一种基于压电作动器主动控制的柔性可倾瓦轴承

1.本发明涉及一种涉及滑动轴承，尤其是涉及一种压电作动器主动控制的柔性可倾瓦轴承。


背景技术：

2.随着工业技术的不断发展，对旋转机械的要求也在不断提高，对于旋转机械的核心部件转子系统而言，振动的影响极其重要。尤其是航空发动机、工业汽轮机等现代工业的关键设备，由于转子转速高、存在偏心等原因更容易出现振动较大的状况，如果不加以控制容易出现极其严重的事故。高端制造业的发展对旋转设备的振动噪声提出了更高要求。我国工业基础件亟待提高的一个重要方面是基础件的动态性能不过关，缺乏拥有自主知识产权的高端基础件产品。旋转机械的发展趋势是高速化、高精度化，而转速的提高所带来的是转子将在更高模态下工作，转子动力学和轴系支撑部件减振的问题也就愈发紧迫。
3.就目前的情况而言，被动控制仍是主流减振手段，但是由于旋转机械结构和工况等因素极为复杂，由于转子振动而造成的事故依旧无法避免。因此，研究更有效的方法以控制转子振动成为当务之急。压电作动器(piezoelectricactuator，简称pzt)是利用压电陶瓷的逆压电效应制作而成，具有反应时间短、控制力强、精度高、适用场合广等优点，符合控制器发展的趋势，利用压电作动器进行径向轴承的主动控制的工作原理是通过压电材料在外电场的作用下产生的微位移来控制轴瓦的绝对位置，来改善轴承的动特性，抑制转子的振动。但目前，这方面的工作还不理想，轴系的振动能量控制和系统稳定性还需要进行更大的提升，才能适应更广泛、更高精度的工业系统的运用。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种基于压电作动器主动控制的柔性可倾瓦轴承，通过压电作动器的压电材料在外电场的作用下产生的微位移来控制轴瓦的角度和径向位移，通过主动控制来改善轴承的动特性，抑制转子的振动，降低轴瓦磨损，提升运行稳定性。
5.为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种基于压电作动器主动控制的柔性可倾瓦轴承，包括两种结构的柔性可倾瓦轴承、轴承座、压电作动器、连接螺杆、套筒和调节螺母，所述可倾瓦轴承周向设有进油口，所述可倾瓦轴承内表面为巴氏合金涂层，所述可倾瓦轴承的柔性弹簧结构加工方式为线切割，所述轴承座为上下剖分式，包括上轴承座和下轴承座组装成轴承座整体，所述轴承座设有进油口及油槽，所述轴承座设有安装压电设备的凹槽和螺纹孔，所述连接螺杆连接可倾瓦轴承与压电作动器，所述套筒固定压电作动器，所述调节螺母用以调节压电作动器位置。
7.优选地，所述可倾瓦轴承的材料采用40crmo，采用的热处理方式为：在860℃调质热处理后进行淬油，然后在390℃回火处理。
8.优选地，所述上下剖分式的轴承座设有定位销定位，通过定位销进行轴承座整体
组装。
9.优选地，所述可倾瓦轴承与轴承座配合方式为过盈配合。
10.优选地，所述可倾瓦轴承与轴承座由定位销进行定位安装。
11.优选地，所述轴承座材料采用45号钢，采用的热处理方式为：正火与调质热处理，得到硬度为hrc52-55的材料。
12.优选地，通过压电作动器和调节螺母，调节和控制轴瓦角度和位移。
13.本发明的工作原理：
14.利用压电陶瓷的逆压电效应，通过压电材料在外电场的作用下产生的微位移来控制轴瓦的角度和径向位移，通过主动控制来改善轴承的动特性，抑制转子的振动，降低轴瓦的磨损。
15.本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
16.1.本发明采用压电堆叠设备作为柔性可倾瓦轴承的主动控制设备，采用柔性可倾瓦的轴承结构，能够自适应调节轴瓦倾角；
17.2.本发明采用弹簧结构，提供一定的阻尼减振性能；
18.3.本发明采用压电作动器作为主动控制的装置，具有体积小、精度高、响应快等优点；
19.4.本发明采用主动控制轴瓦倾角和位移的方式，能够根据转子转速、工况的变化主动地控制轴承的性能，能灵活地适应外界干扰和系统不确定性，具有在线性、快速性、智能性、稳定性等特点。
附图说明
20.图1是对本发明优选实施例柔性可倾瓦轴承的轴瓦角度进行控制的结构图。
21.图2是对本发明优选实施例柔性可倾瓦轴承的轴瓦径向位移进行控制的结构图。
具体实施方式
22.以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
23.实施例一：
24.在本实施例中，参见图1和图2，一种基于压电作动器主动控制的柔性可倾瓦轴承，包括两种结构的柔性可倾瓦轴承1、轴承座、压电作动器5、连接螺杆4、套筒6和调节螺母7，所述可倾瓦轴承1周向设有进油口，所述可倾瓦轴承1内表面为巴氏合金涂层，所述可倾瓦轴承1的柔性弹簧结构加工方式为线切割，所述轴承座为上下剖分式，包括上轴承座2和下轴承座3组装成轴承座整体，所述轴承座设有进油口及油槽，所述轴承座设有安装压电设备的凹槽和螺纹孔，所述连接螺杆4连接可倾瓦轴承1与压电作动器5，所述套筒6固定压电作动器5，所述调节螺母7用以调节压电作动器位置。
