一種利用超聲振動抑制小型旋轉機械轉子系統振動的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及科學，特別提供了一種利用超聲振動抑制小型旋轉機械轉子系統振動 的方法。
【背景技術】
[0002] 現有技術中，各類小型高速旋轉機械在國民經濟中廣泛應用，隨著轉靜子間隙越 來越小，其振動所導致設備故障問題越來越突出，由于轉速很高，送些故障會造成嚴重的危 害，不僅影響設備的穩定運行，有些甚至造成災難性的后果。
[0003] 目前抑制振動的方法主要采用動平衡技術，但是動平衡技術有時會失效，并且動 平衡必須在停機的時候進行，無法做到在線的抑制振動；控制振動的方法主要包括電磁方 法、阻尼法、各種調節器等，但是在很多情況下控制振動技術還不完善，如電磁方法不用應 用于非鐵質材料中、磁流變液受溫度影響較大，阻尼器常常會失效，在轉子的超臨界區產生 嚴重的不穩定問題等。
[0004] 因此，人們期望獲得一種技術效果優良的能利用超聲振動抑制小型旋轉機械轉子 振動的方法。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是為了抑制小型旋轉機械轉子系統的振動，W減少設備故障，提高 系統運行穩定性，彌補目前抑制振動技術的不足，本發明提出了一種利用超聲振動引起的 懸浮和減摩效應，產生較大的徑向力和適當的摩擦力作用在振動轉靜子的徑向表面來實現 抑制振動的方法。
[0006] 本發明提供了一種利用超聲振動抑制小型旋轉機械轉子系統振動的方法，其特征 在于：首先確定轉子5振動的最大位置處；使用超聲振子部件5固定在所述轉子系統上；針 對不同情況或者振動的不同階段分別使用下述方法具體處理：
[0007] ①當振動的轉子5與靜子未接觸時，將超聲振子部件1固定在檢測到的振動最大 位置處，通過微調機構2使超聲振子部件1表面與轉子5表面保持不小于轉子5振幅的間 隙；②當轉子5與靜子由于振動接觸時，將可移動的超聲振子部件1固定在轉子1與靜子接 觸面處的徑向端面上；⑨當轉子系統產生振幅大于轉子5直徑十分之一的較大振動時，開 啟超聲振子系統，超聲振子系統振動產生的擠壓膜徑向力和摩擦力推動轉子5向其軸線即 平衡位置靠近，從而使得轉子的振幅和摩擦系數減小，達到抑制振動的目的。
[0008] 所述利用超聲振動抑制小型旋轉機械轉子系統振動的方法，其特征在于；當轉子 系統的振動較大時，同時采用至少2個超聲振子系統來抑制振動，即將至少2個超聲振子系 統沿圓周方向均布安裝在轉子最大振動位置所在徑向截面的圓周上并將其徑向和周向固 定，至少2個超聲振子系統所產生的徑向力或摩擦力同時作用在轉子5徑向表面，能夠抑制 較大的振動。
[0009] 當振動轉子5與靜子未接觸時，對于未接觸的轉靜子系統，還替換使用下述方法 抑制小型旋轉機械轉子系統振動：
[0010] 利用微調機構調整超聲振子與轉子5表面的間隙大小，如式1所示，間隙h。越小， 擠壓膜承載力W越大，抑制轉子5振動的效果越好；
[0011]
(!)。
[0012] 所述利用超聲振動抑制小型旋轉機械轉子系統振動的方法所使用的安裝在轉子5 上的超聲振動抑制振動裝置構成如下；超聲振子部件1、微調機構2、密封殼體3、偏必塊4 ; 其中；微調機構2和超聲振子部件1布置在轉子5上且能夠沿其軸向位置可調；微調機構2 布置在轉子5和超聲振子部件1之間；偏必塊4布置在轉子5上且其重必偏離轉子5的旋 轉軸線，超聲振子部件1、微調機構2、偏必塊4都布置在密封殼體3內。
[0013]圖8中：密封殼體3是如圖1中所述的"將轉子系統與超聲振子部件1系統密封" 封裝在內的一個箱體；偏必塊4是如圖1中所述的在轉子5上設置的一個偏必配重結構件， 其作用原理是作為輔助的反向配重形成反向振源W便消弱振動；系統振動時轉子的振幅 hi和h2由傳感器測量。
[0014] 本發明是通過W下技術方案來實現的：
[0015] 首先建立轉子系統的模型，利用信號處理技術和模型計算方法得到系統的動力學 特性，分析得到轉子5振動的最大位置處；當振動轉子5與靜子未接觸時，將可移動的超聲 振子部件1固定在轉子5振動最大位置處，通過微調機構2使得超聲振子部件1表面與轉 子5表面保持一定的間隙，間隙既不能大于轉子5振幅，又不會使超聲振子部件1表面碰到 振動著的轉子5表面，最后將轉子系統與超聲振子部件1系統密封，用來調整環境壓強；當 轉子5與靜子由于振動接觸時，將可移動的超聲振子部件1固定在轉子5與靜子接觸面附 近的徑向端面上并將系統密封。
