旋转机械转子的电磁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电磁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、静摩擦片支架、力传感器、电磁铁组件。动摩擦片安装在弹性支承的动摩擦片支架上，随弹性支承一起做径向运动。静摩擦片位于动摩擦片的一侧，可沿轴向移动。给电磁铁组件上的线圈施加控制电流，在动摩擦片上产生轴向的吸引力，动摩擦片向静摩擦片靠近，在动摩擦片与静摩擦片形成的摩擦副上产生正压力，进而产生摩擦力，以实现对旋转机械转子系统振动及稳定性的控制。动摩擦片与静摩擦片之间的摩擦力可以通过电磁铁线圈上的控制电流进行实时精确控制，在旋转机械转子系统振动及稳定性主动控制领域有着广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
旋转机械转子的电磁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电磁式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器。
技术介绍
随着各类旋转机械，如航空发动机、燃气轮机、能量回收装置等、向大功率、高速、轻结构方向的发展，转子系统的振动对各种激励因素更为敏感，特别是对于那些工作在一阶或几阶临界临界转速以上的柔性转子系统来讲，转子系统如何能够以较小的振动通过各阶弯曲临界转速是一个非常重要的问题。弹性支承结构由于具有结构简单、能够方便地对转子系统的临界转速进行调节等特点，在许多旋转机械转子的支承结构中得到了广泛应用。但是一般的弹性支承，特别是采用滚动轴承的弹性支承，支承所能为转子系统提供的阻尼非常小，不能满足转子系统对阻尼的要求，所以提出了一系列的弹性阻尼支承结构。传统的弹性阻尼支承结构的动力特性是不可控的，难以满足转子系统在不同工况条件下对支承动力特性的要求，又提出了各种动力特性可控的弹性支承结构，如压电式、电流变/磁流变流体式等结构，但这些结构存在着动力特性复杂、不易在高温环境下工作等问题。在专利“一种航空发动机转子结构动力学的设计方法”(ZL201410146849.X)和“用于测定挤压油膜阻尼器参数影响特性的支承结构”(ZL201610255109.9)中，所提到的挤压油膜阻尼器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有效地抑制转子系统的振动，还会引发复杂的非线性响应，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)及专利“一种弹支干摩擦阻尼器电控装置”(ZL200710017593.2)所提到的装置中，存在的主要问题是：1)由于阻尼器在静止时会存在一个很大的静摩擦力，阻尼器动力特性的非线性导致系统动力学的分析及控制困难；2)在弹性支承上施加很大的轴向压力，可能会导致弹性支承失稳；3)干摩擦力施加结构复杂，占用了较大的轴向长度；4)由于干摩擦力不仅受到正压力影响，还受到摩擦副上摩擦系数的影响，而摩擦系数不仅与摩擦副材料的摩擦特性有关，还与摩擦副上温度和工作条件等因素有关，摩擦系数实际上是时变的，所以仅仅通过控制摩擦副上的正压力无法对摩擦力进行精确控制。
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、摩擦力的调节范围小、摩擦力难于精确控制、不能在高温环境下工作等不足，本技术提出了一种旋转机械转子支承结构的电磁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电磁式自平衡干摩擦阻尼器，通过电磁铁组件改变干摩擦阻尼器中摩擦副上的摩擦力，为转子系统引入可控的阻尼，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电磁式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器，主要包括轴承座、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、左右静摩擦片支架、左右预压力调整板、左右力传感器、电磁铁组件、左右轴向预压蝶形弹簧、左右内定位球、外定位球和阻尼器外壳。左右动摩擦片、动摩擦片支架构成动摩擦组件；左右静摩擦片、左右静摩擦片支架、左右预压力调整板和左右力传感器分别构成左右两个静摩擦组件；所述的电磁铁组件由导磁的电磁铁外环、导磁的电磁铁内环、线圈和非导磁的左右线圈支架组成。所述的左右两个动摩擦片分别固定在动摩擦片支架的两侧，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，弹性支承的内表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。所述的左右两个静摩擦组件为对称结构，左右两个静摩擦片分别固定在左右力传感器上，左右两个力传感器固定在导磁的静摩擦片支架的内侧，静摩擦片、力传感器的外表面与静摩擦片支架内表面之间保留有一定的间隙，静摩擦片高出静摩擦片支架；左右两个静摩擦片支架的外侧固定有预压力调整板，静摩擦片支架外表面与阻尼器外壳中的外定位球配合，完成径向和周向定位。