CN103089810B - 一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置，该装置包括状态可调的可倾瓦径向滑动轴承、检测单元、控制单元与执行机构四个部分；其中状态可调的可倾瓦径向滑动轴承，各瓦块径向位置可实时调整；在检测单元中，高精度振动传感器安装在可倾瓦滑动轴承附近，与主控计算机相连；控制单元主要包括主控计算机，与伺服电机与自动停机保护系统（报警器）相连；执行机构包括与伺服电机相连的滚珠丝杠，安装于丝杠螺母之上的楔形块及与楔形块接触的支撑块。该装置在运转过程中通过采集的振动信号，对轴承状态做出判断，根据判断结果对可倾瓦块的径向位置做出相应调整，甚至执行自动停机保护，从而实现对轴承振动的在线控制，以满足实际轴承运行过程中对振动的控制要求。

Description

一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置

技术领域

本发明属于滑动轴承装置技术领域，涉及一种滑动轴承装置。

背景技术

径向滑动轴承是旋转机械中广泛应用的一种关键性支撑部件，是影响整部机器机械性能的关键部件之一。可倾瓦滑动轴承因具有噪音小、摩擦功耗低、运转平稳、制造安装及性能受轴径几何形状影响小并随载荷变化自动调节其状态等优点而得到广泛应用。然而，由于非线性激励源（以非线性油膜力为主）的存在，转子—轴承系统在一定条件下成为自激振动系统，从而产生剧烈振动，甚至引发油膜振荡，导致严重的事故。因此，对可倾瓦滑动轴承实施在线振动控制，控制转子‐轴承系统振动水平，预防油膜振荡的发生有着重要的实际意义与应用价值。

诸多文献已证明预载荷系数对可倾瓦径向滑动轴承的振动及稳定性有着重要影响[牛锡传、李质芳预加载荷对可倾三瓦径向轴承性能的影响；张鄂、朱均径向滑动轴承稳定性的计算及研究；Feng F、Chu FInfluence of pre‐load coefficientof TPJBs on shaftlateral vibration；王晓伟、刘占生、张广辉等基于声发射的可倾瓦径向滑动轴承碰摩故障诊断]。因此通过调整可倾瓦块径向位置来改变轴承预载荷对于控制可倾瓦滑动轴承的振动水平，提高其运行的稳定性是一种行之有效的方法。鉴于此，本发明提出了一种可在线振动控制的新型径向可倾瓦滑动轴承装置。

发明内容

本发明的目的是提出一种在线振动控制的径向可倾瓦滑动轴承装置，这种滑动轴承装置的预载荷可调，具有振动实时可控、高稳定性和可无人值守等特点。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置，包括状轴承壳体、轴颈、第一振动传感器、第二振动传感器、控制计算机和执行单元；轴承壳体设置于轴颈外周，轴承壳体与轴颈之间等间隔角度安装由于若干径向可调的可倾瓦块；轴承壳体上设有若干安装孔，所述若干安装孔的位置正对对应的径向可调的可倾瓦块中心；所述安装孔内设有支撑径向可调的可倾瓦块背面的支撑块；所述执行单元包括伺服电机、与所述伺服电机输出轴相连的滚珠丝杠机构和楔形块；滚珠丝杠机构包括连接伺服电机输出轴的滚珠丝杠和安装于滚珠丝杠上的丝杠螺母；楔形块安装于丝杠螺母上，所述楔形块与支撑块相连；第一振动传感器和第二振动传感器在轴颈的周向方向成90°相对安装；第一振动传感器和第二振动传感器的输出端连接控制计算机的输入端；控制计算机的输出端连接执行机构的伺服电机。

本发明进一步的改进在于：所述支撑块与轴承壳体之间安有止动垫块。

本发明进一步的改进在于：所述控制计算机的输出端连接自动停机保护系统。

本发明进一步的改进在于：支撑块的底面为与楔形块的斜面相配合的斜面。

本发明进一步的改进在于：支撑块垂直于轴颈设置。

本发明进一步的改进在于：第一振动传感器和第二振动传感器采集轴颈的振动信号并传送至控制计算机，控制计算机对所得振动信号进行处理分析，对轴承目前的运行状态做出判断，若达不到工作要求，控制计算机对伺服电机发出指令，使得所有伺服电机同步动作；伺服电机的输出轴驱动滚珠丝杠机构的丝杠转动，使得安装于滚珠丝杠机构的丝杆螺母之上的楔形块位置发生移动，从而通过支撑块使得径向可调的可倾瓦块的径向位置发生改变，继而改变轴颈与径向可调的可倾瓦块之间的间隙。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1)本发明的径向可调的可倾瓦块其径向位置可以通过控制计算机控制的高精度伺服电机来调节其相对轴承壳体的径向位置，从实现对调整轴瓦与轴颈之间间隙的调整，使轴承达到最优的工作状态；

