一种主动控制气体可倾瓦轴承制造技术

本发明专利技术公开了一种主动控制气体可倾瓦轴承，包括轴承，还包括与轴承配合的轴颈；所述轴承包括本体、柔性铰链轴瓦、推力半球、压电陶瓷驱动器、螺栓、多孔质材料和盖板；所述柔性铰链轴瓦包含轴瓦体和两个柔性铰链机构；沿所述本体内圆柱面圆周方向开有至少四个铰链腔，铰链腔与所述本体内表面通过通槽相连通；所述铰链腔内放置所述柔性铰链机构；所述本体内进一步开有与每个所述铰链腔相通的圆柱腔，放置压电陶瓷驱动器；所述轴瓦体与所述轴颈之间设有气膜间隙；通过控制所述压电陶瓷驱动器的伸长或缩短带动所述柔性铰链机构沿径向运动，进而控制所述轴瓦体的径向位移和摆角，可以实现对所述气膜间隙的主动控制。述气膜间隙的主动控制。

【技术实现步骤摘要】
一种主动控制气体可倾瓦轴承


[0001]本专利技术涉及气体动静压轴承
，特别是一种主动控制气体可倾瓦轴承。

技术介绍

[0002]气体动静压轴承具有高刚度、高精度、高承载能力和良好的阻尼特性等优点。在外部供气的作用下，轴承与轴颈之间可以保持完全润滑状态。由于非接触的润滑方式，在转子系统的启停阶段，轴承与轴颈之间只存在很小的摩擦，从而延长了轴承的使用寿命。气体动静压轴承广泛应用于高精密机床主轴支承、高精密气浮平台、医疗设备中的电子计算机断层扫描机和精密测量仪器等设备。
[0003]气体动静压可倾瓦轴承的轴瓦一般是由3
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5块瓦块组成，瓦块呈弧形，瓦块可以绕其支点转动。能够随着转速、载荷以及轴承温度的变化而发生自由摆动，从而使瓦片自动调整到形成气膜的最佳位置。每个瓦块作用到轴颈上的气膜压力总是通向轴颈中心，消除了导致轴颈涡动的力源，以此来保证轴承获得较好的稳定性。除此之外，可倾瓦轴承还具有较大的承载能力、摩擦功耗少以及允许承受各个方向的径向载荷等方面的优点。可用于多种不同需求的工况，应用前景广阔。
[0004]在传统可倾瓦轴承中，轴瓦与轴颈之间建立起气膜间隙之后，轴瓦根据实时的工作情况，自主转动一定的角度，使得轴瓦转角与轴颈之间通过气膜压力达到动态平衡。然而，气膜厚度根据负载变化而被动变化，处于被动工作状态，这样无法保证可倾瓦轴承保持在最佳工作状态。本专利技术通过压电陶瓷驱动器主动控制轴瓦的径向位移和摆角，即主动控制气膜间隙，实现了对轴瓦与轴颈之间气膜动压力的主动控制，从而保证可倾瓦轴承保持在最佳工作状态，可以应用于提高轴颈回转精度、抑制轴颈振动、主动控制轴心轨迹等场合。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种应用于提高轴颈回转精度、抑制轴颈振动和主动控制轴心轨迹等场合的主动控制气体可倾瓦轴承。
[0006]实现上述目的本专利技术的技术方案为，一种主动控制气体可倾瓦轴承，包括轴承，还包括与轴承配合的轴颈；所述轴承包括本体、柔性铰链轴瓦、推力半球、压电陶瓷驱动器、螺栓、多孔质材料和盖板；其中，所述柔性铰链轴瓦包含轴瓦体和两个柔性铰链机构；所述本体呈圆柱形，沿所述本体内圆柱面圆周方向开有至少四个铰链腔，铰链腔与所述本体内表面通过通槽相连通；所述铰链腔内放置所述柔性铰链机构；所述本体内进一步开有与每个所述铰链腔相通、均匀布置的圆柱腔，圆柱腔内设置所述压电陶瓷驱动器；压电陶瓷驱动器与所述柔性铰链机构之间通过设置所述推力半球相连接；所述轴瓦体与所述轴颈之间设有气膜间隙；通过控制所述压电陶瓷驱动器的伸长或缩短带动所述柔性铰链机构沿径向运动，进而控制所述轴瓦体的径向位移和摆角，可以实现对所述气膜间隙的主动控制。
[0007]进一步的，所述柔性铰链机构包含移动平台、柔性铰链A、柔性铰链B、柔性铰链C和
两个固定端；其中，两个固定端用于将所述柔性铰链机构固定于所述铰链腔内，移动平台与两个固定端之间通过柔性铰链A和柔性铰链B相连接，柔性铰链的变形刚度极低，移动平台在所述推力半球的推动下可产生绕柔性铰链A和柔性铰链B的径向移动；柔性铰链C用于将移动平台连接于所述轴瓦体的轴瓦背面；所述轴瓦体可绕柔性铰链C转动；通过所述压电陶瓷驱动器的伸长或缩短带动所述柔性铰链机构的移动平台沿径向运动，实现控制所述轴瓦体径向位移和摆角的作用。
[0008]进一步的，所述轴瓦体包含圆弧本体、多孔材料腔、气压腔和凸台；在圆弧本体的内圆弧面上开有多孔材料腔，多孔材料腔内进一步开有气压腔，气压腔内设置凸台；多孔材料腔内放置所述多孔质材料；所述多孔材料腔的下表面与凸台的上表面处于同一假想圆柱面上，作为所述多孔质材料的粘接面，装配时，将所述多孔质材料的底面粘接于所述多孔材料腔的下表面和凸台的上表面上。
[0009]更进一步的，所述本体的外圆柱面上与所述圆柱腔相对应的位置上开有径向螺纹孔A，螺纹孔A内设有所述螺栓，通过拆卸所述螺栓可以更换所述压电陶瓷驱动器。
[0010]更进一步的，所述轴瓦体的端面上开有进气孔，用于向所述气压腔供气。
