RU2708409C1 - Petal mechatron gas-dynamic bearing - Google Patents

Petal mechatron gas-dynamic bearing Download PDF

Info

Publication number
RU2708409C1
RU2708409C1 RU2019100300A RU2019100300A RU2708409C1 RU 2708409 C1 RU2708409 C1 RU 2708409C1 RU 2019100300 A RU2019100300 A RU 2019100300A RU 2019100300 A RU2019100300 A RU 2019100300A RU 2708409 C1 RU2708409 C1 RU 2708409C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
petal
well
support surface
piezoelectric elements
gas
Prior art date
Application number
RU2019100300A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Алексеевич Савин
Роман Николаевич Поляков
Антон Валерьевич Сытин
Алексей Юрьевич Родичев
Александр Валерьевич Кузавка
Валентин Олегович Тюрин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева)
Priority to RU2019100300A priority Critical patent/RU2708409C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2708409C1 publication Critical patent/RU2708409C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/12—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/02—Sliding-contact bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to turbomachine building and can be used as supports of high-speed rotors of machines and units loaded with radial loads in air conditioning systems of aircraft cabins, as well as turbo-supercharging systems in modern automotive industry. Petal mechatronic gas-dynamic bearing includes housing, in slot of which there inserted is thin petal, circular corrugated element and piezoelectric elements. Packaging piezoelectric elements are inserted into the longitudinal slots of the housing to change the shape of the support surface of the bearing by acting on the circular corrugated element in the radial direction, which enable to take data on the position of the shaft and deformations of the support surface, as well as to vary rigidity of the support surface.
EFFECT: improved dynamic characteristics of high-speed rotor, increased reliability and energy efficiency of bearing assembly, as well as resource of operation at multiple start-ups and stops.
1 cl, 3 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 лепестковый газодинамический подшипник с активным управлением, который является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, содержащий корпус, в который вставлены пьезоактуаторы, расположенные равномерно по окружности корпуса, и тонкий лепесток, (см. патент РФ №2568005, МПК F16C 17/12, опубл. 10.11.2015 г.).A well-known active-controlled gas-dynamic bearing, which is the closest in technical essence to the proposed invention, contains a housing in which piezoelectric actuators are inserted, arranged uniformly around the circumference of the housing, and a thin petal (see RF patent No. 2568005, IPC F16C 17/12 , published on November 10, 2015).

Недостатком является значительное количество пьезоэлектрических актуаторов и, следовательно, высокое энергопотребление, сложность управления и недостаточная надежность подшипникового узла.The disadvantage is a significant number of piezoelectric actuators and, therefore, high power consumption, control complexity and insufficient reliability of the bearing assembly.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в улучшении динамических характеристик высокоскоростного ротора, повышении надежности и энергоэффективности подшипникового узла, а также ресурса работы при многократных пусках и остановах.The problem to which the invention is directed is to improve the dynamic characteristics of a high-speed rotor, increase the reliability and energy efficiency of the bearing assembly, as well as the service life during repeated starts and stops.

Техническая задача достигается тем, что в лепестковом мехатронном газодинамическом подшипнике содержится корпус, в паз которого вставлены тонкий лепесток, круговой гофрированный элемент и пьезоэлементы, согласно изобретению, в продольные пазы корпуса вставлены пакетные пьезоэлементы, изменяющие форму опорной поверхности подшипника воздействием на круговой гофрированный элемент в радиальном направлении, позволяющие снимать данные о положении вала и деформациях опорной поверхности, а также варьировать жесткостью опорной поверхности.The technical problem is achieved by the fact that the petal mechatronic gas-dynamic bearing contains a housing, in the groove of which is inserted a thin petal, a circular corrugated element and piezoelectric elements, according to the invention, packet piezoelectric elements are inserted into the longitudinal grooves of the housing, which change the shape of the bearing surface by acting on the circular corrugated element in the radial direction, allowing to take data on the position of the shaft and deformations of the supporting surface, as well as vary the rigidity of the supporting surface and.

