[发明专利]智能动压轴承

说明书

提供了一种智能动压轴承，该轴承的控制系统包括传感器和控制单元，传感器监测轴承本体或由轴承本体支撑的转子的至少一个运行参数并将监测到的运行参数发送给控制单元，该至少一个运行参数至少表征转子的转速，或者至少表征轴承本体或转子的运行载荷。在转子的转速小于预定速度，或者轴承本体或转子的运行载荷大于预定载荷时，供液系统向轴承本体供给润滑液体，以使智能动压轴承作为液体动压轴承工作。在转子的转速大于或等于预定速度，并且轴承本体或转子的运行载荷小于或等于预定载荷时，供液系统停止向轴承本体供给润滑液体，以使智能动压轴承作为气体动压轴承工作。该智能动压轴承兼具气体动压轴承和液体动压轴承的优点。

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，具体涉及一种智能动压轴承。

背景技术

动压轴承是一种以动压流体为润滑介质的滑动轴承，主要分为液体动压轴承和气体动压轴承。由于摩擦阻力小、承载能力强且结构简单，动压轴承在工业中有着广泛的应用。

液体动压轴承以液体(例如润滑油)作为润滑剂，承载能力较强。然而当轴颈线速度增加时，轴承的摩擦损失逐步增大，增加功耗的同时使得润滑剂的散热问题十分突出。现阶段典型的液体动压轴承运行时的轴颈线速度通常不超过60m/s，制约着液体动压轴承在高转速范围的应用。

气体动压轴承采用环境空气作为润滑剂，由于气体粘度约为液体粘度的千分之一，因此轴承摩擦损失极小。气体动压轴承已经在飞机空气循环系统、辅助动力系统和透平膨胀机等高速旋转机械中得到了应用，运行时轴颈最高线速度可达240m/s以上。然而气体动压轴承需要转子(即，转轴)转速达到一定限值才能产生动压气膜，通常转子起飞线速度大于20m/s，在转子起停阶段，轴颈与轴承直接接触从而带来磨损；此外，轴承运行过程中稳定性相对较差，容易出现涡动和干摩擦等失稳现象，失稳后设备不得不降低速度甚至紧急停机，严重干扰了系统的稳定工作。

为提高气体动压轴承的稳定性和可靠性，人们提出了箔片、压缩弹簧、金属丝网、鼓包、箔片-金属丝网混合等支撑结构形式，一定程度上改善了轴承的性能，然而上述结构没有从本质上克服气体润滑的缺点，效果有限。

发明内容

本发明的目的是提出一种适用于高速旋转机械的动压轴承，其兼具气体动压轴承和液体动压轴承的优点。

为此，本发明可以采用下述方案。

一种智能动压轴承，其包括：

轴承本体；

供液系统，其用于向所述轴承本体供给润滑液体；以及

控制系统，其用于控制所述供液系统的工作状态，从而控制所述轴承本体的工作状态，

所述控制系统包括传感器和控制单元，所述传感器监测所述轴承本体或由所述轴承本体支撑的转子的至少一个运行参数并将监测到的运行参数发送给所述控制单元，所述至少一个运行参数至少表征所述转子的转速，或者所述至少一个运行参数至少表征所述轴承本体或所述转子的运行载荷，所述控制单元用于经由所述供液系统控制所述轴承本体的工作状态，使得：

在所述转子的转速小于预定速度，或者所述轴承本体或所述转子的运行载荷大于预定载荷时，所述供液系统向所述轴承本体供给润滑液体，以使所述智能动压轴承作为液体动压轴承工作，

在所述转子的转速大于或等于所述预定速度，并且所述轴承本体或所述转子的运行载荷小于或等于所述预定载荷时，所述供液系统停止向所述轴承本体供给润滑液体，以使所述智能动压轴承作为气体动压轴承工作。

在至少一个实施方式中，所述供液系统包括：

泵，其用于将润滑液体经由管路供给到所述轴承本体；以及

压力传感器，其用于监测所述管路中的润滑液体的压力。