[0016] 當轉子系統開始工作時，產生較大的振動，此時開啟超聲振子系統；當振動轉子與 靜子未接觸時，利用懸浮效應，超聲振子部件1振動引起小間隙內的擠壓氣膜，超聲擠壓氣 膜產生的徑向力作用在振動的轉子5徑向表面，推動轉子5向其軸線即平衡位置靠近，從而 使得轉子5的振幅減小，達到抑制振動的目的；當轉子5與靜子接觸時，利用減摩效應，超聲 振子部件1的振動在接觸點四周引起擠壓氣膜并作用在振動的轉子5徑向表面，對于輕微 的接觸，擠壓氣膜產生的徑向力會使轉靜子接觸面分開，即推動轉子5向其軸線即平衡位 置靠近，轉子5振動減小，對于嚴重的接觸，即便徑向力無法使接觸面分開，減摩效應也使 轉靜子之間的摩擦系數減小，使嚴重的接觸轉變為輕微的接觸，抑制轉子系統的振動。
[0017]當轉子系統的振動較大時，可W同時采用多個超聲振子部件1來抑制振動，即將 多個超聲振子部件1均布安裝在轉子5最大振動位置所在截面的圓周上并將其徑向和周向 固定，送樣多個超聲振子部件1所產生的徑向力或摩擦力同時作用在轉子5徑向表面，能夠 抑制較大的振動；對于未接觸的轉靜子系統，還可W利用微調機構2調整超聲振子部件1與 轉子5表面的間隙大小，根據擠壓膜理論，間隙越小，擠壓膜承載力越大，抑制轉子5振動的 效果越好。
[0018] 本方法能夠解決抑制轉子系統多處振動較大的問題，即在想要抑制振動的多處位 置安裝一個或多個超聲振子部件1，利用超聲振子部件1產生的懸浮和減摩效應同時抑制 轉子5多處的振動。
[0019] 優點及效果；本方法可W在不停機的條件下進行轉子系統振動的抑制，是一種完 全在線抑制振動的方法，大大降低了停機的損失；并同時能夠抑制轉子5的多處振動，有較 高的使用效率；并且由于超聲振動的可控制性，使得本方法的抑制精度非常高，抑制振動效 果顯著，彌補了目前振動抑制領域的不足。
【附圖說明】
[0020] 下面結合附圖及實施方式對本發明作進一步詳細的說明：
[0021] 圖1為本發明超聲振動抑制振動的原理示意圖之結構原理圖；
[0022] 圖2為本發明超聲振動抑制振動的原理示意圖之非接觸局部放大圖；
[0023] 圖3為本發明超聲振動抑制振動的原理示意圖之輕微接觸局部放大圖；
[0024] 圖4為本發明超聲振動抑制振動的原理示意圖之嚴重接觸局部放大圖；
[00巧]圖5為本發明超聲振動抑制振動的原理示意圖之非接觸擠壓膜示意圖；
[0026] 圖6為本發明超聲振動抑制振動的原理示意圖之接觸擠壓膜示意圖；
[0027] 圖7為多超聲振子作用原理示意圖（圖中為3個超聲振子部件1);
[0028] 圖8為本發明抑制轉子多處振動原理示意圖（圖中為3處）。
【具體實施方式】
[0029] 附圖標記含義說明；超聲振子部件1、微調機構3、密封殼體3、偏必塊4、轉子5、支 承件6 ;系統振動時轉子5的振幅hi、轉子5受到擠壓膜徑向力作用后的振幅h2、微調機構 2與轉子5表面的初始間隙h3、由超聲振子產生并作用在轉子表面的擠壓膜徑向力F1和摩 擦力F2、擠壓膜7。
[0030] 一種利用超聲振動抑制小型旋轉機械轉子系統振動的方法，參見附圖1-8,本實施 例是為了抑制小型旋轉機械轉子系統的振動W減少設備故障，提高系統運行穩定性，彌補 目前抑制振動技術的不足而提出的一種利用超聲振動引起的懸浮和減摩效應，產生較大的 徑向力和適當的摩擦力作用在振動轉靜子的徑向表面來實現抑制振動的方法。
[0031] 一種利用超聲振動抑制小型旋轉機械轉子系統振動的方法；首先確定轉子5振動 的最大位置處；使用超聲振子部件5固定在所述轉子系統上；針對不同情況或者振動的不 同階段分別使用下述方法具體處理：
[0032] ①當振動的轉子5與靜子未接觸時，將超聲振子部件1固定在檢測到的振動最大 位置處，通過微調機構2使超聲振子部件1表面與轉子5表面保持不小于轉子5振幅的間 隙；②當轉子5與靜子由于振動接觸時，將可移動的超聲振子部件1固定在轉子1與靜子接 觸面處的徑向端面上；⑨當轉子系統產生振幅大于轉子5直徑十分之一的較大振動時，開 啟超聲振子系統，超聲振子系統振動產生的擠壓膜徑向力和摩擦力推動轉子5向其軸線即 平衡位置靠近，從而使得轉子的振幅和摩擦系數減小，達到抑制振動的目的。
[0033] 所述利用超聲振動抑制小型旋轉機械轉子系統振動的方法，當轉子系統的振動較 大時，同時采用至少2個超聲振子系統來抑制振動，即將至少2個超聲振子