專利名稱：由可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的一種變性能徑向軸承的制作方法
技術領域：
本發明屬于滑動軸承技術領域，涉及一種由可控可傾瓦塊和承載瓦塊協同工作，共同構成的剛度、阻尼系數可變、可識別的徑向軸承。
背景技術：
徑向滑動軸承是旋轉機械中廣泛使用的一種關鍵性部件，是整個機器最易失效且最具影響其機械性能的部件之一，在大型高速輕載或中載運轉條件下，通過將軸承設計為結構可變、性能可控、可測的形式，對改善軸承靜動特性，提高軸承變工況適應能力，提高軸承運行可靠性、提高軸承轉子系統動力穩定性是很有現實意義的。目前用于工程中的徑向滑動軸承類型主要為固定瓦軸承[美國專利US5456535 Journal bearing,專利授權日期1995年10月10日]和可傾瓦軸承[美國專利US5795077 =Tilting Pad Journal bearing，專利授權日期1998 年 8 月 18 日]。近些年國內外在改進可傾瓦軸承結構方面做了較多的研究[JP2005344899-A(F16C-017/03)、US2004032996-A1(F16C-017/00)、US5423613-A(F16C-017/03)、CN1095528C (F16C17/03)]。固定瓦滑動軸承結構簡單、承載能力大、易于加工，因而被廣泛應用，但常用的固定瓦滑動軸承動力穩定性較差、剛度較低。雖然可傾瓦滑動軸承一般動力穩定性較好，但結構復雜、承載能力相對較低。它們存在的共同特點是軸承性能不可控，不能滿足在工況多變下可靠工作的需求。在專利變結構自適應滑動軸承[中國專利99115719. 2:變結構自適應滑動軸承，專利授權日期2002年12月4日]中，提出了一種階梯高度可以隨載荷自動進行隨動變化的變階梯軸承，具有較高的承載能力和穩定性。這種因軸承結構變化所引起的軸承靜動特性的變化是一個突變過程。相對與此，本發明提出了一種剛度、阻尼系數可緩變、可識別的新型變性能軸承。
發明內容
本發明的目的是提出一種由可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的變性能徑向軸承，這種軸承的剛度、阻尼系數可變、可控并且可識別，且具有高承載能力和高穩定性的特點。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是由可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的變性能徑向軸承，包括9塊可控可傾瓦和1塊承載瓦，所述可控可傾瓦塊沿軸向等間隙分布三排，間隙與軸承直徑的比值介于0. 03-0. 04之間，且中間排的中心與承載瓦塊中心對齊；所述可控可傾瓦塊沿周向等夾角分布三列，夾角范圍為10° -45°，中間列可控可傾瓦塊位于豎直方向。所述可控可傾瓦塊包括控制器和可傾瓦塊6，所述可傾瓦塊6與控制器之間為線接觸。所述控制器包括調整螺釘1和柱面支撐塊3，所述調整螺釘1與軸承殼體7之間采用細牙螺紋連接，所述柱面支撐塊4與軸承殼體7之間有止旋鍵5。所述調整螺釘1與柱面支撐塊4之間有控制彈簧3，所述控制彈簧3剛度小于軸承油膜剛度的5%。所述調整螺釘1與控制彈簧3之間有止旋器2，所述止旋器2由推力軸承和推力軸承座組成。本發明由可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的一種變性能徑向軸承，包括9個可控可傾瓦塊和1個承載瓦塊。9個可控可傾瓦塊與轉子之間的油膜間隙的都是分別可調的。通常情況下，只利用軸向兩端的6個可傾瓦塊承載，運行時，如果轉子發生偏斜，可以實時地根據轉子的偏斜情況，通過調整兩端可傾瓦塊的油膜間隙，來矯正轉子的偏斜，使轉子回歸至水平狀態。當油膜剛度大小不能滿足試驗需要時，還可以利用中間排3個可傾瓦塊承載。9個可傾瓦塊為彈支瓦，彈支瓦的油膜間隙可以通過預載力調節。預載力是通過調節調整螺釘1壓縮控制彈簧3產生的，預載力的大小可以通過調整控制彈簧3的壓縮量來實現。可控可傾瓦塊的結構剛度近似為控制彈簧3的剛度，控制彈簧3的剛度小于軸承油膜剛度的5%，可以消除在動特性系數識別時可控可傾瓦塊的結構剛度對于油膜剛度識別的影響。不用控制彈簧而用液壓油也可以對可傾瓦實現預載，從而改變軸承性能，但由于液壓油自身剛度、阻尼系數干擾，因此液壓預載軸承的動特性系數難以被識別，彈簧預載是本發明的特點之一。本發明的有益效果是通過旋轉控制器調整螺釘4改變可傾瓦塊6徑向位置，從而改變軸承動態特性，而且其動特性系數可以被識別；該軸承比普通軸承長，通過控制軸承兩端處可傾瓦徑向位置，可有效防止轉子單軸承支撐時出現轉子傾斜、偏轉現象；組合控制9塊可傾瓦，可模擬各種加載形式，產生如橢圓軸承等類型軸承的承載性能；提高了軸承變工況適應能力以及軸承轉子系統動力穩定性。
圖1為本發明由可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的變性能徑向軸承的可控可傾瓦塊。圖2為本發明由可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的變性能徑向軸承的第一種實施例結構示意圖。圖3為本發明由可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的變性能徑向軸承的第二種實施例結構示意圖。圖中1.調整螺釘2.止旋器3.控制彈簧4.柱面支撐塊5.止旋鍵6.可傾瓦塊7.軸承殼體8.轉子9.承載瓦塊
