一种主动控制油膜间隙的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油膜间隙的可倾瓦轴承，所述轴承包括本体、柔性铰链轴瓦、柔性铰链推杆、推力半球、压电陶瓷驱动器、螺栓和盖板；所述柔性铰链轴瓦包含轴瓦和柔性铰链机构A；所述柔性铰链推杆包含推杆机构和柔性铰链机构B；沿本体内圆柱面圆周方向开有至少三个轴瓦腔，每个轴瓦腔内进一步开有铰链腔A和铰链腔B；轴瓦腔内放置轴瓦，铰链腔A内放置柔性铰链机构A，铰链腔B内放置柔性铰链机构B；本体内进一步开有与每个铰链腔A和铰链腔B相通的圆柱腔，放置压电陶瓷驱动器；通过控制压电陶瓷驱动器带动所述柔性铰链机构A和柔性铰链机构B沿径向运动，进而控制轴瓦的径向位移和摆角，可以实现对油膜间隙的主动控制。可以实现对油膜间隙的主动控制。

【技术实现步骤摘要】
一种主动控制油膜间隙的可倾瓦轴承


[0001]本专利技术涉及流体动压轴承
，特别是一种主动控制油膜间隙的可倾瓦轴承。

技术介绍

[0002]可倾瓦轴承的轴瓦一般是由3
‑
5块瓦块组成，瓦块呈弧形，能够随着转速、载荷以及轴承油温的变化而发生自由摆动，从而使瓦片自动调整到形成油楔的最佳位置。每个瓦块作用到轴颈上的油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。
[0003]在传统可倾瓦轴承中，轴瓦与轴颈之间建立起油膜间隙之后，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油膜压力达到动态平衡。然而，油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，即主动控制油膜间隙，实现了对轴瓦与轴颈之间油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

