器40包括布置在定子20的轴承外壳21内的内腔41。径向轴承30的外环31支承抵靠轴承外壳21，而径向轴承30的内环33支承抵靠轴承外壳12。滚子32布置在内环33和外环31之间。由此，径向轴承30基本上填充转子10和定子20之间的间隙34。来自内腔41的热能容易地传导到外环31。
在本实施例中，传感器60(本情形中是距离传感器24)设置在定子20内。距离传感器24布置成测量离转子10的轴15的表面部分16的距离。该距离的变化对应于可供间隙34的变化。当该距离变得过大时，径向轴承30内出现扩大的游隙。当该距离变得过小时，游隙减小而增加轴承损坏的危险。这样，热控制装置可利用该距离测量值作为输入信息，以便控制来自内腔41的热交换。
实施图3中根据本发明的旋转机械的典型系统是精磨机。该精磨机是用来精磨纤维材料的装置。如此设备的实例例如公开在出版的国际专利申请WO93/23166中，在盘式精磨机中，两个相对的精磨盘相对于彼此移动。精磨盘具有垂直于轴的很大的延伸部分，很大的径向以及纵向力必须由轴承结构来承担。这些力可大到几十吨，因此，对于精磨机来说，轴承设计是至关重要的设计。本发明中提出的轴承结构因此可有利地应用于精磨机。
图4是控制轴承游隙并由此控制振动特性的布置的示意图。一个或若干个传感器60测量与轴承游隙和/或振动特性相关的定子和/或转子的特性。一个如此特性的实例可以是温度，尤其是，径向轴承附近的局部温度。另一实例是对应于定子和转子之间距离的物理测量值，即，可能与径向轴承的间隙距离相关的距离测量值。还有另一个所关注的特性的实例是与振动相关的某些测量值。如此的测量值可以是总的振动能量测量，如上述其它的实施例那样，某一频率分量的幅值测量值。还有其它的振动量可以是所关注的量。指示测得特性的信号被提供到热控制装置50。
得到该类型的信息后，就可提高控制旋转机械在运行过程中以更佳方式运行的可能性。在通用的旋转机械中，通常用减小轴承中的游隙来减小不平衡引起的振动。这样的特性也可受转子系统不同的固有共振频率影响。轴承中游隙影响轴承所经历的刚度，由此也影响共振特性。由于作用在转动零件上的不平衡和其它干扰力，在所有的转子动力系统中出现自然频率振动模态。如果旋转电动机能在不同速度下使用，则只要改变转动速度就可避免共振的行为。一般地，为了避免如此问题，这只是将速度改变1-2Hz的事情。然而，在应用需要某个基本恒定速度的系统中，就会难于避开共振。然后本发明提出的一种可能性是，可沿任何方向来调整轴承游隙并由此调整轴承的刚度，从而充分地改变共振特性。因此，布置热控制装置50来控制热能交换器40的热能交换。这最好也在旋转机械运行过程中进行。
在旋转机械系统中，尤其是，在转子的大直径处具有大质量的系统中，另一附加的因素，即，由于转子动力系统中一定间隙引起的非线性动力学问题变得很重要。转子动力学与轴承的刚度及任何干扰力合作，可在不同的轴承游隙造成非常不可预见的特性。这可以是很麻烦的事情，尤其是在电动机起动阶段期间。在图5A中，在时间曲线中显示一种可能的情形。在时间t0，旋转机械启动。轴承的温度等于环境温度。由于热膨胀的原因，旋转机械设计有比最佳游隙P限值大的游隙P启动。因此，由曲线102代表的旋转机械的振动通常高于稳态情况。在初始运行过程中，温度上升，而游隙对应地减小，如曲线100所示。振动也发生变化。然而，在此实例中，转子系统具有接近于运行速度泛频的固有共振频率。当游隙呈值Px时，轴承提供的刚度将共振频率移动到基本上与转动速度的泛频相一致。因此在时间t1附近振动水平大大地提高。当旋转机械进一步升温时，游隙也进一步减小，而共振频率也变化且不再被激励。振动水平下降。过一会儿，旋转电动机达到稳态，具有稳态游隙P稳定和相对低的振动水平。
如此的情形显然是不利的。图5B和5C示出提供轴承冷却的情形。环境温度下设计的游隙然后可减小到P1，其小于使振动发生共振时的游隙。当机械启动时，轴承开始冷下来。这可用图5C中的曲线108图示，显示提供到轴承外壳内的内腔中的流体冷却功率。该冷却阻止游隙减小，如曲线104所示，游隙很快达到稳态的游隙P稳定。同样的，如曲线106所示，振动很好地降低到稳态水平。
然而，缺点在于，全部的运行过程中需要连续的冷却。冷却能对应于图5C中的阴影面积。此外，如果冷却发生故障，那么，游隙将进一步减小，达到限值游隙P限值，若低于该值，轴承就会面临破坏的危险。
图5D示出一种冷却和加热都可提供的可能情形。这里，环境温度下设计的游隙又设有很大的裕度。然而，在旋转机械启动之前或至少与旋转机械启动相联系的情况下，轴承加热到基本上对应于运行稳态温度的温度。由此，游隙减小到旋转机械启动之前的水平，由此又避免了共振的游隙。游隙和振动又可遵从图5B中的曲线图。当旋转机械接近稳态运行温度时，如曲线110所示，轴承的加热功率连续地降低，直到加热不再必要为止。提供到系统的热能的量对应于阴影面积，由此局限于运行的初始阶段，在正常稳态运行过程中，不需要冷却或加热功率。
通过附加地提供冷却轴承的可能性，可基本上按照图5C的思路来处理由例如高的环境温度造成的异常高的运行温度或造成较高发热的超常运行情况。从以上情形来看，可容易地理解，在轴承附近提供加热和冷却是很有利的。通过得到以上提及的不同特性的测量值，可进一步改进对振动特性的控制。较为复杂的系统也可使用来自于不同类型传感器的信息，能够对旋转机械实现更智能的控制。
诸如图5A中共振特性那样的不可预见的共振特性的出现通常在新机械初始使用时发生。然而，由于共振特性以复杂方式依赖于许多参数，所以这样的问题也可能在以后阶段遇到。轴承本身的磨损或连接到转子的物件可能会显著地改变共振特性。还有，如果转子在不同运行条件下运行，则共振特性会时时地不同。因此，如果轴承游隙可在旋转机械使用寿命中的任何时候沿任一方向改变，则是特别地有利。
图6示出根据本发明方法的实施例的主要步骤。对旋转机械进行振动控制的程序开始于步骤200。在步骤210，测量旋转机械的定子和/或转子的特性。这些特性至少与振动特性有关。在步骤212，响应于测得特性来控制定子和/或转子内轴承外壳中的热能交换。热能交换允许提供加热和冷却两者。这些测量和控制步骤较佳地在旋转机械运行过程中执行。程序在步骤299中结束。
上述实施例应理解为说明本发明的几个说明性实例。本技术领域内的技术人员将会理解到，对这些实施例还可作出各种修改、组合和改变，而不脱离本发明的范围。尤其是，只要技术上可能的话，不同实施例中的不同的部分方案可以其它配置相组合。非排它的实例是不同的传感器与在转子或定子侧的热能交换相组合。此外，也可在转子或定子处提供所有不同类型的热能供应，也可与任何的传感器方案相结合。然而，本发明的范围由附后的权利要求书来定义。

