CN104455200A - 带浮动磁环的挤压油膜阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带浮动磁环的挤压油膜阻尼器，它包括：壳体；油膜轴颈，所述油膜轴颈包括固定磁环和径向可摆动的固定支架，固定磁环固定安装在固定支架的外壁上，所述的固定支架内用于可旋转地支承转轴，并且固定支架的一端通过其上装有的弹性轴固定；浮动磁环，所述浮动磁环设置在固定磁环的外围，并且浮动磁环和固定磁环均径向充磁，浮动磁环和固定磁环相对的一面为同性磁极，所述浮动磁环位于壳体内，并且浮动磁环的外圈与壳体之间以及浮动磁环的内圈与固定磁环之间分别设置有挤压油膜。本发明能够有效改善刚度与阻尼随着转子偏心率的增大而呈现出的强非线性特性的现象，使之更适合高速工况下工作。

Description

带浮动磁环的挤压油膜阻尼器
技术领域
    本发明涉及一种带浮动磁环的挤压油膜阻尼器，是一种针对高速旋转机械（如离心机、涡轮机、储能飞轮等）中关键零部件转子进行径向支承及减振的装置，属于设备制造技术领域。
背景技术
目前，为了确保轴系能稳定、高效地运转，在离心机、涡轮机、储能飞轮等各种高速旋转机械中，常需要在轴系中引入阻尼器装置。
常见的挤压油膜阻尼器所能提供的刚度与阻尼可表示为（以短轴承近似理论为例）：刚度系数，阻尼系数，由公式可知，阻尼器的刚度与阻尼系数的大小，随着转子偏心率ε（偏心距）的增大，而呈现出很强的非线性特性，这种强非线性特性会引起转子系统的双稳态响应和低频进动等问题，从而使转子—阻尼器系统遭到损坏。
因此，一种能够改善阻尼与刚度系数随转子偏心率变化的强非线性特的阻尼器将有着重要的工业应用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种带浮动磁环的挤压油膜阻尼器，它能够有效改善刚度与阻尼随着转子偏心率的增大而呈现出的强非线性特性的现象，使之更适合高速工况下工作。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种带浮动磁环的挤压油膜阻尼器，它包括：
壳体；
油膜轴颈，所述油膜轴颈包括固定磁环和径向可摆动的固定支架，固定磁环固定安装在固定支架的外壁上，所述的固定支架内用于可旋转地支承转子轴系，并且固定支架的一端通过其上装有的弹性轴固定；
浮动磁环，所述浮动磁环设置在固定磁环的外围，并且浮动磁环和固定磁环均径向充磁，浮动磁环和固定磁环相对的一面为同性磁极，所述浮动磁环位于壳体内，并且浮动磁环的外圈与壳体之间以及浮动磁环的内圈与固定磁环之间分别设置有挤压油膜。
进一步为了能够有效降低浮动磁环移动时带来的摩擦力，所述的壳体的底部设置有环形槽，并且环形槽内安装有多个球形滚珠，所述的浮动磁环放置在多个球形滚珠上。
进一步，所述壳体由非导磁材料制成。
进一步，所述的壳体由铝合金材料制成。
进一步，所述固定支架由不锈钢或铝合金材料制成。
进一步，所述的弹性轴由不锈钢材料制成。
进一步，壳体与浮动磁环的外圈之间设置有弹性阻尼件。
进一步，所述的弹性阻尼件为金属网或粉末冶金环。
采用了上述技术方案后，工作时，当转子轴系振动时，转子轴系带动由固定支架及其上安装的固定磁环组成了油膜轴颈摆动，根据同性相斥的原理，浮动磁环便在油膜轴颈上磁环的斥力作用下移动，这样油膜轴颈挤压油膜产生的油膜刚度及阻尼大小便是油膜轴颈及浮动磁环偏心距之差的函数，故能有效地改善阻尼器的阻尼与刚度的强非线性特征。
附图说明
图1为本发明的带浮动磁环的挤压油膜阻尼器的结构示意图。
具体实施方式
   为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种带浮动磁环的挤压油膜阻尼器，它包括：
壳体9；
油膜轴颈，所述油膜轴颈包括固定磁环7和径向可摆动的固定支架5，固定磁环7固定安装在固定支架5的外壁上，所述的固定支架5内用于通过滚动轴承3可旋转地支承转子轴系4，并且固定支架5的一端通过其上装有的弹性轴2固定；固定支架5只能摆动不能转动。
