[发明专利]一种可调节刚度和阻尼的主动减振支承

说明书

技术领域

本发明属于转子系统减振领域，尤其涉及一种针对转子的可调节刚度和阻尼的主动减振支承。

背景技术

转子系统的振动问题广泛存在于航空、船舶、车辆、能源等领域中，振动会导致设备的关键部件的疲劳乃至失效，严重威胁了日常生产的安全，其产生的噪声对生产现场人员的身心健康也造成了巨大的危害，故转子系统的振动控制一直是国内外相关领域专家学者关注的焦点问题。

对转子的支承进行减振设计是实现转子减振最为常用的手段之一。一般情况下，转子支承可以简化为定刚度系数弹簧和定阻尼系数阻尼器的组合，则为被动减振支承。被动减振支承的参数一旦确定，其适用的减振频率范围便随之确定，若要改变其适用范围则需重新设计系统，因此，被动减振支承只在一定频率范围内有效，适应频带窄。由振动理论可知，只有当激励频率与系统固有频率之比大于1.414时，减振器才有减振效果，故被动减振支承仅适用于中、高频激励的转子系统，当今人们对转子系统工作环境的要求越来越严苛，外加于转子系统的激励也越来越复杂多样，传统的被动减振支承已经无法满足使用的需求。

主动减振支承利用外部能量，在转子系统受到外界激励产生振动的过程中，瞬时改变系统的动力学特性，从而使系统的动力学响应迅速衰减，具有适应频带广，抗干扰能力强等优点，得到了国内外学术界和工程界的高度重视，是目前的研究热点之一。干摩擦阻尼器在转子系统工作的过程中，能够通过摩擦面之间的库伦阻尼将系统振动的机械能转化为热能，再由其他介质传递出去，从而达到减振的目的，其阻尼大小可以通过摩擦面间的压紧力进行实时控制，故被越来越多地应用于转子系统的主动减振支承当中。

现有的引入干摩擦阻尼器的转子系统主动减振支承大都含有附加支承，文献（倪德. 基于智能弹簧的减振方法及其在多支点轴系中的应用研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2014.）提出了一种含有摩擦副的转子系统主动减振支承，包括主支承、辅助支承、摩擦片和作动器等部件，还有中国专利ZL200710017593.2公开了一种弹支干摩擦阻尼器电控装置，包括静摩擦片、衔铁、支座和电磁铁，这两种支承均包括了主支承部分和附加支承部分，在空间上占据了两个支承的位置，不能满足部分现有设备对紧凑空间和控制质量的需求。因此，需要设计一种结构紧凑的转子系统主动减振支承。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能主动调节刚度和阻尼且结构紧凑、占用空间小的转子系统减振支承。

本发明所述的一种可调节刚度和阻尼的主动减振支承，包括固定支承单元和可调支承单元；其中，所述的固定支承单元包括基座、轴承、套筒和弹性垫圈，所述的轴承安装于套筒内，弹性垫圈安装于套筒和基座之间；所述的可调支承单元包括两个内摩擦盘、两个外摩擦盘、至少两个作动机构和顶紧螺母，所述的两个外摩擦盘对称安装在固定支承单元的套筒的两端，两个内摩擦盘对称安装在固定支承单元的基座的两侧端面上，外摩擦盘与内摩擦盘之间存在初始间隙；所述的作动机构安装在基座中并通过顶紧螺母轴向固定。

进一步改进，所述的基座的底部设有用于与地面固定的地脚螺钉孔，内部设有通孔，基座的两侧通过轴向变形体连接有外端面。

进一步改进，所述通孔的中间部分为光孔，一边为用于安装顶紧螺母的螺纹孔。

进一步改进，所述通孔的中间均留有用于连接控制线路的开孔，位于基座上半部分的开孔为直孔，位于基座下半部分的开孔为相贯孔。

进一步改进，所述套筒的两个端面均布有用于固定外摩擦面的螺纹孔，内部设有一圈用于定位轴承的凸缘。

进一步改进，所述的两个内摩擦盘通过螺钉安装在固定支承单元的基座的外端面上。

进一步改进，所述的作动机构由驱动件和设置在驱动件两端的顶块构成，安装在基座的通孔中并通过顶紧螺母轴向固定，顶紧螺母安装在通孔与外端面相交段的螺纹孔中。

进一步改进，所述弹性垫圈由金属橡胶、粘弹性橡胶或橡胶-硅油材料制成，其界面形状为“凸”字型，内径相等，中间外径大，两边外径小。

进一步改进，所述的驱动件为压电陶瓷驱动件、电磁铁驱动件、液压进动机构中的一种。

本发明的有益效果在于：