专利名称：由可控可倾瓦块和承载瓦块构成的一种变性能径向轴承的制作方法
技术领域：
本发明属于滑动轴承技术领域，涉及一种由可控可倾瓦块和承载瓦块协同工作，共同构成的刚度、阻尼系数可变、可识别的径向轴承。
背景技术：
径向滑动轴承是旋转机械中广泛使用的一种关键性部件，是整个机器最易失效且最具影响其机械性能的部件之一，在大型高速轻载或中载运转条件下，通过将轴承设计为结构可变、性能可控、可测的形式，对改善轴承静动特性，提高轴承变工况适应能力，提高轴承运行可靠性、提高轴承转子系统动力稳定性是很有现实意义的。目前用于工程中的径向滑动轴承类型主要为固定瓦轴承[美国专利US5456535 Journal bearing,专利授权日期1995年10月10日]和可倾瓦轴承[美国专利US5795077 =Tilting Pad Journal bearing，专利授权日期1998 年 8 月 18 日]。近些年国内外在改进可倾瓦轴承结构方面做了较多的研究[JP2005344899-A(F16C-017/03)、US2004032996-A1(F16C-017/00)、US5423613-A(F16C-017/03)、CN1095528C (F16C17/03)]。固定瓦滑动轴承结构简单、承载能力大、易于加工，因而被广泛应用，但常用的固定瓦滑动轴承动力稳定性较差、刚度较低。虽然可倾瓦滑动轴承一般动力稳定性较好，但结构复杂、承载能力相对较低。它们存在的共同特点是轴承性能不可控，不能满足在工况多变下可靠工作的需求。在专利变结构自适应滑动轴承[中国专利99115719. 2:变结构自适应滑动轴承，专利授权日期2002年12月4日]中，提出了一种阶梯高度可以随载荷自动进行随动变化的变阶梯轴承，具有较高的承载能力和稳定性。这种因轴承结构变化所引起的轴承静动特性的变化是一个突变过程。相对与此，本发明提出了一种刚度、阻尼系数可缓变、可识别的新型变性能轴承。
发明内容
本发明的目的是提出一种由可控可倾瓦块和承载瓦块构成的变性能径向轴承，这种轴承的刚度、阻尼系数可变、可控并且可识别，且具有高承载能力和高稳定性的特点。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是由可控可倾瓦块和承载瓦块构成的变性能径向轴承，包括9块可控可倾瓦和1块承载瓦，所述可控可倾瓦块沿轴向等间隙分布三排，间隙与轴承直径的比值介于0. 03-0. 04之间，且中间排的中心与承载瓦块中心对齐；所述可控可倾瓦块沿周向等夹角分布三列，夹角范围为10° -45°，中间列可控可倾瓦块位于竖直方向。所述可控可倾瓦块包括控制器和可倾瓦块6，所述可倾瓦块6与控制器之间为线接触。所述控制器包括调整螺钉1和柱面支撑块3，所述调整螺钉1与轴承壳体7之间采用细牙螺纹连接，所述柱面支撑块4与轴承壳体7之间有止旋键5。所述调整螺钉1与柱面支撑块4之间有控制弹簧3，所述控制弹簧3刚度小于轴承油膜刚度的5%。所述调整螺钉1与控制弹簧3之间有止旋器2，所述止旋器2由推力轴承和推力轴承座组成。本发明由可控可倾瓦块和承载瓦块构成的一种变性能径向轴承，包括9个可控可倾瓦块和1个承载瓦块。9个可控可倾瓦块与转子之间的油膜间隙的都是分别可调的。通常情况下，只利用轴向两端的6个可倾瓦块承载，运行时，如果转子发生偏斜，可以实时地根据转子的偏斜情况，通过调整两端可倾瓦块的油膜间隙，来矫正转子的偏斜，使转子回归至水平状态。