CN214534025U - 一种可控阻尼的新型混合轴承、转动系统 - Google Patents

Abstract

一种可控阻尼的新型混合轴承、转动系统，涉及转动机构领域。新型混合轴承包括轴承座、深沟球轴承、圆锥轴承、阻尼环、触头、驱动环、压电驱动器和控制器；深沟球轴承和圆锥轴承均安装于轴承座，且二者并列设置，深沟球轴承和圆锥轴承二者同轴心设置，以构成用于安装转轴的空间；阻尼环套设于深沟球轴承和圆锥轴承二者的外侧，触头设置于驱动环并沿驱动环的周向间隔设置，驱动环、深沟球轴承和圆锥轴承同轴心设置，触头朝向阻尼环设置，触头抵接于阻尼环；压电驱动器与驱动环配合，控制器与压电驱动器电性连接。其能够承载较大的荷载，还能保持较高的运转稳定性，特别是在接近和通过一阶临界转速区时，具有可靠的稳定性。

Description

一种可控阻尼的新型混合轴承、转动系统

技术领域

本实用新型涉及转动机构领域，具体而言，涉及一种可控阻尼的新型混合轴承、转动系统。

背景技术

传统的轴承在承受较大的荷载时，转动稳定性会受到很大的影响，特别是接近一阶临界转速区时，转动的稳定性和可靠性都会受大很大的干扰。

有鉴于此，特提出本申请。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的在于提供一种可控阻尼的新型混合轴承，其结构简单，能够承载较大的荷载，同时还能够保持较高的运转稳定性，特别是在接近和通过一阶临界转速区时，具有可靠的稳定性。

本实用新型的第二个目的在于提供一种可控阻尼的转动系统，其能够承载较大的荷载，同时还能够保持较高的运转稳定性，特别是在接近和通过一阶临界转速区时，具有可靠的稳定性。

本实用新型的第三目的在于提供一种可控阻尼的新型混合轴承的控制方法，操作简单，流程简介，能够很方便地实现对轴承的调控，保证轴承运转的安全性和稳定性。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种可控阻尼的新型混合轴承，其包括：轴承座、深沟球轴承、圆锥轴承、阻尼环、触头、驱动环、压电驱动器和控制器；深沟球轴承和圆锥轴承均安装于轴承座，且二者并列设置，深沟球轴承和圆锥轴承二者同轴心设置，以构成用于安装转轴的空间；阻尼环套设于深沟球轴承和圆锥轴承二者的外侧，触头设置于驱动环并沿驱动环的周向间隔设置，驱动环、深沟球轴承和圆锥轴承同轴心设置，触头朝向阻尼环设置，触头抵接于阻尼环；压电驱动器与驱动环配合，控制器与压电驱动器电性连接。

进一步地，新型混合轴承还包括压力传感器，压力传感器嵌设于阻尼环内部，以用于检测阻尼环的压力。

进一步地，圆锥轴承的内壁开设有油腔，新型混合轴承设置有输油孔，输油孔由轴承座的外壁向内贯穿阻尼环和圆锥轴承。

进一步地，油腔为多个，多个油腔沿圆锥轴承的周向均匀间隔设置。

进一步地，阻尼环为金属橡胶弹性阻尼环。

进一步地，新型混合轴承还包括端盖，端盖配合于轴承座，端盖开设有供转轴通过的通孔，端盖的内环侧设置有用于与转轴配合的O形环。

进一步地，端盖设于深沟球轴承远离圆锥轴承的一侧，驱动环设于圆锥轴承远离深沟球轴承的一侧。

一种可控阻尼的转动系统，其包括：转轴和上述的可控阻尼的新型混合轴承；转轴可转动地配合于新型混合轴承的圆锥轴承和深沟球轴承。

进一步地，转轴的两端均配合有新型混合轴承，位于两端的新型混合轴承的压电驱动器均与同一个控制器电性连接。

一种上述的可控阻尼的新型混合轴承的控制方法，其包括：供油；启动转轴；转轴平稳加速；利用控制器控制压电驱动器操作驱动环，以压紧或者放松阻尼环；及将转轴度过一阶临界转速区；