Claims (14)

1.旋转机械(1)包括：
转子(10)；
定子(20)；
径向轴承(30)，所述径向轴承布置成承受由机械接触引起的所述转子(10)和所述定子(20)之间的径向力；以及
所述定子(20)和所述转子(10)中的至少一个的轴承外壳(21、12)，所述轴承外壳与所述径向轴承(30)直接机械接触，其特征在于，
布置在所述轴承外壳(21、12)内的热能交换器(40)；
所述热能交换器(40)能够提供加热和冷却；以及
热控制装置(50)，所述热控制装置布置成控制所述热能交换器(40)在所述旋转机械(1)运行过程中的热能交换。
2.如权利要求1所述的旋转机械，其特征在于，还包括：
传感器(60)，所述传感器布置成测量所述定子(20)和所述转子(10)中的至少一个的特性；
所述传感器(60)连接到所述热控制装置(50)，以提供与所述测得特性相关的信号；
由此，所述热控制装置(50)布置成响应于所述测得特性来控制所述热能交换器(40)的所述热能交换。
3.如权利要求2所述的旋转机械，其特征在于，所述定子(20)和所述转子(10)中的至少一个的所述测得特性与轴承游隙和振动特性中的至少一个相关。
4.如权利要求3所述的旋转机械，其特征在于，所述传感器(60)是布置在所述径向轴承(30)附近的温度传感器(22)，由此，所述热控制装置(50)布置成控制所述热能交换器(40)的所述热能交换，以在所述温度传感器(22)处达到预定温度。
5.如权利要求3所述的旋转机械，其特征在于，所述传感器(60)是布置成监测所述转子(10)的振动的振动传感器(13)，由此，所述热控制装置(50)布置成控制所述热能交换器(40)的所述热能交换，以将所述振动保持在预定振动水平之下。
6.如权利要求1至5中任何一项所述的旋转机械，其特征在于，所述热能交换器(40)又包括所述支承外壳(12、21)内的内腔(41)，由此，所述热控制装置(50)布置成致使流体流过所述内腔(40)和控制所述流体的温度。
7.如权利要求6所述的旋转机械，其特征在于，所述流体从水和油中选择。
8.如权利要求1至4中任何一项所述的旋转机械，其特征在于，所述热能交换器(40)又包括珀耳帖效应元件(42)，由此，所述热控制装置(50)布置成控制所述珀耳帖效应元件(42)的操作。
9.如权利要求1至8中任何一项所述的旋转机械，其特征在于，所述轴承外壳(21)设置在所述定子(20)内。
10.如权利要求1至9中任何一项所述的旋转机械，其特征在于，所述旋转机械(1)是恒速旋转机械。
11.如权利要求1至10中任何一项所述的旋转机械，其特征在于，所述旋转机械(1)在所述转子(10)的大直径处呈现大的质量。
12.精磨机，其特征在于，包括如权利要求1至12中任何一项所述的旋转机械(1)。
13.对旋转机械(1)进行振动控制的方法，包括如下步骤：
测量所述旋转机械(1)的定子(20)和转子(10)中的至少一个的特性的测量步骤(210)，所述特性与轴承游隙和振动特性中的至少一个相关，其特征在于，还包括如下步骤：
响应于所述测得特性控制所述定子(20)和所述转子(10)中的至少一个的轴承外壳(12、21)内的热能交换的控制步骤(212)；
所述热能交换提供加热和冷却。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述测量(210)和控制(212)步骤在所述旋转机械(1)的运行过程中执行。
CN2007800364400A 2006-10-02 2007-09-05 一种用于精磨机的旋转机械 Expired - Fee Related CN101523066B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0602101-8 2006-10-02
SE0602101A SE530523C2 (sv) 2006-10-02 2006-10-02 Roterande maskin, raffinör och förfarande för vibrationsstyrning av en roterande maskin
SE06021018 2006-10-02
PCT/SE2007/050619 WO2008041919A1 (en) 2006-10-02 2007-09-05 Bearing play adjustment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101523066A true CN101523066A (zh) 2009-09-02
CN101523066B CN101523066B (zh) 2011-11-16