左右预压力调整板与外壳之间均具有弹簧垫片，通过调整弹簧垫片的预紧力，使静态时动静摩擦片接触，并使得左右轴向预压蝶形弹簧处于预压状态，左右两个力传感器输出的正压力及摩擦力为零或为需要的值。所述的左右轴向预压蝶形弹簧位于左右两个静摩擦片支架之间，电磁铁组件的外侧；左右轴向预压蝶形弹簧用左右两个静摩擦片支架上的定位面固定或通过左右轴向预压蝶形弹簧外表面与阻尼器外壳中的外定位球配合完成径向和周向定位。在动静摩擦片接触但正压力及摩擦力为零或为需要的值时，使得左右轴向预压蝶形弹簧应处于预压状态。所述的电磁铁组件由导磁的电磁铁外磁环、导磁的电磁铁内磁环、线圈和非导磁的左右线圈支架组成。电磁铁组件位于左右轴向预压蝶形弹簧的内侧，并通过左右两侧的静摩擦片支架上的左右内定位球紧密配合，完成电磁铁组件的径向和周向定位，电磁铁组件的长度比动摩擦组件上左右两个动摩擦片之间的距离稍小。所述的电磁铁组件中导磁的电磁铁外磁环、电磁铁内磁环及静摩擦片支架形成一个闭环的磁路，在电磁铁组件线圈电流的作用下形成磁场，形成轴向力，使左右两个静摩擦组件向内移动，在左右两个摩擦副上产生随线圈电流变化的正压力，当动摩擦片随弹性支承径向运动时，形成了被线圈电流控制的干摩擦力，从而实现对弹性支承干摩擦阻尼器动力特性的控制。所述的左右动摩擦片、左右静摩擦组件、左右轴向预压蝶形弹簧、电磁铁组件均为对称结构，左右静摩擦组件、左右轴向预压蝶形弹簧、电磁铁组件均是通过摩擦阻尼很小的内定位球进行周向和径向的限位，轴向可以灵活运动，所以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。所述的动摩擦片、静摩擦组件、电磁铁组件等如果采用高温材料制造，则这种干摩擦阻尼器可以在高温环境下工作。本技术的主要工作方式为：当需要通过改变弹性支承结构的阻尼对转子系统的振动及稳定性进行主动控制时，首先根据干摩擦力的大小确定需要在电磁铁组件线圈上施加控制电流，在控制电流的作用下，产生的轴向力使左右两个静摩擦片向对应的动摩擦片靠近，在左右两个摩擦副上产生正压力，进而产生干摩擦力，为转子系统提供必要的阻尼。由于摩擦副上的干摩擦力可以通过电磁铁组件线圈上的电流进行实时控制，因此可以对转子系统的振动及稳定性进行主动控制。且响应速度快、控制精度高，能够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。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)具有自平衡作用，不会在弹性支承上产生附加的轴向力；2)轴向运动部件均采用滚动球支承，具有控制系统结构简单，轴向运动灵活，响应速度快，能够满足高速旋转机械转子系统振动及稳定性控制的要求；3)能够对所需要的摩擦力进行准确控制，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，摩擦副上的摩擦系数受温度及工作条件的影响导致的摩擦力控制不准确的问题，提高了控制精度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转机械转子的电磁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、左右静摩擦片支架、左右预压力调整板、左右力传感器、电磁铁组件、左右轴向预压蝶形弹簧、左右内定位球、外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、左右静摩擦片支架、左右预压力调整板和左右力传感器分别构成左右两个静摩擦组件；所述的电磁铁组件由导磁的电磁铁外磁环、导磁的电磁铁内磁环和线圈和非导磁的左右线圈支架组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种旋转机械转子的电磁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、左右静摩擦片支架、左右预压力调整板、左右力传感器、电磁铁组件、左右轴向预压蝶形弹簧、左右内定位球、外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、左右静摩擦片支架、左右预压力调整板和左右力传感器分别构成左右两个静摩擦组件；所述的电磁铁组件由导磁的电磁铁外磁环、导磁的电磁铁内磁环和线圈和非导磁的左右线圈支架组成。


2.如权利要求1所述一种旋转机械转子的电磁式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器，其特征在于，所述的左右两个动摩擦片分别固定在动摩擦片支架的两侧，动摩擦片凸出动摩擦片支架，弹性支承的内表面通过轴承与转轴相连，所述的动摩擦片为等厚圆环，或者为带有基体结构的扇形或环形结构。


3.如权利要求1所述一种旋转机械转子的电磁式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器，其特征在于，左右两个静摩擦组件分别固定在左右力传感器上，左右两个力传感器分别固定在导磁的左右静摩擦片支架的内侧，左右静摩擦片高出左右静摩擦片支架；左右静摩擦片、力传感器的外表面与左右静摩擦片支架内表面之间具有间隙...

【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