其中，供油时，若是大荷载，向新型混合轴承供油，控制圆锥轴承的圆锥轴颈浮起，利用圆锥轴承分担荷载；若是小荷载，不向新型混合轴承供油，仅利用深沟球轴承承担荷载。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型实施例提供的可控阻尼的新型混合轴承使轴承具有承受更大径向和轴向载荷的能力，扩大了转子系统稳定阈速的区间，能抑制油膜振荡的振幅，同时增加了控制系统阻尼的结构，进而提高了整个转子系统的可靠性。在新型混合轴承的使用过程中，深沟球轴承采用过盈配合固定在圆柱轴颈部分，圆锥轴承采用过渡配合安装在圆锥轴颈部分。深沟球轴承和圆锥轴承串联布置在轴颈的圆柱部分和圆锥部分。当处于运行状态时，承受到的轴向载荷将在轴承之间分配。该结构兼具了深沟球轴承定位准确和圆锥轴承能承受大载荷和冲击载荷的特点。

总体而言，本实用新型实施例提供的可控阻尼的新型混合轴承可控阻尼的新型混合轴承结构简单，能够承载较大的荷载，同时还能够保持较高的运转稳定性，特别是在接近和通过一阶临界转速区时，具有可靠的稳定性。本实用新型实施例提供的可控阻尼的转动系统能够承载较大的荷载，同时还能够保持较高的运转稳定性，特别是在接近和通过一阶临界转速区时，具有可靠的稳定性。本实用新型实施例提供的可控阻尼的新型混合轴承的控制方法操作简单，流程简介，能够很方便地实现对轴承的调控，保证轴承运转的安全性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的新型混合轴承的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的新型混合轴承在不同油压下系统的第一组振动响应；

图3为本实用新型实施例提供的新型混合轴承在不同油压下系统的第二组振动响应；

图4为本实用新型实施例提供的新型混合轴承在不同油压下系统的第三组振动响应；

图5为本实用新型实施例提供的转子系统的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的控制方法的流程示意图。

图标：新型混合轴承100；轴承座110；深沟球轴承120；圆锥轴承130；阻尼环140；触头141；驱动环150；压电驱动器160；压力传感器170；油腔180；输油孔181；端盖190；O形环191；转动系统200；转轴210。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

“大致”、“基本”等用语旨在说明相关内容并不是要求绝对的精确，而是可以有一定的偏差。例如：“大致等于”并不仅仅表示绝对的相等，由于实际生产、操作过程中，难以做到绝对的“相等”，一般都存在一定的偏差。因此，除了绝对相等之外，“大致等于”还包括上述的存在一定偏差的情况。以此为例，其他情况下，除非有特别说明，“大致”、“基本”等用语均为与上述类似的含义。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参照图1，本实施例提供一种可控阻尼的新型混合轴承100，新型混合轴承100包括：轴承座110、深沟球轴承120、圆锥轴承130、阻尼环140、触头141、驱动环150、压电驱动器160和控制器。

其中，深沟球轴承120和圆锥轴承130均安装于轴承座110，且二者并列设置，深沟球轴承120和圆锥轴承130二者同轴心设置，以构成用于安装转轴210的空间。

阻尼环140套设于深沟球轴承120和圆锥轴承130二者的外侧，触头141设置于驱动环150并沿驱动环150的周向间隔设置，驱动环150、深沟球轴承120和圆锥轴承130同轴心设置，触头141朝向阻尼环140设置，触头141抵接于阻尼环140。

压电驱动器160与驱动环150配合，控制器与压电驱动器160电性连接。利用控制器控制压电驱动器160，能够使驱动环150通过触头141挤压或者释放阻尼环140，从而达到调节阻尼的目的。

