旋转机械转子的压电式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种旋转机械转子的压电式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器，包括弹性支承、动摩擦片、动摩擦片支架、静摩擦片、力传感器、静摩擦片支架、固定板、轴向分瓣蝶形弹簧。动摩擦片安装在弹性支承动摩擦片支架上，构成动摩擦组件。静摩擦片及力传感器固定在静摩擦片支架上，构成静摩擦组件。动摩擦组件与静摩擦组件之间形成摩擦副。静摩擦片支架与固定板之间设置有带压电执行器的轴向分瓣蝶形弹簧。通过压电执行器改变摩擦副上的正压力，进而控制摩擦力，以实现对旋转机械转子系统振动及稳定性的主动控制。由于干摩擦阻尼器上的摩擦力可以通过压电执行器实时精确控制，因此在旋转机械转子系统的振动主动控制中有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
旋转机械转子的压电式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器
本技术涉及旋转机械领域，尤其涉及一种旋转机械转子支承结构的压电式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器。
技术介绍
随着工业4.0的到来，现代工业技术中大多数旋转机械的转子已经朝着柔性结构的方向在发展。柔性转子的工作转速一般在一阶或几阶临界转速以上。传统的弹性支承由于结构简单易于实现等特点使得其在柔性转子过临界振动抑制中得到了广泛应用。但是一般的弹性支承，特别是采用滚动轴承的弹性支承，支承所能够为转子系统提供的阻尼非常小，不能够满足转子系统对阻尼的要求。因此，需要在弹支支承上增加附加的阻尼器来有效地缓解单纯的弹性支承所面临的问题。挤压油膜阻尼器、金属橡胶阻尼器等都是增加外部阻尼的主要方法，但这些方法对工艺制造和结构设计的精确性和可靠性都提出了很高的要求，否则在复杂的实际工况中不但不能最大程度地抑制转子振动，严重的非线性特性可引发复杂的非线性响应，最终导致弹性支承抑振作用失效。在专利“一种抑制带弹性支承转子系统振动的方法及装置”(ZL200410073346.0)所提到的装置结构中，由于转子静止时存在一个很大的摩擦力，导致系统出现复杂的非线性特征。而且该专利中的阻尼机构属于被动控制而非主动控制，不能实时根据转子运动状态调节摩擦力的大小。在专利“一种弹支干摩擦阻尼器电控装置”(ZL200710017593.2)所提的装置中，虽然对摩擦力可以进行调节，但单面产生的摩擦力部件不够大，阻尼器的抑振效果有限，而且在弹性支承上施加很大的轴向压力，导致弹性支承失稳；特别是摩擦副上的摩擦力不仅与正压力有关，而且还与摩擦副上的摩擦系数有关。而摩擦系数受摩擦副的工作温度和工作条件等的影响，所以仅仅通过控制摩擦副上的正压力无法对摩擦力进行准确控制。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的干摩擦阻尼器结构复杂、干摩擦力的调节范围小、干摩擦力难以精确控制等的不足，本技术提出了一种旋转机械转子支承结构的压电式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器。本技术所采取的技术方案是在旋转机械转子弹性支承上安装一个动力特性可控的压电式自平衡干摩擦阻尼器，通过压电执行器改变摩擦阻尼器中摩擦副上的摩擦力，为转子系统引入可控的外阻尼，实现对转子系统振动及稳定性的主动控制。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种旋转机械转子支承结构的压电式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器，包括轴承座、转轴、轴承、弹性支承、左右动摩擦片、动摩擦片支架、左右静摩擦片、左右力传感器、左右静摩擦片支架、左右轴向碟形分瓣弹簧、轴向预压弹簧、固定球和阻尼器外壳；左右动摩擦片与动摩擦片支架构成动摩擦组件，左右静摩擦片、左右力传感器和左右静摩擦片支架构成左右两个静摩擦组件。所述的左右动摩擦片分别固定在动摩擦支架的两侧，动摩擦片支架可以是弹性支承的一部分，也可以为固定在弹性支承一端的零件，弹性支承的内圆面通过轴承与转轴相连，弹性支承的另一端通过弹性支承支架固定在轴承座上。所述的左右静摩擦组件为对称结构，静摩擦片固定在力传感器上，力传感器固定在静摩擦片支架的内侧，静摩擦片高出静摩擦片支架，静摩擦片及力传感器与静摩擦片支架之间保留有一定的间隙；静摩擦片支架与阻尼器外壳中的外定位球配合，完成径向和周向定位。所述的轴向预压弹簧安装在两个静摩擦片支架之间、动摩擦片支架的外侧；轴向预压弹簧的两端用左右两个静摩擦片支架上的定位面固定或用轴向预压弹簧外表面与阻尼器外壳中的定位球配件完成径向和周向定位。所述轴向预压弹簧与左右两个静摩擦片支架上的定位面滑动连接。所述的左右轴向碟形分瓣弹簧分别安装在左右静摩擦片支架和左右固定板之间，一端固定在左右固定板上，另一端与左右静摩擦片支架滑动连接。所述的轴向碟形分瓣弹簧的每一瓣上设置了压电执行器，通过控制压电执行器上的电压来改变动摩擦片与静摩擦片之间摩擦副上正压力的大小，进而控制干摩擦力，实现对旋转机械转子系统振动及稳定性的主动控制。所述的压电执行器可以在每一瓣的一面布置，也可以在两面布置。