[發(fā)明專利]一種基于壓電作動器主動控制的柔性可傾瓦軸承

在審

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• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN114151438A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 秦鑫;王小靜;邱正茂;朱琰
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: F16C17/03
• 分類號: F16C17/03;F16C33/10;F16C35/02;F16C27/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發(fā)明公開了一種基于壓電作動器主動控制的柔性可傾瓦軸承，包括兩種結構的柔性可傾瓦軸承、軸承座、壓電作動器、連接螺桿、套筒、螺母，可傾瓦軸承周向設有進油口，可傾瓦軸承的柔性彈簧結構加工方式為線切割，軸承座為上下剖分式，連接螺桿連接可傾瓦軸承與壓電作動器，套筒固定壓電作動器，螺母用以調節(jié)壓電作動器位置。本發(fā)明采用彈簧柔性可傾瓦結構，具有阻尼減振性能，并且利用壓電作作動器產(chǎn)生的推力主動地改變柔性可傾瓦軸承瓦塊的角度和位移，以降低軸系運動過程中的振動水平以及降低瓦塊的磨損，可以自適應調節(jié)軸承運行狀態(tài)，降低振動、磨損、噪音，提升運行穩(wěn)定性，提高使用壽命，降低維護成本。

技術領域

本發(fā)明涉及一種涉及滑動軸承，尤其是涉及一種壓電作動器主動控制的柔性可傾瓦軸承。

背景技術

隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，對旋轉機械的要求也在不斷提高，對于旋轉機械的核心部件轉子系統(tǒng)而言，振動的影響極其重要。尤其是航空發(fā)動機、工業(yè)汽輪機等現(xiàn)代工業(yè)的關鍵設備，由于轉子轉速高、存在偏心等原因更容易出現(xiàn)振動較大的狀況，如果不加以控制容易出現(xiàn)極其嚴重的事故。高端制造業(yè)的發(fā)展對旋轉設備的振動噪聲提出了更高要求。我國工業(yè)基礎件亟待提高的一個重要方面是基礎件的動態(tài)性能不過關，缺乏擁有自主知識產(chǎn)權的高端基礎件產(chǎn)品。旋轉機械的發(fā)展趨勢是高速化、高精度化，而轉速的提高所帶來的是轉子將在更高模態(tài)下工作，轉子動力學和軸系支撐部件減振的問題也就愈發(fā)緊迫。

就目前的情況而言，被動控制仍是主流減振手段，但是由于旋轉機械結構和工況等因素極為復雜，由于轉子振動而造成的事故依舊無法避免。因此，研究更有效的方法以控制轉子振動成為當務之急。壓電作動器(PiezoelectricActuator，簡稱PZT)是利用壓電陶瓷的逆壓電效應制作而成，具有反應時間短、控制力強、精度高、適用場合廣等優(yōu)點，符合控制器發(fā)展的趨勢，利用壓電作動器進行徑向軸承的主動控制的工作原理是通過壓電材料在外電場的作用下產(chǎn)生的微位移來控制軸瓦的絕對位置，來改善軸承的動特性，抑制轉子的振動。但目前，這方面的工作還不理想，軸系的振動能量控制和系統(tǒng)穩(wěn)定性還需要進行更大的提升，才能適應更廣泛、更高精度的工業(yè)系統(tǒng)的運用。

發(fā)明內容

為了解決現(xiàn)有技術問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種基于壓電作動器主動控制的柔性可傾瓦軸承，通過壓電作動器的壓電材料在外電場的作用下產(chǎn)生的微位移來控制軸瓦的角度和徑向位移，通過主動控制來改善軸承的動特性，抑制轉子的振動，降低軸瓦磨損，提升運行穩(wěn)定性。

為達到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種基于壓電作動器主動控制的柔性可傾瓦軸承，包括兩種結構的柔性可傾瓦軸承、軸承座、壓電作動器、連接螺桿、套筒和調節(jié)螺母，所述可傾瓦軸承周向設有進油口，所述可傾瓦軸承內表面為巴氏合金涂層，所述可傾瓦軸承的柔性彈簧結構加工方式為線切割，所述軸承座為上下剖分式，包括上軸承座和下軸承座組裝成軸承座整體，所述軸承座設有進油口及油槽，所述軸承座設有安裝壓電設備的凹槽和螺紋孔，所述連接螺桿連接可傾瓦軸承與壓電作動器，所述套筒固定壓電作動器，所述調節(jié)螺母用以調節(jié)壓電作動器位置。

優(yōu)選地，所述可傾瓦軸承的材料采用40CrMo，采用的熱處理方式為：在860℃調質熱處理后進行淬油，然后在390℃回火處理。

優(yōu)選地，所述上下剖分式的軸承座設有定位銷定位，通過定位銷進行軸承座整體組裝。

優(yōu)選地，所述可傾瓦軸承與軸承座配合方式為過盈配合。

優(yōu)選地，所述可傾瓦軸承與軸承座由定位銷進行定位安裝。

優(yōu)選地，所述軸承座材料采用45號鋼，采用的熱處理方式為：正火與調質熱處理，得到硬度為HRC52-55的材料。

優(yōu)選地，通過壓電作動器和調節(jié)螺母，調節(jié)和控制軸瓦角度和位移。

本發(fā)明的工作原理：