具體實施例方式參見附圖1，本發明中的可控可傾瓦塊由調整螺釘1、止旋器2、控制彈簧3、柱面支撐塊4、止旋鍵5、可傾瓦塊6和軸承殼體7組成。調整螺釘1與軸承殼體7之間采用細牙螺紋連接，旋轉調整螺釘1可以壓縮控制彈簧3使控制彈簧3產生彈簧變形力，彈簧變形力通過柱面支撐塊4作用到可傾瓦塊6上以改變軸承油膜的動特性，且動特性系數能夠被識別。調整螺釘1在旋轉時有扭矩，需要將該扭轉運動轉化為對控制彈簧的擠壓運動，在調整螺釘1和控制彈簧3之間設置有止旋器2。止旋器2包括推力軸承和推力軸承座。為防止小擾動扭矩引起的柱面支撐塊4旋轉，在柱面支撐塊4與軸承殼體7之間設置有止旋鍵5。柱面支撐塊4與可傾瓦塊6為線接觸；柱面支撐塊4頂端有凸起嵌入可傾瓦塊6的凹槽中，對可傾瓦塊6施加軸向約束；柱面支撐塊4頂端凸起為圓柱面，與可傾瓦塊6凹槽上表面相切。柱面支撐塊4與可傾瓦塊6之間的配合結構，可以確保可傾瓦塊6的靈活偏擺，同時避免接觸部位應力集中。參見附圖2，本發明由可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的變性能徑向軸承的第一種實施例結構示意圖。由可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的變性能徑向軸承由9個可控可傾瓦塊和1個承載瓦塊組成，承載瓦塊設置在軸承底部，可控可傾瓦塊沿轉子軸向分布三排，相鄰兩排之間間隙相等，間隙與軸承直徑的比值介于0. 03-0. 04之間，過中間排可傾瓦塊中心的豎直平面與過承載瓦塊9中心的豎直平面重合；所述可控可傾瓦塊沿轉子周向分布三列，相鄰兩列之間夾角相等，夾角范圍為10-45°，且中間列可控可傾瓦位于豎直方向。可控可傾瓦塊位于轉子上方，轉子下方的瓦塊作為主承載瓦。參見附圖3，本發明由可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的變性能徑向軸承的第二種實施例結構示意圖。由可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的變性能徑向軸承中可控可傾瓦塊的分布與第一種實施例中相同，也為軸向三排，周向三列。與第一種實施例的不同之處在于，可控可傾瓦位于轉子下方，輔助承載瓦塊位于轉子上方，對轉子進行限位。該實施例充分利用了承載可傾瓦自平衡特點，使得軸承變工況適應能力更強。
權利要求
1.由可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的變性能徑向軸承，包括9塊可控可傾瓦和1塊承載瓦，其特征在于所述可控可傾瓦塊沿軸向等間隙分布三排，間隙與軸承直徑的比值介于0. 03-0. 04之間，且中間排的中心與承載瓦塊中心對齊；所述可控可傾瓦塊沿周向等夾角分布三列，夾角范圍為10° -45°，中間列可控可傾瓦塊位于豎直方向。
2.如權利要求1所述由可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的變性能徑向軸承，其特征在于所述可控可傾瓦塊包括控制器和可傾瓦塊(6)，所述可傾瓦塊(6)與控制器之間為線接觸，控制器支撐可傾瓦塊的運動。
3.如權利要求2所述由可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的變性能徑向軸承，其特征在于所述控制器包括調整螺釘(1)和柱面支撐塊G)，所述調整螺釘(1)與軸承殼體(7)之間采用細牙螺紋連接，所述柱面支撐塊(4)與軸承殼體(7)之間有止旋鍵(5)，所述可傾瓦塊與柱面支撐塊線接觸。
4.如權利要求3所述可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的變性能徑向軸承，其特征在于所述調整螺釘(1)與柱面支撐塊(4)之間有控制彈簧(3)，所述控制彈簧剛度小于軸承油膜剛度的5%。
5.如權利要求4所述可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的變性能徑向軸承，其特征在于所述調整螺釘(1)與控制彈簧( 之間有止旋器O)，所述止旋器( 由推力軸承和推力軸承座組成。
6.如權利要求1-5任一項所述可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的變性能徑向軸承，其特征在于可控可傾瓦塊位于轉子上方，轉子下方的瓦塊為主承載瓦。
7.如權利要求1-5任一項所述可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的變性能徑向軸承，其特征在于可控可傾瓦塊位于轉子下方，作為主承載瓦，轉子上方的輔助承載瓦塊對轉子進行限位。
全文摘要
本發明涉及一種由可控可傾瓦塊和承載瓦塊構成的變性能徑向軸承，它由9塊可控可傾瓦和1塊承載瓦構成。所述承載瓦為固定瓦，設置在軸承底部。所述9塊可控可傾瓦沿軸向等間距分布3排，沿周向等夾角分布3列。所述可控可傾瓦塊包括控制器和可傾瓦塊。本發明的有益效果是通過旋轉控制器調整螺釘改變可傾瓦塊徑向位置，從而改變軸承動態特性，而且其動特性系數可以被識別；該軸承比普通軸承長，通過控制兩端處可傾瓦徑向位置，可有效防止轉子單軸承支撐時出現轉子傾斜、偏轉現象；組合控制9塊可傾瓦，可模擬各種加載形式，產生如橢圓軸承等類型軸承的承載性能；提高軸承變工況適應能力以及軸承轉子系統動力穩定性。
文檔編號F16C17/03GK102562783SQ201210007338
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者張在剛, 彭林, 歐陽武, 袁小陽, 鄧謙 申請人:西安交通大學