所述的左右固定板，内部固定轴向碟形分瓣弹簧，外部与阻尼器外壳通过螺栓连接，外部与阻尼器外壳之间垫有弹性垫片，通过调整螺栓上的预压力，实现对左右固定板位置的调整。所述的左右动摩擦片、左右静摩擦组件、左右轴向碟形分瓣弹簧、轴向预压弹簧都为对称结构，左右静摩擦组件、轴向预压弹簧都是通过摩擦阻尼很小的定位球进行的周向和径向限位，运动部件可以在轴向灵活运动，所述的干摩擦阻尼器具有自平衡功能，左右摩擦副上形成的正压力大小相等方向相反，整个干摩擦阻尼器对弹性支承不产生轴向力。本技术的主要工作方式为：当需要通过改变弹性支承的阻尼对转子系统的振动及稳定性进行主动控制时，首先根据所需要的干摩擦力的大小确定需要在左右两侧的轴向碟形分瓣弹簧上的压电执行器上施加的电压，在控制电压的作用下，左右两侧的轴向碟形分瓣弹簧在左右静摩擦片支架上产生轴向的作用力，左右静摩擦组件向动摩擦组件靠近，在两个摩擦副上产生正压力，进而形成干摩擦力，以实现对旋转机械转子系统振动及稳定性的控制。由于摩擦副上的干摩擦力可以通过压电执行器上的电压进行实时控制，因此可以实现对转子系统的振动及稳定性进行主动控制。所述的压电式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器的工作方式有两种，一种是在压电执行器不工作的状态下，通过调整左右固定板的位置，使左右两侧的轴向碟形分瓣弹簧与轴向预压弹簧都处于受压状态，但摩擦副上不产生明显的正压力，然后通过左右两侧的轴向碟形分瓣弹簧上的压电执行器给摩擦副上施加正压力，产生需要的干摩擦力。另一种是在压电执行器不工作的状态下，通过调整左右固定板的位置，使左右两侧的轴向碟形分瓣弹簧与轴向预压弹簧不仅都处于受压状态，而且在摩擦副上产生一定的正压力，然后通过左右两侧的轴向碟形分瓣弹簧上的压电执行器改变摩擦副上正压力的大小，从而控制干摩擦力。相对于现有技术，本技术的有益效果主要体现在下列几个方面:1)运动部件均采用滚动支承，结构简单，轴向运动灵活，响应速度快，能满足高速旋转机械转子系统振动及稳定性主动控制的要求；2)通过在线调整压电执行器上的电压，直接对摩擦力进行精确控制，避免了通过控制摩擦副上的正压力来实现摩擦力控制过程中，摩擦面上的温度、工作状态等的变化导致的摩擦系数变化对摩擦力控制精度的影响，提高控制精度；3)干摩擦阻尼器阻尼力的控制范围大，结构轴向尺寸小；4)具有自平衡作用，不会在弹性支承上产生附加的轴向力。附图说明图1是一种轴向预压弹簧采用蝶形弹簧的旋转机械转子支承结构的压电式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器结构示意图；图2是一种轴向预压弹簧采用蝶形弹簧的旋转机械转子支承结构的压电式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器的剖面图；图3是轴向碟形弹簧结构及压电执行器的分布示意图；图中：1.转轴；2.弹性支承；3.弹性支承支架；4.轴承座；5.轴承；6.动摩擦片支架；7A.右动摩擦片；7B.左动摩擦片；8A.右静摩擦片；8B.左静摩擦片；9A.右力传感器；9B.左力传感器；10A.右轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转机械转子的压电式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器，其特征在于，包括轴承座、转轴、轴承、弹性支承、左右动摩擦片、动摩擦片支架、左右静摩擦片、左右力传感器、左右静摩擦片支架、左右固定板、左右轴向碟形分瓣弹簧、轴向预压弹簧、定位球和阻尼器外壳；左右动摩擦片与动摩擦片支架构成动摩擦组件，左右静摩擦片、左右力传感器及左右静摩擦片支架分别构成左右两个静摩擦组件。/n

【技术特征摘要】
1.一种旋转机械转子的压电式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器，其特征在于，包括轴承座、转轴、轴承、弹性支承、左右动摩擦片、动摩擦片支架、左右静摩擦片、左右力传感器、左右静摩擦片支架、左右固定板、左右轴向碟形分瓣弹簧、轴向预压弹簧、定位球和阻尼器外壳；左右动摩擦片与动摩擦片支架构成动摩擦组件，左右静摩擦片、左右力传感器及左右静摩擦片支架分别构成左右两个静摩擦组件。


2.如权利要求1所述一种旋转机械转子的压电式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器，其特征在于，所述的左右动摩擦片分别固定在动摩擦片支架的两侧，左右动摩擦片凸出动摩擦片支架，弹性支承的内圆面通过轴承与转轴相连。


3.如权利要求1所述一种旋转机械转子的压电式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器，其特征在于，静摩擦片固定在力传感器上，力传感器固定在静摩擦片支架上，静摩擦片高出静摩擦片支架；左右静摩擦片、左右力传感器的外环与左右静摩擦片支架之间具有间隙，左右两个静摩擦片支架与阻尼器外壳中的定位球配合。


4.如权利要求1所述一种旋转机械转子的压电式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝长生，巩磊，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33