浮动磁环6，所述浮动磁环6设置在固定磁环7的外围，并且浮动磁环6和固定磁环7均径向充磁，浮动磁环6和固定磁环7相对的一面为同性磁极，所述浮动磁环6位于壳体9内，并且浮动磁环6的外圈与壳体9之间以及浮动磁环6的内圈与固定磁环7之间分别设置有挤压油膜1。
如图1所示，壳体9的底部设置有环形槽，并且环形槽内安装有多个球形滚珠8，浮动磁环6放置在多个球形滚珠8上。环形槽的设置是为料防止球形滚珠8径向移动。
壳体9由非导磁材料制成，譬如铝合金（牌号为2A13），但不限于此。
固定支架5由不锈钢（牌号为1Cr18Ni9Ti）或铝合金（牌号为2A13）材料制成，当不限于此。
弹性轴2由不锈钢材料制成，牌号为1Cr18Ni9Ti，但不限于此。
固定磁环7、浮动磁环6等零件的材料均为Nd-Fe-B，牌号N40，采用径向充磁，该零件可在专业厂家定做；球形滚珠8、滚动轴承3均可在市场购买。
壳体9与浮动磁环6之间也可放入金属网、粉末冶金环等弹性阻尼件。
本发明的工作原理如下：
工作时，转子轴系4振动带动油膜轴颈摆动，其上安装的固定磁环7，与极性相同的浮动磁环6之间会产生一个斥力，迫使浮动磁环6移动，挤压由油膜轴颈、浮动磁环6及壳体9共同组成了两个挤压油膜1，由此产生油膜刚度来支承轴系正常工作，挤压产生的油膜阻尼来耗散系统多余的能量，由于油膜轴颈挤压油膜产生的油膜刚度及阻尼大小是油膜轴颈及浮动磁环6偏心距之差的函数，装置中的浮动磁环6是可以移动，减缓了挤压油膜间隙变化，因而使得该装置提供的刚度与阻尼系数随转子偏心率变化强非线性特征得到有效的改善；另外，装置中永磁环只摆动而不转动，避免了永磁环在高速转动时由离心力带来的环向拉应力作用而遭到损坏，使之更适合高速工况下工作。
   以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.   一种带浮动磁环的挤压油膜阻尼器，其特征在于，它包括：
壳体（9）；
油膜轴颈，所述油膜轴颈包括固定磁环（7）和径向可摆动的固定支架（5），固定磁环（7）固定安装在固定支架（5）的外壁上，所述的固定支架（5）内用于可旋转地支承转子轴系（4），并且固定支架（5）的一端通过其上装有的弹性轴（2）固定；
浮动磁环（6），所述浮动磁环（6）设置在固定磁环（7）的外围，并且浮动磁环（6）和固定磁环（7）均径向充磁，浮动磁环（6）和固定磁环（7）相对的一面为同性磁极，所述浮动磁环（6）位于壳体（9）内，并且浮动磁环（6）的外圈与壳体（9）之间以及浮动磁环（6）的内圈与固定磁环（7）之间分别设置有挤压油膜（1）。
2.根据权利要求1所述的带浮动磁环的挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述的壳体（9）的底部设置有环形槽，并且环形槽内安装有多个球形滚珠（8），所述的浮动磁环（6）放置在多个球形滚珠（8）上。
3.根据权利要求1或2所述的带浮动磁环的挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述壳体（9）由非导磁材料制成。
4.根据权利要求3所述的带浮动磁环的挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述的壳体（9）由铝合金材料制成。
5.根据权利要求1或2所述的带浮动磁环的挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述固定支架（5）由不锈钢或铝合金材料制成。
6.根据权利要求1或2所述的带浮动磁环的挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述的弹性轴（2）由不锈钢材料制成。
7.根据权利要求1或2所述的带浮动磁环的挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述的壳体（9）与浮动磁环（6）的外圈之间设置有弹性阻尼件。
8.根据权利要求7所述的带浮动磁环的挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述的弹性阻尼件为金属网或粉末冶金环。
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