Технический результат заключается в улучшении динамических характеристик высокоскоростного ротора, повышении надежности и энергоэффективности подшипникового узла, а также ресурса работы при многократных пусках и остановах.The technical result consists in improving the dynamic characteristics of a high-speed rotor, increasing the reliability and energy efficiency of the bearing assembly, as well as the service life for multiple starts and stops.

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

На фиг. 1 изображен лепестковый мехатронный газодинамический подшипник в момент пуска и останова, на фиг. 2 изображен вид пьезоактуатора при наличии электрического напряжения, на фиг. 3 изображен пьезоактуатор при включенном и выключенном состоянии.In FIG. 1 shows a tabular mechatronic gas-dynamic bearing at the time of start-up and shutdown, FIG. 2 shows a view of a piezoelectric actuator in the presence of an electrical voltage; FIG. 3 shows a piezo actuator when the state is on and off.

Лепестковый мехатронный газодинамический подшипник (фиг. 1) представляет собой опору скольжения, состоящую из корпуса 1, выполненного в виде втулки с продольными пазами 2, в которых размещены пакетные пьезоэлементы 3, защищенные от износа защитными колпачками 4, управляемые посредством подачи необходимого значения напряжения на провода 5. Для создания упругоподатливой рабочей поверхности корпус 1 подшипника имеет продольный паз 6, в котором при помощи призматической шпонки 7 закреплены круговой гофрированный элемент 8 и тонкий лепесток 9, охватывающий вал 10.The mechatronic gas-dynamic bearing (Fig. 1) is a sliding support consisting of a housing 1 made in the form of a sleeve with longitudinal grooves 2, in which batch piezoelectric elements 3 are placed, which are protected from wear by protective caps 4, controlled by supplying the required voltage value to the wires 5. To create an elastic-flexible working surface, the bearing housing 1 has a longitudinal groove 6, in which a circular corrugated element 8 and a thin lobe 9 are fixed using a prismatic key 7 vatyvayuschy shaft 10.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При отсутствии электрического напряжения на проводах 5 пакетных пьезоэлементов 3 круговой гофрированный элемент 8 и лепесток 9 формируют цилиндрическую опорную поверхность - конструкция функционирует как однолепестковый газодинамический подшипник (фиг. 1 и 3). Во время работы при достижении заданной частоты вращения или при возникновении опасных колебаний, связанных с потерей устойчивости, на провода 5 (фиг. 2 и 3) подается необходимое напряжение, пакетные пьезоэлементы 3 увеличиваются в размерах, воздействуя через защитные колпачки 4 на круговой гофрированный элемент 8, который деформирует тонкий лепесток 9, перестраивая цилиндрическую упругую опорную поверхность в многоклиновую. При этом возникают равномерно расположенные по окружности эпюры давления, что приводит к минимизации амплитуды колебаний и повышению устойчивости движения.In the absence of electric voltage on the wires 5 of the packet piezoelectric elements 3, the circular corrugated element 8 and the lobe 9 form a cylindrical supporting surface - the structure functions as a single-leaf gas-dynamic bearing (Fig. 1 and 3). During operation, when the specified speed is reached or when dangerous vibrations associated with loss of stability occur, the required voltage is applied to the wires 5 (Figs. 2 and 3), the piezoelectric elements 3 increase in size, acting through the protective caps 4 on the circular corrugated element 8 , which deforms the thin lobe 9, rebuilding the cylindrical elastic supporting surface into a multi-ribbed. In this case, pressure plots uniformly spaced around the circumference arise, which leads to minimizing the amplitude of the oscillations and increasing the stability of motion.

