[发明专利]一种超临界轴系振动抑制装置

说明书

本发明提供了一种超临界轴系振动抑制装置，涉及振动抑制技术领域，包括基座和外框架，外框架与基座固定连接，外框架垂直于轴系的方向为敞口结构，外框架内部的每个壁面上均固定连接有压紧机构；压紧机构上连接有板簧，板簧平行于压紧机构与外框架的连接面，板簧的第一端与压紧机构固定连接；板簧围合的区域内悬置有导向套，导向套与每一个板簧的第二端接触；导向套内连接有阻尼环，轴系设置在阻尼环内。本发明采用层叠式板簧、浮动式的阻尼环设计，使减振装置具有非线性刚度特性，实现良好的振动抑制，并避免了轴系与减振装置的剧烈碰摩。

技术领域

本发明涉及振动抑制技术领域，具体地，涉及一种超临界轴系振动抑制装置。

背景技术

采用超临界设计的轴系可以满足旋转机械高速、高功重比和低能耗等设计要求，在航空传动系统、大型汽轮机组和舰船燃气轮机等旋转机械中具有广泛应用。然而，在旋转机械振动/加速或者减速/停车过程中，轴系要越过临界转速。临界转速下，转子系统发生共振，轴心轨迹幅值急剧增大，容易引起轴系与静止部件发生碰摩，可能导致部件损坏。此外，高速旋转机械存在油膜力、连接界面内摩擦等强非线性激励源，在转子系统一定的运行条件下，当转速达到一定值，可能导致轴系运动失稳，振动幅值突然增大，严重时将危及设备安全，甚至导致轴系损害而引发严重事故。因此，需要寻求有效的超临界轴系振动抑制方法，以保证超临界轴系的服役性能和可靠性。

针对以上需求，国内外对于超临界轴系进行振动抑制的主要措施有：优化转子临界转速设计、提高转子动平衡精度、改善转子加工和装配精度、或者采用一些振动抑制装置。目前超临界轴系应用的主要抑振装置为阻尼环限幅结构等被动装置和电磁轴承等主动装置。阻尼环限幅结构与转子之间通常留有较大径向间隙以限制轴系振幅增长。然而，实际应用中，转子振幅达到阻尼环间隙时，轴系往往已经出现失稳故障甚至部件失效，这意味着阻尼环对轴系失稳控制效果不明显。主动式减振装置可根据轴系振动情况实时调控，且抑振带宽大、控制精度高，但设计成本和技术难度相对较高，且机构复杂，并且需要稳定能源供给，使其实际应用性降低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种超临界轴系振动抑制装置，对轴系振动进行抑振，并避免轴系与减振装置的剧烈碰摩。

根据本发明提供的一种超临界轴系振动抑制装置，包括基座和外框架，所述外框架与所述基座固定连接，其特征在于，所述外框架垂直于轴系的方向为敞口结构，所述外框架内部的每个壁面上均固定连接有压紧机构；所述压紧机构上连接有板簧，所述板簧平行于所述压紧机构与所述外框架的连接面，所述板簧的第一端与所述压紧机构固定连接；所述板簧围合的区域内悬置有导向套，所述导向套与每一个所述板簧的第二端接触；所述导向套内连接有阻尼环，轴系设置在所述阻尼环内。

进一步地，所述外框架沿垂向中心线剖分成上下两部分，所述外框架的上下两部分间通过贯穿螺钉连接。

进一步地，所述导向套沿径向中心线剖分成对称的半环体，所述半环体的外半圆周面上设置有槽孔，所述半环体的对接面处分别设置有与槽孔相同的螺纹孔，所述半环体通过贯穿螺钉连接。

进一步地，所述导向套的内表面沿轴向方向设有T型环槽，每组所述T型环槽内安装有所述阻尼环。

进一步地，所述阻尼环包括柔性刷丝束、前耐磨阻尼板、后耐磨阻尼板；所述前耐磨阻尼板和所述后耐磨阻尼板的高度相同，所述柔性刷丝束压紧夹持于所述前耐磨阻尼板和所述后耐磨阻尼板之间，所述前耐磨阻尼板、所述柔性刷丝束和所述后耐磨阻尼板焊接形成所述阻尼环。

进一步地，所述柔性刷丝束为钴基合金细刷丝，所述柔性刷丝束采用叉排管束排列方式，所述柔性刷丝束在周向平面内与所述导向套的径向呈40°-50°倾角。

进一步地，所述板簧为层叠式结构，所述板簧的材料为聚氨酯基复合板。

进一步地，所述板簧的各层伸出长度由所述导向套侧向所述压紧机构侧逐渐变短。