25.本实施例通过压电作动器的压电材料在外电场的作用下产生的微位移来控制轴瓦的角度和径向位移，通过主动控制来改善轴承的动特性，抑制转子的振动，降低轴瓦磨损，提升运行稳定性。
26.实施例二：
27.本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
28.在本实施例中，图1结构为控制轴瓦角度，所述图2为控制轴瓦位移。
29.在本实施例中，所述可倾瓦轴承1的材料采用40crmo，采用的热处理方式为：在860℃调质热处理后进行淬油，然后在390℃回火处理。
30.在本实施例中，所述上下剖分式的轴承座设有定位销定位，通过定位销进行轴承座整体组装。
31.在本实施例中，所述可倾瓦轴承1与轴承座配合方式为过盈配合。
32.在本实施例中，所述可倾瓦轴承1与轴承座由定位销进行定位安装。
33.在本实施例中，所述轴承座材料采用45号钢，采用的热处理方式为：正火与调质热处理，得到硬度为hrc52-55的材料。
34.在本实施例中，通过压电作动器5和调节螺母7，调节和控制轴瓦角度和位移。
35.本实施例基于压电作动器主动控制的柔性可倾瓦轴承，所述可倾瓦轴承1周向设有进油口，所述可倾瓦轴承1内表面为巴氏合金涂层，所述可倾瓦轴承1的柔性弹簧结构加工方式为线切割，所述轴承座为上下剖分式，所述轴承座设有进油口及油槽，所述轴承座设有安装压电设备的螺纹孔，所述连接螺杆4连接可倾瓦轴承1与压电作动器5，所述套筒6固定压电作动器5，调节螺母用以调节压电作动器5位置。本实施例采用弹簧的柔性可倾瓦结构，具有一定的阻尼减振性能，并且利用压电作作动器5产生的推力主动地改变柔性可倾瓦轴承瓦块的角度和位移，以降低轴系运动过程中的振动水平以及降低瓦块的磨损，这种主动控制的方式可以自适应的调节轴承运行状态，降低振动、磨损、噪音，提升运行稳定性，提高使用寿命，降低维护成本。
36.上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于压电作动器主动控制的柔性可倾瓦轴承，包括两种结构的柔性可倾瓦轴承(1)、轴承座、压电作动器(5)、连接螺杆(4)、套筒(6)和调节螺母(7)，其特征在于：所述可倾瓦轴承(1)周向设有进油口，所述可倾瓦轴承(1)内表面为巴氏合金涂层，所述可倾瓦轴承(1)的柔性弹簧结构加工方式为线切割，所述轴承座为上下剖分式，包括上轴承座(2)和下轴承座(3)组装成轴承座整体，所述轴承座设有进油口及油槽，所述轴承座设有安装压电设备的凹槽和螺纹孔，所述连接螺杆(4)连接可倾瓦轴承(1)与压电作动器(5)，所述套筒(6)固定压电作动器(5)，所述调节螺母(7)用以调节压电作动器位置。2.根据权利要求1所述基于压电作动器主动控制的柔性可倾瓦轴承，其特征在于：所述可倾瓦轴承(1)的材料采用40crmo，采用的热处理方式为：在860℃调质热处理后进行淬油，然后在390℃回火处理。3.根据权利要求1所述基于压电作动器主动控制的柔性可倾瓦轴承，其特征在于：所述上下剖分式的轴承座设有定位销定位，通过定位销进行轴承座整体组装。4.根据权利要求1所述基于压电作动器主动控制的柔性可倾瓦轴承，其特征在于：所述可倾瓦轴承(1)与轴承座配合方式为过盈配合。5.根据权利要求1所述基于压电作动器主动控制的柔性可倾瓦轴承，其特征在于：所述可倾瓦轴承(1)与轴承座由定位销进行定位安装。6.根据权利要求1所述基于压电作动器主动控制的柔性可倾瓦轴承，其特征在于：所述轴承座材料采用45号钢，采用的热处理方式为：正火与调质热处理，得到硬度为hrc52-55的材料。7.根据权利要求1所述基于压电作动器主动控制的柔性可倾瓦轴承，其特征在于：通过压电作动器(5)和调节螺母(7)，调节和控制轴瓦角度和位移。

技术总结
本发明公开了一种基于压电作动器主动控制的柔性可倾瓦轴承，包括两种结构的柔性可倾瓦轴承、轴承座、压电作动器、连接螺杆、套筒、螺母，可倾瓦轴承周向设有进油口，可倾瓦轴承的柔性弹簧结构加工方式为线切割，轴承座为上下剖分式，连接螺杆连接可倾瓦轴承与压电作动器，套筒固定压电作动器，螺母用以调节压电作动器位置。本发明采用弹簧柔性可倾瓦结构，具有阻尼减振性能，并且利用压电作作动器产生的推力主动地改变柔性可倾瓦轴承瓦块的角度和位移，以降低轴系运动过程中的振动水平以及降低瓦块的磨损，可以自适应调节轴承运行状态，降低振动、磨损、噪音，提升运行稳定性，提高使用寿命，降低维护成本。降低维护成本。降低维护成本。


技术研发人员：秦鑫 王小静 邱正茂 朱琰
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2021.11.05
技术公布日：2022/3/7