CN102418741A - 可主动调节变速工作转子临界转速的转子系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可主动调节变速工作转子临界转速的转子系统，包括主支承系统(I)，辅助支承系统(II)和转子(III)，其特征在于：所述的转子(III)主要由主支承系统支承工作，所述的主支承系统(I)位于长轴的两端，所述的辅助支承系统(II)对称安装于支承系统(I)和转子(III)之间，所述的辅助支承系统(II)上设有密封空腔(20)。本发明通过在传统转子系统上设置辅助支承系统，实时调整辅助支承系统的支承刚度，从而改变系统支承结构和支承刚度，并改变系统临界转速，使旋转机械在工作区稳定运转的可主动调节变速工作转子临界转速的转子系统。
Description
技术领域
本发明属转子动力学技术领域，特别是涉及一种可主动调节变速工作转子临界转速的转子系统。
背景技术
旋转机械被广泛应用在生产、生活中。旋转机械的核心是转子系统，系统一般由转子、支承和基础组成。传统转子系统设计的思路是通过计算设计转子系统的结构参数，避免转子系统在工作转速区出现临界转速，同时对转子加工精度和动平衡提出较高要求，避免激励转子产生共振。
而有些旋转机械，可能会出现不容易从改变结构参数上改变转子系统的临界转速值，或旋转机械的工作转速范围较宽，如化纤机械中的卷绕机，其工作转速在4000rpm.～20000rpm.，且属于质量、转速、刚度慢变系统，单纯从改变结构参数上入手设计转子结构有困难，提高转子制造精度和动平衡要求会提高产品制造和使用维护成本。
在旋转机械工作转速区，实时调节辅助支承的支承刚度，间接改变转子系统支承结构，主动调节转子系统临界转速将是一种新思路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种通过在传统转子系统上设置辅助支承系统，实时调整辅助支承系统的支承刚度，从而改变系统支承结构和支承刚度，并改变系统临界转速，使旋转机械在工作区稳定运转的可主动调节变速工作转子临界转速的转子系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种可主动调节变速工作转子临界转速的转子系统，包括主支承系统，辅助支承系统和转子，所述的转子由主支承系统支承工作，所述的主支承系统位于长轴的两端，所述的辅助支承系统对称安装于支承系统和转子之间，所述的辅助支承系统上设有密封空腔。
所述的密封空腔由密封囊构成，或由密封圈和中间空隙构成。
所述的主支承系统为滑动轴承或滚动轴承。
所述的辅助支承系统至少为2个。
所述的辅助支承系统上设置有磁粉离合器，磁粉离合器(41)将辅助支承系统的轴承与密封腔结构连接起来。
所述的辅助支承系统的支承刚度为0～108N/m。
所述的密封空腔内的压力为0～35MPa。
有益效果
本发明采用设置辅助支承的方法，通过实时主动改变辅助支承刚度，从而改变转子系统支承结构和刚度，以改变系统临界转速，使旋转机械在工作转速区稳定运转。
本发明实施方便，也为设计转子系统结构参数提供便利，并可实现在宽广的工作转速区间内无临界转速。
附图说明
图1：转子-支承系统结构示意图。
图2和图3：辅助支承系统的两种结构示意图。
图4：辅助支承系统上的电磁结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示，本发明包括主支承系统I，辅助支承系统II和转子III，它们组成转子系统。辅助支承系统II上设有密封空腔20，利用液压或气动方式改变密封腔压力，从而改变辅助支承系统II的支承刚度和支承结构，并进一步改变转子系统的临界转速。转子III主要由主支承系统I支承旋转，当该状态下旋转机械工作区将出现转子临界转速时，实时主动改变辅助支承系统II的支承刚度，从而改变转子临界转速，当旋转机械工作转速越过原转子临界转速区时，辅助支承系统II可恢复到初始状态甚至不再起支承作用。总之，通过改变辅助支承系统II的支承刚度来调整转子系统临界转速，达到旋转机械在整个工作区稳定运转的目的。
主支承系统I可为滑动轴承结构，也可为滚动轴承结构。在转子系统中可设置有4套两对辅助支承系统II，辅助支承系统II上的密封空腔可以由密封囊21形成(如图2)，也可以由密封圈22和中间空隙23形成(如图3)。
如图4所示，在辅助支承系统II上可设置有磁粉离合器41，当辅助支承不起作用时，磁粉离合器脱开，以减小辅助支承系统对转子系统带来的影响，并节能。当需要辅助支承系统II起作用时，磁粉离合器41得电吸合，转子和辅助支承结构组合在一起，通过调整密封腔23内的压力来调整辅助支承系统II的支承刚度。
根据转子系统的转速，实时调整辅助轴承的支承刚度，可显著改变转子系统的临界转速。如图1所示的转子系统，当主支承系统刚度为KA＝3.5×106(N/m)时，改变辅助支承系统的刚度KB和KC，系统的临界转速nc(rpm)如下：
若图1所示转子工作转速区在2000rpm.～30000rpm，则可采取以下措施：
1、当转子在8000rpm.以下工作时，调整KB＝0，KC＝0.1KA；
2、当转子在8000rpm.～15000rpm.工作时，调整KB＝KC＝0；
3、当转子在15000rpm.～20000rpm.工作时，调整KB＝0.1KA，KC＝0；
4、当转子在20000rpm.～30000rpm.工作时，调整KB＝KC＝0。
从而使转子在2000rpm.～30000rpm.工作区间无临界转速。
Claims (7)
1.一种可主动调节变速工作转子临界转速的转子系统，包括主支承系统(I)，辅助支承系统(II)和转子(III)，其特征在于：所述的转子(III)由主支承系统支承工作，所述的主支承系统(I)位于长轴的两端，所述的辅助支承系统(II)对称安装于支承系统(I)和转子(III)之间，所述的辅助支承系统(II)上设有密封空腔(20)。
2.根据权利要求1所述的一种可主动调节变速工作转子临界转速的转子系统，其特征在于：所述的密封空腔(20)由密封囊(21)构成，或由密封圈(22)和中间空隙(23)构成。
3.根据权利要求1所述的一种可主动调节变速工作转子临界转速的转子系统，其特征在于：所述的主支承系统(I)为滑动轴承或滚动轴承结构。
4.根据权利要求1所述的一种可主动调节变速工作转子临界转速的转子系统，其特征在于：所述的辅助支承系统(II)至少为1个。
5.根据权利要求1所述的一种可主动调节变速工作转子临界转速的转子系统，其特征在于：所述的辅助支承系统(II)上设置有磁粉离合器(41)，磁粉离合器(41)将辅助支承系统的轴承与密封腔结构连接起来。
6.根据权利要求1所述的一种可主动调节变速工作转子临界转速的转子系统，其特征在于：所述的辅助支承系统(II)的支承刚度为0～108N/m。
7.根据权利要求1所述的一种可主动调节变速工作转子临界转速的转子系统，其特征在于：所述的密封空腔(20)内的压力为0～35MPa。
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