Family

ID=39268693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800364400A Expired - Fee Related CN101523066B (zh) 2006-10-02 2007-09-05 一种用于精磨机的旋转机械

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8303185B2 (zh)
EP (1) EP2069650A4 (zh)
CN (1) CN101523066B (zh)
CA (1) CA2664981A1 (zh)
SE (1) SE530523C2 (zh)
WO (1) WO2008041919A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102767479A (zh) * 2011-05-03 2012-11-07 西门子公司 具有热控制系统的直接驱动型风力涡轮机
CN112982004A (zh) * 2019-12-17 2021-06-18 维美德技术有限公司 用于调节精磨机中的刀片间隙的装置和方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8469597B2 (en) * 2008-04-16 2013-06-25 Honeywell International Inc. Active preload control for rolling element bearings
CN102482991B (zh) 2009-10-16 2014-04-23 博格华纳公司 用于确定排气涡轮增压器的摩擦轴承的轴承间隙的方法
CA2786786C (en) * 2010-01-11 2017-07-04 Siemens Aktiengesellschaft Direct drive wind turbine with a cooling system
SE1151033A1 (sv) * 2011-11-03 2013-04-30 Metso Paper Sweden Ab Förfarande och anordning för justerbart spel i en roterande maskin
ITMI20121395A1 (it) * 2012-08-06 2014-02-07 Wilic Sarl Metodo, programma, e sistema di controllo per controllare il precarico di un cuscinetto di un aerogeneratore e aerogeneratore comprendente tale sistema di controllo
WO2014137465A1 (en) * 2013-03-07 2014-09-12 Burns Donald W Gas turbine engine with a clearance control system and corresponding method of operating a gas turbine engine
CN103196410B (zh) * 2013-04-03 2016-08-03 广东富华机械装备制造有限公司 一种汽车轮毂轴承轴向游隙测量仪及其使用方法
JP6856403B2 (ja) * 2017-02-24 2021-04-07 本田技研工業株式会社 スクイズフィルムダンパベアリング装置
RU180841U1 (ru) * 2017-11-10 2018-06-28 Общество с ограниченной ответственностью "Уралэнергосервис" Электрическая машина
RU182990U1 (ru) * 2018-02-02 2018-09-07 Общество с ограниченной ответственностью "Уралэнергосервис" Электрическая машина
RU2750182C1 (ru) 2020-12-09 2021-06-23 Николай Юрьевич Овчаренко Способ управления характеристиками подшипника скольжения при помощи температуры и подшипник скольжения для его реализации

