RU2581101C1

RU2581101C1 - Multi-leaf gas-dynamic bearing with active control

Info

Publication number: RU2581101C1
Application number: RU2014144656/11A
Authority: RU
Inventors: Леонид Алексеевич Савин; Антон Валерьевич Сытин; Валентин Олегович Тюрин; Сергей Дмитриевич Антонов
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2016-04-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to turbomachine building and can be used as support of high-speed rotors of machines and units loaded with radial loads, in aircraft cabin air conditioning systems, as well as turbo systems in modern car industry. Multi-leaf gas-dynamic actively controlled bearing comprises housing in slots of which overlapping blades are inserted, said blades arranged uniformly along circumference of housing. Piezoelectric actuators are inserted into housing, on which rest blades, which also enable to collect data on position of shaft and bearing surface deformations and to vary rigidity of supporting surface.

EFFECT: technical result is improvement of reliability and durability of bearing assembly, longer service life, stability of movement and suppression of beats of shafts and rotors due to piezoelectric actuator by means of which it is possible to monitor and control rigidity of bearing surface.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к турбомашиностроению и может быть использовано в качестве опор высокоскоростных роторов машин и агрегатов, нагруженных радиальными нагрузками, в системах кондиционирования воздуха кабин летательных аппаратов, а также систем турбонаддува в современном автомобилестроении.The invention relates to turbomachinery and can be used as supports for high-speed rotors of machines and assemblies loaded with radial loads in air conditioning systems of aircraft cabins, as well as turbocharging systems in modern automotive industry.

Известен многолепестковый газодинамический подшипник, который является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, содержащий корпус, в пазы которого внахлест друг другу вставлены лепестки (см. патент US №4178046, МПК F16C 17/12, опубл. 11.12.1979 г.).Known multi-leaf gas-dynamic bearing, which is the closest in technical essence to the proposed invention, containing a housing in the grooves of which overlap each other with petals (see US patent No. 4178046, IPC F16C 17/12, publ. 12/11/1979).

Недостатком является пониженная надежность и долговечность подшипникового узла.The disadvantage is the reduced reliability and durability of the bearing assembly.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в улучшении динамики системы «ротор-опора», в повышении надежности и долговечности подшипникового узла, ресурса работы, устойчивости движения и подавлении биений валов и роторов.The problem to which the invention is directed is to improve the dynamics of the "rotor-bearing" system, to increase the reliability and durability of the bearing assembly, service life, stability of motion and suppression of beating of shafts and rotors.

Техническая задача достигается тем, что в многолепестковом газодинамическом подшипнике с активным управлением содержится корпус, в пазы которого внахлест друг другу вставлены лепестки, расположенные равномерно по окружности корпуса, согласно изобретению в корпус вставлены пьезоактуаторы, на которые опираются крепления лепестков, а также позволяющие снимать данные о положении вала и деформациях опорной поверхности и варьировать жесткостью опорной поверхности.The technical problem is achieved by the fact that in a multi-lobe gas-dynamic bearing with active control contains a housing, in the grooves of which overlap each other are inserted petals located uniformly around the circumference of the housing, according to the invention, piezo actuators are inserted into the housing, on which the mounting of the petals is supported, and also allowing to record data about position of the shaft and deformations of the bearing surface and vary the rigidity of the bearing surface.

Технический результат заключается в повышении надежности и долговечности подшипникового узла, ресурса работы, устойчивости движения и подавлении биений валов и роторов за счет пьезоактуаторов, с помощью которых можно контролировать и управлять жесткостью опорной поверхности.The technical result consists in increasing the reliability and durability of the bearing assembly, operating life, stability of motion and suppressing beats of shafts and rotors due to piezoelectric actuators, with which you can control and control the rigidity of the bearing surface.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен многолепестковый газодинамический подшипник с активным управлением, поперечный разрез, на фиг. 2 - то же, продольный разрез. На фиг. 3 изображен увеличенный вид пьезоактуатора при отсутствии электрического напряжения, на фиг. 4 - увеличенный вид пьезоактуатора при наличии электрического напряжения.In FIG. 1 shows a multi-leaf gas-dynamic bearing with active control, a transverse section, in FIG. 2 - the same, longitudinal section. In FIG. 3 shows an enlarged view of a piezoelectric actuator in the absence of electrical voltage; FIG. 4 - an enlarged view of the piezoelectric actuator in the presence of electrical voltage.

Предлагаемый многолепестковый газодинамический подшипник с активным управлением представляет собой опору скольжения, состоящую из корпуса 1 (фиг. 1), выполненного в виде втулки с радиальными отверстиями 2, в которые вкручены пьезоактуаторы 3, состоящие из гайки 4 с отверстиями 5 для проводов, в которую вставлены пьезоэлементы 6 и штифты 7. Корпус имеет продольные пазы (фиг. 2) 8, в которые вставлены подвижные элементы 9, являющиеся в то же время опорами тонких лепестков 10, охватывающих вал 11.The proposed multi-lobe gas-dynamic bearing with active control is a sliding bearing, consisting of a housing 1 (Fig. 1), made in the form of a sleeve with radial holes 2, into which piezo actuators 3 are screwed, consisting of a nut 4 with holes 5 for wires, into which are inserted piezoelectric elements 6 and pins 7. The housing has longitudinal grooves (Fig. 2) 8, in which movable elements 9 are inserted, which are at the same time supports of thin petals 10, covering the shaft 11.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При отсутствии электрического напряжения на проводах пьезоактуаторов 3 и в сети, пьезоэлементы 6 не увеличиваются в размерах, подвижные элементы 9 занимают крайнее нижнее положение (фиг. 3) и не участвуют в работе подшипника, который функционирует как многолепестковый газодинамический подшипник. Во время работы подвижные элементы 9 воспринимают нагрузки, действующие на лепестки 10 со стороны вала 11, и передают их через штифты 7 на пьезоэлементы 6, которые под действием нагрузки выдают ток в сеть (фиг. 4). Прогибы каждого отдельного лепестка 10 прямо пропорциональны изменению величины силы тока в цепи, что позволяет регистрировать прогибы, а путем увеличения подводимого тока воздействовать на жесткость лепестков 10 и всего подшипника в целом.In the absence of electric voltage on the wires of the piezoelectric actuators 3 and in the network, the piezoelectric elements 6 do not increase in size, the movable elements 9 occupy the lowest position (Fig. 3) and do not participate in the operation of the bearing, which functions as a multi-lobe gas-dynamic bearing. During operation, the movable elements 9 perceive the loads acting on the petals 10 from the shaft 11, and transfer them through the pins 7 to the piezoelectric elements 6, which, under the action of the load, give current to the network (Fig. 4). The deflections of each individual petal 10 are directly proportional to the change in the magnitude of the current strength in the circuit, which allows you to register deflections, and by increasing the input current to affect the stiffness of the petals 10 and the entire bearing as a whole.

Claims

An active-controlled multilobe gas-dynamic bearing comprising a housing, in the grooves of which overlapping petals are inserted, arranged uniformly around the circumference of the housing, characterized in that piezoelectric actuators are inserted into the housing, on which the mounting of the petals rests.