[发明专利]智能可倾瓦静压气体轴承其及刚度阻尼特性动态调节方法

说明书

智能可倾瓦静压气体轴承，包括轴承座、可倾瓦组件、多孔质石墨块和波纹导气管，可倾瓦组件沿轴承座周向均匀设置，可倾瓦组件包括贴合定位在轴承座内壁上的支撑瓦块、位于支撑瓦块径向内则的可倾瓦块、沿径向连接支撑瓦块与可倾瓦块的柔性阻尼件和由外部控制系统控制形成径向伸缩变形的压电陶瓷感应调节件，多孔质石墨块装在可倾瓦块内端，压电陶瓷感应调节件夹装在可倾瓦块和支撑瓦块之间并与外部控制系统信号传输连接，波纹导气管沿径向穿过轴承座、支撑瓦块和压电陶瓷感应调节件并与可倾瓦块联通。本发明实现对轴承刚度阻尼特性的动态调节，形成对轴承的智能控制。本发明还提供一种智能可倾瓦静压气体轴承的刚度阻尼特性动态调节方法。

技术领域

本发明涉及一种智能可倾瓦静压气体轴承其及刚度阻尼特性动态调节方法，属于静压气体轴承技术领域。

背景技术

多孔质可倾瓦气体轴承是在可倾瓦的金属表面粘贴了多孔质，多孔质可倾瓦气体轴承能够把多孔质静压气体轴承的优势与可倾瓦轴承的稳定性相结合，在承载力、阻尼和刚度等方面都具有良好的特性，且具有无污染、低磨损和高速度等特点，所以越来越多的被应用高速旋转机械中。对于多孔质可倾瓦气体轴承，外部加压气体通过外部进气口进入轴承基座，从多孔质流出后在轴承和转子之间形成气膜，用来支承转子系统，实现轴承和转子间的无接触悬浮，多孔质材料为静压轴承的气体节流器。由于在转子高速运转时气膜层的气体泄露率增大，造成轴承的阻尼减小，在高速运行时容易发生次同步振动，造成轴承的不稳定运行，这会导致整个轴承—转子系统的运行稳定性不佳。

为有效提高轴承的阻尼，采取的有效措施是在轴承上安装挤压油膜阻尼器，但挤压油膜阻尼器在工作时依然会有其内液压油泄露的问题产生，进而造成环境污染。为有效提高轴承的阻尼并避免环境污染，CN114483789A《一种基于电磁阻尼器的多孔质可倾瓦气体》的专利文献中公开了一种基于电磁阻尼器的多孔质可倾瓦气体轴承，主要由轴承基座、电磁阻尼器、可倾瓦片和多孔质组成，所述可倾瓦片与所述轴承基座围成同心的环状结构，所述轴承基座与可倾瓦片之间安装有电磁阻尼器，所述可倾瓦片沿轴向的外端面上设有外部进气口，所述可倾瓦片远离轴承基座的一侧设有均压槽结构，所述均压槽内安装有多孔质，所述均压槽底部设有与外部进气口相连通的多孔质供气孔。此方案中通过电磁阻尼器的设置可以提高轴承整体阻尼。但可倾瓦静压气体轴承还存在，以下缺陷：

1.由于转子的转速复杂多变，轴承的振动频率和振动幅值不稳定，但轴承刚度阻尼特性不能适应性调整，使轴承-转子系统稳定运行的转速范围较窄，转速多变会带来稳定性的下降。

2.进气管与可倾瓦结构的侧边连接，通气效率不高，容易引起漏气，而且供气孔在瓦块侧边，会在一定程度上限制瓦块的自由转动。

3.由于轴承采用了分段式的可倾瓦轴承结构，轴承在安装过程中，不能根据转子的尺寸和承载需求，调节可倾瓦结构的径向位置。

发明内容

本发明提供的智能可倾瓦静压气体轴承，实现对轴承刚度阻尼特性的动态调节，从而改变轴承-转子系统的临界频率，拓宽轴承-转子系统稳定运行的转速范围，提高轴承的承载能力，利用压电陶瓷感应调节件与外部控制系统的信号传输连接，形成对轴承的智能控制，提高转子转速复杂多变的轴承-转子系统的稳定性。本发明还提供一种智能可倾瓦静压气体轴承的刚度阻尼特性动态调节方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

智能可倾瓦静压气体轴承，包括轴承座、装在轴承座内的可倾瓦组件、装在可倾瓦组件上且呈圆弧形状的多孔质石墨块和将气体导入至多孔质石墨块上的波纹导气管，可倾瓦组件沿轴承座周向均匀设置，其特征在于：所述的可倾瓦组件包括贴合定位在轴承座内壁上的支撑瓦块、位于支撑瓦块径向内则的可倾瓦块、沿径向连接支撑瓦块与可倾瓦块的柔性阻尼件和由外部控制系统控制形成径向伸缩变形的压电陶瓷感应调节件，多孔质石墨块装在可倾瓦块内端，压电陶瓷感应调节件夹装在可倾瓦块和支撑瓦块之间并与外部控制系统信号传输连接，波纹导气管沿径向穿过轴承座、支撑瓦块和压电陶瓷感应调节件并与可倾瓦块联通。