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2352206A (en) * 1942-02-07 1944-06-27 George H Kendall Controlled temperature bearing
US3317258A (en) * 1964-10-06 1967-05-02 Leblond Mach Tool Co R K Compensation for spindle creep due to bearing temperature
DE1274450B (de) 1966-06-27 1968-08-01 Entwicklungsring Sued G M B H Waelzlagerpaar, insbesondere fuer verdrehbare Rohrabschnitte von Strahlrohren bei Flugzeugen
DE1272732B (de) 1966-06-07 1968-07-11 Entwicklungsring Sued G M B H Waelzlagerpaar mit selbsttaetigem Ausgleich des Lagerspieles, insbesondere fuer Strahlablenkeinrichtungen an Flugzeugtriebwerken
JPS5776320A (en) * 1980-10-30 1982-05-13 Nakamuratome Seimitsu Kogyo Kk Cooling device for bearing part
US4514123A (en) * 1981-10-29 1985-04-30 Kearney & Trecker Corporation Adaptive control system for machine tool or the like
US4626111A (en) 1985-07-25 1986-12-02 Farrel Corporation Self-compensating anti-friction bearing clearance device
DE3826945A1 (de) 1988-08-09 1990-02-15 Skf Gmbh Verfahren und anordnung zur beeinflussung der luft oder vorspannung von waelzlagern
JP2510758B2 (ja) 1990-05-21 1996-06-26 株式会社 牧野フライス製作所 機械の主軸用軸受の冷却方法
SE509392C2 (sv) * 1997-05-27 1999-01-18 Abb Stal Ab Anordning för en rotormaskin
FR2775035B1 (fr) * 1998-02-18 2000-03-10 Snecma Pilotage du jeu radial d'un roulement
WO2003016733A1 (fr) * 2001-08-13 2003-02-27 Makino Milling Machine Co., Ltd. Dispositif d'arbre rotatif

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102767479A (zh) * 2011-05-03 2012-11-07 西门子公司 具有热控制系统的直接驱动型风力涡轮机
CN102767479B (zh) * 2011-05-03 2016-12-07 西门子公司 具有热控制系统的直接驱动型风力涡轮机
US9531245B2 (en) 2011-05-03 2016-12-27 Siemens Aktiengesellschaft Direct drive wind turbine with a thermal control system
CN112982004A (zh) * 2019-12-17 2021-06-18 维美德技术有限公司 用于调节精磨机中的刀片间隙的装置和方法
CN112982004B (zh) * 2019-12-17 2022-07-12 维美德技术有限公司 用于调节精磨机中的刀片间隙的装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
SE0602101L (sv) 2008-04-03
EP2069650A1 (en) 2009-06-17
CA2664981A1 (en) 2008-04-10
EP2069650A4 (en) 2010-11-10
US20100226602A1 (en) 2010-09-09
CN101523066B (zh) 2011-11-16
WO2008041919A1 (en) 2008-04-10
SE530523C2 (sv) 2008-07-01
US8303185B2 (en) 2012-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101523066B (zh) 一种用于精磨机的旋转机械
CN104121287B (zh) 控制滑动轴承的间隙的装置
CN101892875B (zh) 主动壳体对准控制系统和方法
AU2018208543B2 (en) Controlling the gap geometry in an eccentric screw pump
WO2006017010A1 (en) Compliant pressure roller with shell supported on titabl hydrodynamic bearing shoes lubricated by a non-newtonian fluid
CN105283671A (zh) 用于估计涡轮机的模块的磨损状态的方法、模块和涡轮机
EP2914826A1 (en) Cooled flywheel apparatus
CA2383530C (en) Combined radial-axial slide bearing
US20040156567A1 (en) Gas lubricated thrust bearing
JPWO2017094183A1 (ja) ターボチャージャ、エンジンシステム
US5099966A (en) Method and apparatus for regulating the damping of rotating masses
Bently et al. Active controlled hydrostatic bearings for a new generation of machines
Yang et al. Experimental study on the characteristics of pad fluttering in a tilting pad journal bearing
Ohishi et al. Experimental investigation of air spindle unit thermal characteristics
Gregory Factors influencing power loss of tilting-pad thrust bearings
JP4315978B2 (ja) 製品ウェブの加圧処理のためのロール
Choudhury et al. A flexible pad bearing system for a high speed centrifugal compressor
Vinh et al. Static and dynamic behaviors of a cylindrical hydrodynamic journal bearing operating at very low Sommerfeld numbers
CN210799758U (zh) 一种可以主动温度调节的轴承座
JP2006138353A (ja) すべり軸受及びすべり軸受を備えた回転電機
JP2003028146A (ja) ガイド軸受装置
Norrbin et al. A Novel Controlled-Motion Test Rig to Evaluate Effect of Synchronous and Subsynchronous Lateral Vibration on Reliability and Performance of Mechanical Seals in Pumps
CA1185681A (en) Gap control system
JP4826088B2 (ja) 油圧浮揚式電気動力計
Oakes et al. Motor primer-part IV

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20111116

Termination date: 20140905

EXPY Termination of patent right or utility model