2)本发明可通过选择楔形块的斜度及滚珠丝杠的螺距可以实现对径向可调的可倾瓦块径向位移精度的选择。

3)本发明的控制计算机可同步控制所有伺服电机，从而实现所有可倾瓦块的同步控制；

4)本发明可实现对径向可倾瓦滑动轴承的在线控制，无需实施停机中断处理；

5)本发明在可倾瓦径向轴承附近的轴颈上垂直安装有两个高精度振动传感器，可以对轴承的工作状态进行监测。若经过一定次数调整，轴承振动水平仍旧不能满足工作要求，则会启动自动停机保护系统，实现整个系统无人值守工作；

6)整个装置具有负反馈的优点，可以有效抑制工作过程中产生的振动甚至工作状态不稳的现象。

附图说明

图1为本发明各部件的连接结构示意图；

图2为位移调整部分的局部放大图；

图3为楔形块‐丝杠安装示意图；

其中：1、伺服电机；2、滚珠丝杠机构；3、楔形块；4、轴承壳体、5、轴颈；6、径向可调的可倾瓦块；7、止动垫块；8、支撑块；9、第一振动传感器；10、第二振动传感器；11、控制计算机；12、自动停机保护系统；14、丝杆螺母；15、丝杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

请参阅图1至图3所示，本发明一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置，包括状态可调的径向可倾瓦滑动轴承、检测单元、控制单元和执行机构四个部分；所述状态可调的可倾瓦径向滑动轴承包括等间隔角度安装于轴承壳体4上的径向可调的可倾瓦块6，径向可调的可倾瓦块6具体数目可根据实际需要确定，径向可调的可倾瓦块6背面与支撑块8相连，所述支撑8通过楔形块3与丝杠螺母14相连；所述检测单元包括第一振动传感器9和第二振动传感器10，第一振动传感器9和第二振动传感器10在滑动轴承附近沿径向可调的可倾瓦块6之间的轴颈5的周向方向成90°相对安装（图1中将轴颈5单独画出来表示对第一振动传感器9和第二振动传感器10相对轴颈5的安装位置），第一振动传感器9和第二振动传感器10的输出端分别连接至控制计算机11的输入端；所述控制单元主要包括控制计算机11，控制计算机11输出端与伺服电机1及自动停机保护系统12相连；执行单元包括径向位置调整部分和自动停机保护系统。所述径向位置调整部分包括伺服电机1，与所述伺服电机1输出轴相连的滚珠丝杠15，楔形块3安装于所述滚珠丝杠15的丝杠螺母14之上，所述楔形块3与支撑块8相连，在所述支撑块8与轴承壳体2之间安装有止动垫块7。

在本发明装置中，在轴承‐转子系统运行过程中，轴颈5的振动状态可由相互垂直的安装的第一振动传感器9和第二振动传感器10采集，控制计算机11会对所采集的振动信号进行处理分析，当轴承‐转子状态不满足工作要求时，控制计算机会给与之连接的伺服电机1发出指令，控制伺服电机1的转向与转动圈数，使得安装于所述滚珠丝杠螺母上的楔形块3发生移动，使支撑块8沿轴颈5的径向移动，进而使径向可调的可倾瓦块6沿轴颈5的径向移动，从而改变轴颈5与径向可调的可倾瓦块6之间的间隙，达到改善轴承的运行状态及在线振动控制的目的。由于控制计算机11可同时控制多个伺服电机1，所以可以实现对所有径向可调的可倾瓦块6径向位置的同步调整。若进过一定次数的调整之后，轴承仍然到不到工作要求，则控制计算机11会对自动停机保护系统12发出指令，使进行自动停机操作。

