[发明专利]一种可控制转动刚度的多孔质可倾瓦气体推力轴承

说明书

本发明公开了一种可控制转动刚度的多孔质可倾瓦气体推力轴承，属于气体轴承技术领域；包括多孔质块、可倾瓦块、主动控制梁和轴承基座，可倾瓦块设置有多个并在圆周方向上间隔均匀分布，每个可倾瓦块和轴承基座之间均通过两个主动控制梁支撑连接，可倾瓦块的上端面上粘贴连接与其外形轮廓相同的多孔质块；主动控制梁是由整体式支架、连接块、圆柱形压电陶瓷块、紧固块和紧固螺栓组成。本发明通过紧固螺栓和紧固块粗略调节主动控制梁的转动刚度，通过圆柱压电陶瓷块精密调节主动控制梁转动刚度，可倾瓦块连接有两个主动控制梁结构，通过控制每个主动控制梁的刚度来调节可倾瓦块的转动刚度，从而更好的调控轴承的稳定特性，更容易适应外载荷的变化。

技术领域

本发明属于气体推力轴承技术领域，具体涉及一种可控制转动刚度的多孔质可倾瓦气体推力轴承。

背景技术

多孔质节流器作为众多常用气体节流器中的一种，其内部与表面有无数的孔隙使得多孔质材料可以作为一种优秀的节流器，相比于其他节流方式的动静压气体轴承，承载力、刚度以及气膜的均匀性更好。现有的多孔质可倾瓦轴承结构在制造完成之后，其刚度与阻尼是固定值无法进行调节，当冲击外载荷或者转速过高时，转子容易产生振动对轴承本身产生较大的冲击并且还会发生涡动和振荡问题，使转子处于不稳定的状态。

现有的解决方法基本上基于提高轴承阻尼来达到提高转子稳定性的目的；而通过调整轴承刚度从根源上来降低轴承振动的方法却很少，现有的一些带有阻尼器的可倾瓦轴承采用了挤压油膜阻尼器或者一些电磁阻尼器等。使用挤压油膜时需要向内部填充粘性流体，但在工作时不可避免出现油液的外漏造成污染等问题；使用电磁阻尼器可以实现了无油的工作环境，但需要众多的电磁阻尼构件不可避免的增加了成本和设计的复杂程度。

例如申请公告号为CN110686007B、发明名称为基于SMA弹簧的主动变刚度空气轴承的专利，但其对温度较为敏感，受外界温度干扰严重，需要一套完善的控温系统，结构复杂成本高；例如现有文献Active metamaterials with broadband controllablestiffness for tunable band gaps and non-reciprocal wavepropagation.文献中介绍了一种基于压电陶瓷控制梁的转动刚度，但其调节范围有限不能够大幅度调节梁的刚度。此外上述方法的控制方式基本上基于被动控制，仍旧有一定的局限性，其反应程度以及灵敏度限制着上述方法在高精密仪器上的应用。

因此，亟需一种在大范围内进行精密调节的轴承结构设计，用以扩大轴承的使用范围。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术中存在的问题，提供一种可控制转动刚度的多孔质可倾瓦气体推力轴承，采用整体式支架、紧固螺栓、紧固块、圆柱压电陶瓷块和连接块组成主控控制梁系统，利用螺纹连接结构实现轴承转动刚度的粗调即较大幅度调节，同时又结合压电陶瓷片实现轴承转动刚度的微调即小幅度调节，实现了轴承的转动刚度可以在很大范围内进行精密调节，同时简化了具有调控转动刚度能力的轴承结构设计。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种可控制转动刚度的多孔质可倾瓦气体推力轴承，包括多孔质块、可倾瓦块、主动控制梁和轴承基座，所述可倾瓦块设置有多个并在圆周方向上间隔均匀分布，每个可倾瓦块和轴承基座之间均通过两个所述主动控制梁支撑连接，可倾瓦块的上端面上粘贴连接与其外形轮廓相同的所述多孔质块；

所述主动控制梁由整体式支架、紧固螺栓、紧固块、圆柱压电陶瓷块和连接块组成；所述整体式支架为中字型内部中空结构，其轴向的上下两端面中心均设置有螺纹盲孔并通过螺栓固定连接在可倾瓦块与轴承基座之间，整体式支架的径向内侧一端水平设置有盲孔、另一端同轴线设置有与所述紧固螺栓螺纹配合连接的螺纹通孔；所述连接块为圆柱阶梯形，其小径一端紧密配合在所述整体式支架的盲孔内、大径一端的端面内设置有盲孔；所述紧固块为阶梯形，小径为圆柱形其端部配合连接在所述连接块的盲孔内、大径为六边形其端面中部设置有与所述紧固螺栓螺纹配合连接的螺纹盲孔；所述圆柱压电陶瓷块为圆柱套筒结构，其配合套接在紧固块与连接块之间的紧固块的小径圆柱上。