Claims (1)

Лепестковый мехатронный газодинамический подшипник, содержащий корпус, в паз которого вставлены тонкий лепесток, круговой гофрированный элемент и пьезоэлементы, отличающийся тем, что в продольные пазы корпуса вставлены пакетные пьезоэлементы, изменяющие форму опорной поверхности подшипника воздействием на круговой гофрированный элемент в радиальном направлении, позволяющие снимать данные о положении вала и деформациях опорной поверхности, а также варьировать жесткостью опорной поверхности.Petal mechatronic gas-dynamic bearing containing a housing in which a thin petal, a circular corrugated element and piezoelectric elements are inserted into the groove, characterized in that packet piezoelectric elements are inserted into the longitudinal grooves of the housing, changing the shape of the bearing support surface by acting on the circular corrugated element in the radial direction, allowing data to be taken about the position of the shaft and deformations of the supporting surface, as well as vary the rigidity of the supporting surface.
RU2019100300A 2019-01-09 2019-01-09 Petal mechatron gas-dynamic bearing RU2708409C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019100300A RU2708409C1 (en) 2019-01-09 2019-01-09 Petal mechatron gas-dynamic bearing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019100300A RU2708409C1 (en) 2019-01-09 2019-01-09 Petal mechatron gas-dynamic bearing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2708409C1 true RU2708409C1 (en) 2019-12-06

Family

ID=68836711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019100300A RU2708409C1 (en) 2019-01-09 2019-01-09 Petal mechatron gas-dynamic bearing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2708409C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU445772A1 (en) * 1972-03-27 1974-10-05 Каунасский Политехнический Институт Sliding bearing
US4178046A (en) * 1976-05-24 1979-12-11 The Garrett Corporation Foil bearing
SU1555556A1 (en) * 1988-01-12 1990-04-07 Предприятие П/Я А-1665 Device for damping vibration of gas-dynamic bearing
RU2568005C1 (en) * 2014-06-04 2015-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет-учебно-научно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет-УНПК") Flap gasodynamic bearing with active control
RU2605228C1 (en) * 2015-06-15 2016-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приокский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ПГУ") Combined bearing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU445772A1 (en) * 1972-03-27 1974-10-05 Каунасский Политехнический Институт Sliding bearing
US4178046A (en) * 1976-05-24 1979-12-11 The Garrett Corporation Foil bearing
SU1555556A1 (en) * 1988-01-12 1990-04-07 Предприятие П/Я А-1665 Device for damping vibration of gas-dynamic bearing
RU2568005C1 (en) * 2014-06-04 2015-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет-учебно-научно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет-УНПК") Flap gasodynamic bearing with active control
RU2605228C1 (en) * 2015-06-15 2016-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приокский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ПГУ") Combined bearing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2808551B1 (en) Rotating machine with at least one active magnetic bearing and auxiliary rolling bearings
KR100413061B1 (en) Smart foil journal bearing using piezoelectric actuators
US9359905B2 (en) Turbine engine rotor blade groove
EP1770284A2 (en) Fuell-cell compressed-air supplying device
US20190003524A1 (en) Foil bearing
CN107110199B (en) Foil bearing, method for adjusting the gap geometry of a foil bearing and corresponding method for producing a foil bearing
KR20020062021A (en) An air foil journal bearing having multileaf foil with bump stiffener and method of manufacturing foil element therefor
KR100413060B1 (en) High load capacity smart foil journal bearing with semi-active dampers
KR20160089462A (en) Shaft seal device and rotary machine
JP2001263292A (en) Vibration damping system and bearing centering device for magnetic bearing vacuum pump
US7112040B2 (en) Method of guiding a blade having a variable pitch angle
CN102804554A (en) Suspension structures
RU2708409C1 (en) Petal mechatron gas-dynamic bearing
CN1621661B (en) Method of installing stationary blades of a turbine and turbine structure having a radial loading pin
JP2017194117A (en) Journal gas bearing
KR102608743B1 (en) Electric motor
RU2581101C1 (en) Multi-leaf gas-dynamic bearing with active control
JP2012530883A (en) Crank circular slider block assembly and internal combustion engine and compressor using the same
EP3192967A1 (en) Gas turbine rotor assembly with improved shaped torque pin
RU134992U1 (en) GAS-TURBINE ENGINE ROTOR SUPPORT
RU2529278C1 (en) Inter-shaft radial-end contact seal
RU2708413C1 (en) Multilobal mechatronic gas-dynamic bearing
RU2568005C1 (en) Flap gasodynamic bearing with active control
EP3284919A1 (en) Axial flow turbine having a diaphragm split in two halves at a joint plane
RU2605228C1 (en) Combined bearing

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210110