为了进一步提高对阻尼环140的阻尼的调控精度，新型混合轴承100还包括压力传感器170，压力传感器170嵌设于阻尼环140内部，以用于检测阻尼环140的压力。

为了提高轴承整体运行过程中的顺滑度和平稳性，圆锥轴承130的内壁开设有油腔180，新型混合轴承100设置有输油孔181，输油孔181由轴承座110的外壁向内贯穿阻尼环140和圆锥轴承130。

在本实施例中，油腔180为多个，多个油腔180沿圆锥轴承130的周向均匀间隔设置，从而起到充分的润滑作用。

为了确保阻尼环140的结构强度和耐用性，并使阻尼环140具备足够大的阻尼调节范围，阻尼环140采用的是金属橡胶弹性阻尼环140。

进一步地，为了保证新型混合轴承100整体的封装效果和运行过程中的安全性，新型混合轴承100还包括端盖190，端盖190配合于轴承座110，端盖190开设有供转轴210通过的通孔，端盖190的内环侧设置有用于与转轴210配合的O形环191。

在本实施例中，为了进一步提高运转过程中的稳定性，同时便于对阻尼进行调控，将端盖190设于深沟球轴承120远离圆锥轴承130的一侧，驱动环150设于圆锥轴承130远离深沟球轴承120的一侧。

总体而言，新型混合轴承100使轴承具有承受更大径向和轴向载荷的能力，扩大了转子系统稳定阈速的区间，能抑制油膜振荡的振幅，同时增加了控制系统阻尼的结构，进而提高了整个转子系统的可靠性。

在新型混合轴承100的使用过程中，深沟球轴承120采用过盈配合固定在圆柱轴颈部分，圆锥轴承130采用过渡配合安装在圆锥轴颈部分。深沟球轴承120和圆锥轴承130串联布置在轴颈的圆柱部分和圆锥部分。当处于运行状态时，承受到的轴向载荷将在轴承之间分配。该结构兼具了深沟球轴承120定位准确和圆锥轴承130能承受大载荷和冲击载荷的特点。

控制器通过压力传感器170采集转子系统工况的信息，做出相应决策，并结合触头141反馈向压电驱动器160持续发出指令，通过驱动环150的动作将阻尼环140的阻尼性能调整至合适状态。可控阻尼的新型混合轴承100在法向间隙为25μm时，阻尼器转子系统在约3300rpm处以最大振幅185μm度过了一阶临界转速，且后续运转平稳未发生油膜涡动，在25μm至100μm的圆锥面法向间隙范围内都能不同程度的对该高速转子系统产生阻尼减振的作用。即使在法相间隙100μm时，一阶临界转速时的振幅仍可减小约20.9％，并把转子系统稳定阈速的区间扩大26.3％，并且抑制了油膜振荡的振幅(由185μm降至55μm)。在间隙与阻尼器阻尼内外环元件数量合适的情况下，该结构相当于刚性支承(无金属橡胶弹性阻尼环140)情况下，能够解决油膜涡动与油膜振荡引发的动态失稳问题，降低转子系统临界转速时的振幅，保证转子系统平稳运行至15000rpm。转子系统不同油压下系统振动响应如图2、3和4所示。

请结合图5，本实施例还提供一种可控阻尼的转动系统200，转动系统200包括：转轴210和上述的可控阻尼的新型混合轴承100。转轴210可转动地配合于新型混合轴承100的圆锥轴承130和深沟球轴承120。

具体的，转轴210的两端均配合有新型混合轴承100，位于两端的新型混合轴承100的压电驱动器160均与同一个控制器电性连接。

请结合图6，为了使转动系统200的运行效果更佳，本实施例还提供一种控制方法，控制方法包括：

先区分荷载的大小，若是大荷载，则通过输油孔181向新型混合轴承100的油腔180供油，控制圆锥轴承130的圆锥轴颈浮起，利用圆锥轴承130分担荷载，即利用圆锥轴承130和深沟球轴承120一通来承担荷载。若是小荷载，则可以不向新型混合轴承100供油，仅利用深沟球轴承120来承担荷载。

