一种挤压磁油膜水润滑智能减振轴承及减振方法技术

本发明专利技术提出一种挤压磁油膜水润滑智能减振轴承及减振方法，该结构包括旋转轴，水润滑轴承外衬和内衬，开设在外衬的挤压磁油膜阻尼结构，导入阻尼结构的磁流体，电磁线圈组以及上下基座；反馈控制系统包括电涡流位移传感器，数据处理单元、数据采集单元，PC机、控制器和可编程电源，通过两个方面实现对振动的主动控制：1)将传统的挤压油膜阻尼方案中的油更换为可被控制的磁流体；2)采用电磁控制方式实现磁流体物性控制，进而根据振动情况调节电磁场强度，电流

【技术实现步骤摘要】
一种挤压磁油膜水润滑智能减振轴承及减振方法


[0001]本专利技术属于水润滑尾轴承的
，尤其涉及一种挤压磁油膜水润滑智能减振轴承及减振方法。

技术介绍

[0002]舰船尾轴承多采用水润滑形式，即以海水为介质进行润滑与冷却，提高了系统的可靠性，并且具有无污染、辅助系统配置简单等优点。尾轴与尾轴承之间易因润滑不良产生摩擦自激振动，并诱发尾部产生强烈的振动噪声，影响船舶轴系的安全和寿命。轴承内衬材料改进和结构形式优化等减振方法是一种被动减振，为了实现宽频范围的减振控制，获得更好的减振效果，可考虑阻尼可控的主动减振技术。
[0003]近年来，油膜阻尼器被认为是提高结构减振降噪的主要方法之一，油膜阻尼器型轴承在静载时轴承具有大的静刚度以确保高承载能力和小静位移。挤压油膜阻尼器的阻尼原理来源于挤压膜理论，充注油液的两个平板之间以一定的速度靠近时，油液受到挤压，两个平板之间产生一定的压力，压力的大小与油液的状态、部件与油液的接触面积以及两块平行板之间的相对运动速度有关，压力的存在形成了阻尼的效果。磁流体具有响应速度快、变化过程可逆、易实现阻尼可控等优点，常常和挤压油膜阻尼器结合形成挤压磁流体阻尼器应用于轴承减振。传统基于整体式挤压油膜阻尼器的磁流体轴承通常将滚珠轴承等嵌在充入磁流体的整体式挤压油膜阻尼器中，但是轴承和阻尼器分离会使轴承结构尺寸增大。
[0004]因此，结合整体式挤压油膜阻尼器和磁流体优点，以及水润滑轴承的工作特点设计一种挤压磁油膜水润滑智能减振轴承，在自适应反馈控制策略下取得更好的减振性能。<br/>
技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种挤压磁油膜水润滑智能减振轴承及减振方法，将磁流体与挤压油膜阻尼器结合引入水润滑尾轴承中，通过挤压磁油膜阻尼结构和电磁线圈实现轴承的阻尼可控，提高轴承的减振效果，使轴承结构更加紧凑；结合变激励下自适应反馈控制策略，采用神经网络等智能算法根据反馈信号的振动幅值自动调节轴承的阻尼，实现主动减振，提供合适的阻尼，提高阻尼结构的吸能效果和轴承的减振能力。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种挤压磁油膜水润滑智能减振轴承，其特征在于，包括轴承本体和反馈控制系统，所述轴承本体包括旋转轴及依次套设的内衬套和外衬套，所述外衬套上嵌设有挤压磁油膜阻尼结构，外衬套的外周面上下对称套设上基座和下基座，所述上、下基座与外衬套紧密贴合，上、下基座内对称设有多组电磁线圈组；所述反馈控制系统包括依次连接的电涡流位移传感器、数据处理单元、数据采集单元、PC机、控制器和可编程电源，所述电涡流位移传感器为两个，垂直布设于轴承本体上，所述可编程电源与电磁线圈相连。
[0007]按上述方案，所述挤压磁油膜阻尼结构为均匀间隔设于所述外衬套的数组双S型
流道，所述双S型流道沿所述外衬套轴向贯穿，内部充填磁流体，外衬套两端对应双S型流道的位置设有密封端盖。
[0008]按上述方案，所述多组电磁线圈组与所述数组双S型流道两两对应设置。
[0009]按上述方案，所述磁流体为磁流变液，磁流变液中的磁性颗粒不超过100μm。
[0010]按上述方案，所述密封盖板为弧形板结构，通过螺钉与所述外衬套端面连接，密封盖板与外衬套同心设置。
[0011]按上述方案，所述上基座和下基座设有与电磁线圈尺寸相对应的凹槽，通过螺栓将电磁线圈固定于所述凹槽内。
[0012]按上述方案，所述外衬套和上、下基座之间通过设置定位销定位。
[0013]按上述方案，所述外衬套和上、下基座均采用低碳钢软磁性材料制成，所述内衬套采用高分子材料制成，所述电磁线圈的铁芯采用硅钢制成。
[0014]一种挤压磁油膜水润滑智能减振轴承的减振方法，其特征在于，包括如下内容：根据运行系统所允许的最大振幅值A(0)和当前轴承位置采集到的振动信号幅值A(i)计算偏差值e(i)，采用神经网络等智能算法根据反馈信号的振动幅值的偏差值e(i)自动调节控制器的输出信号S(i)，改变电源的电流输出I(i)，调节磁场强度的大小B(i)，改变磁流体的粘度η(i)，挤压磁油膜阻尼结构的阻尼发生改变c(i)，结合轴承承载界面和阻尼结构模块的动力学模型，多自由度系统刚度和阻尼系数的叠加原理，从而改变整个轴承的阻尼大小C(i)，减小轴承处轴段的振动幅值，实时监测振动信号，实时调整轴承阻尼，实现变激励下自适应反馈控制。
[0015]本专利技术的有益效果是：提供一种挤压磁油膜水润滑智能减振轴承及减振方法，在水润滑轴承壳体中设计挤压磁流体阻尼结构，在保留传统水润滑轴承高分子复合材料内衬优秀摩擦学特性的前提下，为轴承系统可调控的阻尼力，实现轴承自身对振动激励的主动控制；提出电磁铁结构与阻尼结构径向串联的设计方案，可以使磁场最大程度地垂直穿过S形间隙中的磁流体，形成垂直于间隙两侧平板的磁性颗粒链，产生很大的抗屈服应力，最好地发挥阻尼效果；提出变激励下自适应反馈控制策略，可以实现挤压磁油膜水润滑轴承的智能减振。根据电流
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场强