[0011]更进一步的，所述本体端面上设置多个螺纹孔B，所述盖板上设有多个螺纹孔C，两个所述盖板通过螺纹孔B和螺纹孔C分别安装在所述本体的两个端面上。
[0012]传统气体可倾瓦轴承中，在轴瓦与轴颈之间建立起气膜间隙之后，轴瓦根据实时的工作情况，自主转动一定的角度，使得轴瓦转角与轴颈之间通过气膜压力达到动态平衡。然而，气膜厚度根据负载的变动而被动变化，处于被动工作状态，这样无法保证可倾瓦轴承保持在最佳工作状态。利用本专利技术的技术方案制作的一种主动控制气体可倾瓦轴承，其有益效果是：通过压电陶瓷驱动器的伸长和缩短，作用于推力半球，推动柔性铰链机构产生径向移动，进一步带动轴瓦产生径向运动及摆动，实现对轴瓦径向位移和摆角的主动控制，即实现了对气膜间隙的主动控制，可以控制轴颈转动过程中气膜动压力的大小。在气膜间隙减小的位置，气膜动压力增大，对轴颈的局部支撑力增大；在气膜间隙增大的位置，气膜动压力减小，对轴颈的局部支撑力减小。多个柔性铰链轴瓦的协同配合，可以实现对轴颈所受压力、刚度、阻尼的控制，应用于保持可倾瓦轴承的最佳工作状态、提高轴颈回转精度、抑制轴颈振动和主动控制轴心轨迹等场合。此外，通过设置柔性铰链，利用柔性铰链无机械摩擦、无间隙、运动灵敏度高的特点，可以进一步提高主动控制气膜间隙的灵敏度。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的主动控制气体可倾瓦轴承的结构示意图；
[0014]图2为本专利技术的主动控制气体可倾瓦轴承的横向剖视图；
[0015]图3为本专利技术的本体的横向剖视图；
[0016]图4为本专利技术的本体的轴向视图；
[0017]图5为本专利技术的柔性铰链轴瓦的横向剖视图；
[0018]图6为本专利技术的柔性铰链轴瓦的结构示意图；
[0019]图7为本专利技术的多孔质材料的结构示意图；
[0020]图8为本专利技术的端盖的结构示意图。
[0021]以上各图中，
[0022]1、轴承；
[0023]11、本体；111、铰链腔；112、通槽；113、圆柱腔；114、螺纹孔A；115、螺纹孔B；
[0024]12、柔性铰链轴瓦；121、轴瓦体；1211、圆弧本体；1212、多孔材料腔；1213、气压腔；1214、凸台；1215、下表面；1216、上表面；1217、轴瓦背面；1218、进气孔；
[0025]122、柔性铰链机构；1221、移动平台；1222、固定端；1223、柔性铰链A；1224、柔性铰链B；1225、柔性铰链C；
[0026]13、推力半球；14、压电陶瓷驱动器；15、螺栓；
[0027]16、多孔质材料；161、底面；
[0028]17、盖板；171、螺纹孔C；18、气膜间隙；
[0029]2、轴颈。
具体实施方式
[0030]为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动控制气体可倾瓦轴承，包括轴承(1)，其特征在于，还包括与轴承(1)配合的轴颈(2)，所述轴承(1)包括本体(11)、柔性铰链轴瓦(12)、推力半球(13)、压电陶瓷驱动器(14)、螺栓(15)、多孔质材料(16)和盖板(17)；所述柔性铰链轴瓦(12)包含轴瓦体(121)和两个柔性铰链机构(122)；所述本体(11)呈圆柱形，沿所述本体(11)内圆柱面圆周方向开有至少四个铰链腔(111)，铰链腔(111)与本体(11)内表面通过通槽(112)相连通；铰链腔(111)内放置所述柔性铰链机构(122)；所述本体(11)内进一步开有与每个所述铰链腔(111)相通、均匀布置的圆柱腔(113)，圆柱腔(113)内设置所述压电陶瓷驱动器(14)；所述压电陶瓷驱动器(14)与所述柔性铰链机构(122)之间通过设置所述推力半球(13)相连接；所述轴瓦体(121)与所述轴颈(2)之间设有气膜间隙(18)；通过控制所述压电陶瓷驱动器(14)的伸长或缩短带动所述柔性铰链机构(122)沿径向运动，进而控制所述轴瓦体(121)的径向位移和摆角，可以实现对所述气膜间隙(18)的主动控制。2.根据权利要求1所述的一种主动控制气体可倾瓦轴承，其特征在于，所述柔性铰链机构(122)包含移动平台(1221)、柔性铰链A(1223)、柔性铰链B(1224)、柔性铰链C(1225)和两个固定端(1222)；其中，两个固定端(1222)用于将柔性铰链机构(122)固定于所述铰链腔(111)内，移动平台(1221)与两个固定端(1222)之间通过柔性铰链A(1223)和柔性铰链B(1224)相连接，柔性铰链的变形刚度极低，移动平台(1223)在所述推力半球(13)的推动下可产生绕柔性铰链A(1223)和柔性铰链B(1224)的径向移动；柔性铰链C(1225)用于将移动平台(1221)连接于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永涛，史伟杰，杨泽，胡宇超，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：