随后，启动转轴210，控制转轴210平稳加速，当转轴210的转速即将达到一阶临界转速区时，利用控制器控制压电驱动器160操控驱动环150，利用触头141挤压或者释放阻尼环140，从而改变阻尼环140的相对密度，增大或者减小运行阻尼和刚度。利用压力传感器170检测阻尼环140的实时压力情况，便于利用控制器精确控制阻尼环140的阻尼和刚度。

接下来即可控制转轴210平稳地通过一阶临界转速区。

需要说明的是，处理油膜失稳等问题时，也可通过上述的控制方法来完成。

综上所述，可控阻尼的新型混合轴承100可控阻尼的新型混合轴承100结构简单，能够承载较大的荷载，同时还能够保持较高的运转稳定性，特别是在接近和通过一阶临界转速区时，具有可靠的稳定性。可控阻尼的转动系统200能够承载较大的荷载，同时还能够保持较高的运转稳定性，特别是在接近和通过一阶临界转速区时，具有可靠的稳定性。可控阻尼的新型混合轴承100的控制方法操作简单，流程简介，能够很方便地实现对轴承的调控，保证轴承运转的安全性和稳定性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可控阻尼的新型混合轴承，其特征在于，包括：轴承座、深沟球轴承、圆锥轴承、阻尼环、触头、驱动环、压电驱动器和控制器；

所述深沟球轴承和所述圆锥轴承均安装于所述轴承座，且二者并列设置，所述深沟球轴承和所述圆锥轴承二者同轴心设置，以构成用于安装转轴的空间；所述阻尼环套设于所述深沟球轴承和所述圆锥轴承二者的外侧，所述触头设置于所述驱动环并沿所述驱动环的周向间隔设置，所述驱动环、所述深沟球轴承和所述圆锥轴承同轴心设置，所述触头朝向所述阻尼环设置，所述触头抵接于所述阻尼环；所述压电驱动器与所述驱动环配合，所述控制器与所述压电驱动器电性连接。

2.根据权利要求1所述的可控阻尼的新型混合轴承，其特征在于，所述新型混合轴承还包括压力传感器，所述压力传感器嵌设于所述阻尼环内部，以用于检测所述阻尼环的压力。

3.根据权利要求1所述的可控阻尼的新型混合轴承，其特征在于，所述圆锥轴承的内壁开设有油腔，所述新型混合轴承设置有输油孔，所述输油孔由所述轴承座的外壁向内贯穿所述阻尼环和所述圆锥轴承。

4.根据权利要求3所述的可控阻尼的新型混合轴承，其特征在于，所述油腔为多个，多个所述油腔沿所述圆锥轴承的周向均匀间隔设置。

5.根据权利要求1所述的可控阻尼的新型混合轴承，其特征在于，所述阻尼环为金属橡胶弹性阻尼环。

6.根据权利要求1所述的可控阻尼的新型混合轴承，其特征在于，所述新型混合轴承还包括端盖，所述端盖配合于所述轴承座，所述端盖开设有供转轴通过的通孔，所述端盖的内环侧设置有用于与转轴配合的O形环。

7.根据权利要求6所述的可控阻尼的新型混合轴承，其特征在于，所述端盖设于所述深沟球轴承远离所述圆锥轴承的一侧，所述驱动环设于所述圆锥轴承远离所述深沟球轴承的一侧。

8.一种可控阻尼的转动系统，其特征在于，包括：转轴和如权利要求1～7任一项所述可控阻尼的新型混合轴承；所述转轴可转动地配合于所述新型混合轴承的所述圆锥轴承和所述深沟球轴承。

9.根据权利要求8所述的可控阻尼的转动系统，其特征在于，所述转轴的两端均配合有所述新型混合轴承，位于两端的所述新型混合轴承的所述压电驱动器均与同一个所述控制器电性连接。

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