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粘度
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阻尼
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振动
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电流的闭环控制思路，轴承反馈控制系统采用神经网络等智能算法根据反馈信号的振动幅值自动调节控制器的输出信号，改变电源的电流输出，调节磁场强度的大小，改变磁流体的粘度，从而改变整个轴承的阻尼大小，减小轴承处轴段的振动幅值，实时监测振动信号，实时调整轴承阻尼。
附图说明
[0016]图1为本专利技术一个实施例的轴测图。
[0017]图2为本专利技术一个实施例的剖视图。
[0018]图3为本专利技术一个实施例的挤压磁油膜阻尼结构的结构示意图。
[0019]图4为本专利技术一个实施例的密封盖板的结构示意图。
[0020]图5为本专利技术一个实施例的自适应反馈控制策略控制流程图。
[0021]图6为本专利技术一个实施例的反馈控制系统示意图。
[0022]其中：1
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内衬套，2
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外衬套，3
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挤压磁油膜阻尼结构，4
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上基座，5
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下基座，6
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电磁线圈组，7
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电涡流位移传感器，8
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数据处理单元，9
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数据采集单元，10
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PC机，11
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控制器，12
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可编程电源，13
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双S型流道，14
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密封盖板，15
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凹槽。
具体实施方式
[0023]为更好地理解本专利技术，下面结合附图和实施例对本专利技术进一步的描述。
[0024]如图1
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图2所示，一种挤压磁油膜水润滑智能减振轴承，包括轴承本体和反馈控制系统，轴承本体包括旋转轴及依次套设的内衬套1和外衬套2，外衬套上嵌设有挤压磁油膜阻尼结构3，外衬套的外周面上下对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种挤压磁油膜水润滑智能减振轴承，其特征在于，包括轴承本体和反馈控制系统，所述轴承本体包括旋转轴及依次套设的内衬套和外衬套，所述外衬套上嵌设有挤压磁油膜阻尼结构，外衬套的外周面上下对称套设上基座和下基座，所述上、下基座与外衬套紧密贴合，上、下基座内对称设有多组电磁线圈组；所述反馈控制系统包括依次连接的电涡流位移传感器、数据处理单元、数据采集单元、PC机、控制器和可编程电源，所述电涡流位移传感器为两个，垂直布设于轴承本体上，所述可编程电源与电磁线圈相连。2.根据权利要求1所述的一种挤压磁油膜水润滑智能减振轴承，其特征在于，所述挤压磁油膜阻尼结构为均匀间隔设于所述外衬套的数组双S型流道，所述双S型流道沿所述外衬套轴向贯穿，内部充填磁流体，外衬套两端对应双S型流道的位置设有密封盖板。3.根据权利要求2所述的一种挤压磁油膜水润滑智能减振轴承，其特征在于，所述多组电磁线圈组与所述数组双S型流道两两对应设置。4.根据权利要求2或3所述的一种挤压磁油膜水润滑智能减振轴承，其特征在于，所述磁流体为磁流变液，磁流变液中的磁性颗粒不超过100μm。5.根据权利要求2所述的一种挤压磁油膜水润滑智能减振轴承，其特征在于，所述密封盖板为弧形板结构，通过螺钉与所述外衬套端面连接，密封盖板与外衬套同心设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳武，闫琦隆，刘祺霖，李金峻，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：