[0004]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油膜间隙的可倾瓦轴承。
[0005]实现上述目的本专利技术的技术方案为，一种主动控制油膜间隙的可倾瓦轴承，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、柔性铰链推杆、推力半球、压电陶瓷驱动器、螺栓和盖板。其中，所述柔性铰链轴瓦包含轴瓦和柔性铰链机构A；所述柔性铰链推杆包含推杆机构和柔性铰链机构B；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三个轴瓦腔，每个轴瓦腔内进一步开有铰链腔A和铰链腔B，铰链腔A和铰链腔B分别与轴瓦腔通过通槽A和通槽B相连通；所述轴瓦腔内放置所述轴瓦，所述铰链腔A内放置所述柔性铰链机构A，所述铰链腔B内放置所述柔性铰链机构B，所述推杆机构顶住所述轴瓦的轴瓦背面；所述本体内进一步开有与每个所述铰链腔A和铰链腔B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；所述压电陶瓷驱动器与所述柔性铰链机构A、柔性铰链机构B之间通过设置推力半球相连接；所述轴瓦与轴颈之间设有油膜间隙；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A和柔性铰链机构B沿径向运动，进而控制所述轴瓦的径向位移和摆角，可以实现对所述油膜间隙的主动控制。
[0006]进一步的，所述柔性铰链机构A包含移动平台A、柔性铰链A、柔性铰链B、柔性铰链C和两个固定端A；其中，两个固定端A用于将柔性铰链机构A固定于所述铰链腔A内，移动平台A与两个固定端A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A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用于连接移动平台A与轴瓦；所述轴瓦可绕柔性铰链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A的移动平台A沿径向运动，实现控制所述轴瓦径向位移的作用。
[0007]进一步的，所述柔性铰链机构B包含移动平台B、柔性铰链D、柔性铰链E和两个固定端B；其中，两个固定端B用于将柔性铰链机构B固定于所述铰链腔B内，移动平台B与两个固定端B之间通过柔性铰链D和柔性铰链E相连接，柔性铰链的变形刚度极低，移动平台B在所述推力半球的推动下可产生绕柔性铰链D和柔性铰链E的径向移动。
[0008]进一步的，所述推杆机构包含推杆和圆弧面，推杆与所述移动平台B相连接，圆弧面置于推杆顶端；装配后，圆弧面顶住所述轴瓦背面；通过所述压电陶瓷驱动器的伸长或缩短带动柔性铰链机构B的移动平台B沿径向运动，进而带动推杆沿径向运动，实现控制所述轴瓦绕所述柔性铰链C的摆动角度的作用。
[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，所述本体内在相邻两个所述轴瓦腔之间沿径向设置多个进油通道；所述本体外圆柱面上在与进油通道相对应位置设置多个进油口。
[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]传统可倾瓦轴承中，在轴瓦与轴颈之间建立起油膜间隙之后，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油膜压力达到动态平衡。然而，油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油膜间隙的可倾瓦轴承，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，即实现了对油膜间隙的主动控制，可以控制轴颈转动过程中油膜动压力的大小。在油膜间隙减小的位置，油膜动压力增大，对轴颈的局部支撑力增大；在油膜间隙增大的位置，油膜动压力减小，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油膜间隙的灵敏度。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的主动控制油膜间隙的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油膜间隙的可倾瓦轴承的横向剖视图；
[0015]图3为本专利技术的本体的轴向视图；
[0016]图4为本专利技术的本体的横向剖视图；
[0017]图5为本专利技术的柔性铰链轴瓦的结构示意图；
[0018]图6为本专利技术的柔性铰链推杆的结构示意图；
[0019]图7为本专利技术的端盖的结构示意图。
[0020]以上各图中，
[0021]1、轴承；
[0022]11、本体；111、轴瓦腔；112、铰链腔A；113、铰链腔B；114、圆柱腔；115、螺纹孔A；116、通槽A；117、通槽B；进油通道118；119、进油口；1110、螺纹孔B；
[0023]12、柔性铰链轴瓦；121、轴瓦；122、柔性铰链机构A；123、移动平台A；124、固定端A；125、柔性铰链A；126、柔性铰链B；127、柔性铰链C；轴瓦背面128；
[0024]13、柔性铰链推杆；131、推杆机构；132、柔性铰链机构B；133、移动平台B；134、固定端B；135、柔性铰链D；136、柔性铰链E；137、推杆；138、圆弧面；
[0025]14、推力半球；15、压电陶瓷驱动器；16、螺栓；
[0026]17、盖本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动控制油膜间隙的可倾瓦轴承，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)、柔性铰链推杆(13)、推力半球(14)、压电陶瓷驱动器(15)、螺栓(16)和盖板(17)；所述柔性铰链轴瓦(12)包含轴瓦(121)和柔性铰链机构A(122)；所述柔性铰链推杆(13)包含推杆机构(131)和柔性铰链机构B(132)；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三个轴瓦腔(111)，每个轴瓦腔(111)内进一步开有铰链腔A(112)和铰链腔B(113)，铰链腔A(112)和铰链腔B(113)分别与轴瓦腔(111)通过通槽A(116)和通槽B(117)相连通；所述轴瓦腔(111)内放置所述轴瓦(121)，所述铰链腔A(112)内放置所述柔性铰链机构A(122)，所述铰链腔B(113)内放置所述柔性铰链机构B(132)，所述推杆机构(131)顶住所述轴瓦(121)的轴瓦背面(128)；所述本体(11)内进一步开有与每个铰链腔A(112)和铰链腔B(113)相通、均匀布置的圆柱腔(114)，圆柱腔(114)内设置所述压电陶瓷驱动器(15)；所述压电陶瓷驱动器(15)与所述柔性铰链机构A(122)、柔性铰链机构B(132)之间通过设置所述推力半球(14)相连接；所述轴瓦(121)与轴颈(2)之间设有油膜间隙(18)；通过控制所述压电陶瓷驱动器(15)的伸长或缩短带动所述柔性铰链机构A(122)和柔性铰链机构B(132)沿径向运动，进而控制所述轴瓦(121)的径向位移和摆角，可以实现对所述油膜间隙(18)的主动控制。2.根据权利要求1所述的一种主动控制油膜间隙的可倾瓦轴承，其特征在于，所述柔性铰链机构A(122)包含移动平台A(123)、柔性铰链A(125)、柔性铰链B(126)、柔性铰链C(127)和两个固定端A(124)；其中，两个固定端A(124)用于将所述柔性铰链机构A(122)固定于所述铰链腔A(112)内，移动平台A(123)与两个固定端A(124)之间通过柔性铰链A(125)和柔性铰链B(126)相连接，柔性铰链的变形刚度极低，移动平台A(123)在所述推力半球(14)的推动下可产生绕柔性铰链A(125)和柔性铰链B(126)的径向移动；柔性铰链C(127)用于连接移动平台A(1...

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