请参阅图1所示，状态可调的径向可倾瓦滑动轴承包括等间隔角度安装的径向可调的可倾瓦块6与轴承壳体4，在径向可调的可倾瓦块6之间安装轴颈5，径向可调的可倾瓦块6的瓦背与支撑块8相连，这样可以调整径向可调的可倾瓦块6所处径向位置，改变其与轴颈5之间的间隙，从而改变轴承的状态，达到控制轴承振动、改善轴承运行状态的目的。

本发明的工作过程如下:

在轴承运转过程中，第一振动传感器9和第二振动传感器10会采集轴颈5的振动信号并传送至控制计算机11，控制计算机11对所得振动信号进行处理分析，对轴承目前的运行状态做出判断，若达不到工作要求，控制计算机11则会进一步自动分析得出控制方案，然后对伺服电机1发出指令，使得所有伺服电机1同步动作。伺服电机1的输出轴驱动滚珠丝杠机构2的丝杠15转动，使得安装于滚珠丝杠机构2的丝杆螺母14之上的楔形块3位置发生移动，从而通过支撑块8使得径向可调的可倾瓦块6的径向位置发生改变，继而改变轴颈5与径向可调的可倾瓦块6之间的间隙，从而达到抑制振动、改善轴承运行性能的目的；调整后轴颈5的振动状态可继续由第一振动传感器9和第二振动传感器10获得，若未达到工作要求，则控制计算机11会对径向可调的可倾瓦块6的径向位置做出进一步调整，直至轴颈5的振动状态满足工作要求位置；若经过一定次数的调整之后，轴颈5的振动状态始终达不到工作要求，则控制计算机11会对自动停机保护系统12发出指令，使其进行自动停机操作。支撑块8与轴承壳体4之间安装有止动垫块7用以保证整个调整过程中轴颈5与径向可调的可倾瓦块6之间的间隙最小值。

Claims (6)

1.一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置，其特征在于：包括轴承壳体(4)、轴颈(5)、第一振动传感器(9)、第二振动传感器(10)、控制计算机(11)和执行单元；轴承壳体(4)设置于轴颈(5)外周，轴承壳体(4)与轴颈(5)之间等间隔角度安装有若干径向可调的可倾瓦块(6)；轴承壳体(4)上设有若干安装孔，所述若干安装孔的位置正对对应的径向可调的可倾瓦块(6)中心；所述安装孔内设有支撑径向可调的可倾瓦块(6)背面的支撑块(8)；所述执行单元包括伺服电机(1)、与所述伺服电机(1)输出轴相连的滚珠丝杠机构(2)和楔形块(3)；滚珠丝杠机构(2)包括连接伺服电机(1)输出轴的滚珠丝杠(15)和安装于滚珠丝杠(15)上的丝杠螺母(14)；楔形块(3)安装于丝杠螺母(14)上，所述楔形块(3)与支撑块(8)相连；第一振动传感器(9)和第二振动传感器(10)在轴颈(5)的周向方向成90°相对安装；第一振动传感器(9)和第二振动传感器(10)的输出端连接控制计算机(11)的输入端；控制计算机(11)的输出端连接执行机构的伺服电机(1)。

2.根据权利要求1所述的一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置，其特征在于：所述支撑块(8)与轴承壳体(4)之间安有止动垫块(7)。

3.根据权利要求1所述的一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置，其特征在于：所述控制计算机(11)的输出端连接自动停机保护系统(12)。

4.根据权利要求1所述的一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置，其特征在于：支撑块(8)的底面为与楔形块(3)的斜面相配合的斜面。

5.根据权利要求1所述的一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置，其特征在于：支撑块(8)垂直于轴颈(5)设置。

6.根据权利要求1所述的一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置，其特征在于：第一振动传感器(9)和第二振动传感器(10)采集轴颈(5)的振动信号并传送至控制计算机(11)，控制计算机(11)对所得振动信号进行处理分析，对轴承目前的运行状态做出判断，若达不到工作要求，控制计算机(11)对伺服电机(1)发出指令，使得所有伺服电机(1)同步动作；伺服电机(1)的输出轴驱动滚珠丝杠机构(2)的丝杠(15)转动，使得安装于滚珠丝杠机构(2)的丝杠螺母(14)之上的楔形块(3)位置发生移动，从而通过支撑块(8)使得径向可调的可倾瓦块(6)的径向位置发生改变，继而改变轴颈(5)与径向可调的可倾瓦块(6)之间的间隙。