当油膜刚度大小不能满足试验需要时，还可以利用中间排3个可倾瓦块承载。9个可倾瓦块为弹支瓦，弹支瓦的油膜间隙可以通过预载力调节。预载力是通过调节调整螺钉1压缩控制弹簧3产生的，预载力的大小可以通过调整控制弹簧3的压缩量来实现。可控可倾瓦块的结构刚度近似为控制弹簧3的刚度，控制弹簧3的刚度小于轴承油膜刚度的5%，可以消除在动特性系数识别时可控可倾瓦块的结构刚度对于油膜刚度识别的影响。不用控制弹簧而用液压油也可以对可倾瓦实现预载，从而改变轴承性能，但由于液压油自身刚度、阻尼系数干扰，因此液压预载轴承的动特性系数难以被识别，弹簧预载是本发明的特点之一。本发明的有益效果是通过旋转控制器调整螺钉4改变可倾瓦块6径向位置，从而改变轴承动态特性，而且其动特性系数可以被识别；该轴承比普通轴承长，通过控制轴承两端处可倾瓦径向位置，可有效防止转子单轴承支撑时出现转子倾斜、偏转现象；组合控制9块可倾瓦，可模拟各种加载形式，产生如椭圆轴承等类型轴承的承载性能；提高了轴承变工况适应能力以及轴承转子系统动力稳定性。
图1为本发明由可控可倾瓦块和承载瓦块构成的变性能径向轴承的可控可倾瓦块。图2为本发明由可控可倾瓦块和承载瓦块构成的变性能径向轴承的第一种实施例结构示意图。图3为本发明由可控可倾瓦块和承载瓦块构成的变性能径向轴承的第二种实施例结构示意图。图中1.调整螺钉2.止旋器3.控制弹簧4.柱面支撑块5.止旋键6.可倾瓦块7.轴承壳体8.转子9.承载瓦块
具体实施例方式参见附图1，本发明中的可控可倾瓦块由调整螺钉1、止旋器2、控制弹簧3、柱面支撑块4、止旋键5、可倾瓦块6和轴承壳体7组成。调整螺钉1与轴承壳体7之间采用细牙螺纹连接，旋转调整螺钉1可以压缩控制弹簧3使控制弹簧3产生弹簧变形力，弹簧变形力通过柱面支撑块4作用到可倾瓦块6上以改变轴承油膜的动特性，且动特性系数能够被识别。调整螺钉1在旋转时有扭矩，需要将该扭转运动转化为对控制弹簧的挤压运动，在调整螺钉1和控制弹簧3之间设置有止旋器2。止旋器2包括推力轴承和推力轴承座。为防止小扰动扭矩引起的柱面支撑块4旋转，在柱面支撑块4与轴承壳体7之间设置有止旋键5。柱面支撑块4与可倾瓦块6为线接触；柱面支撑块4顶端有凸起嵌入可倾瓦块6的凹槽中，对可倾瓦块6施加轴向约束；柱面支撑块4顶端凸起为圆柱面，与可倾瓦块6凹槽上表面相切。柱面支撑块4与可倾瓦块6之间的配合结构，可以确保可倾瓦块6的灵活偏摆，同时避免接触部位应力集中。参见附图2，本发明由可控可倾瓦块和承载瓦块构成的变性能径向轴承的第一种实施例结构示意图。由可控可倾瓦块和承载瓦块构成的变性能径向轴承由9个可控可倾瓦块和1个承载瓦块组成，承载瓦块设置在轴承底部，可控可倾瓦块沿转子轴向分布三排，相邻两排之间间隙相等，间隙与轴承直径的比值介于0. 03-0. 04之间，过中间排可倾瓦块中心的竖直平面与过承载瓦块9中心的竖直平面重合；所述可控可倾瓦块沿转子周向分布三列，相邻两列之间夹角相等，夹角范围为10-45°，且中间列可控可倾瓦位于竖直方向。可控可倾瓦块位于转子上方，转子下方的瓦块作为主承载瓦。参见附图3，本发明由可控可倾瓦块和承载瓦块构成的变性能径向轴承的第二种实施例结构示意图。由可控可倾瓦块和承载瓦块构成的变性能径向轴承中可控可倾瓦块的分布与第一种实施例中相同，也为轴向三排，周向三列。与第一种实施例的不同之处在于，可控可倾瓦位于转子下方，辅助承载瓦块位于转子上方，对转子进行限位。该实施例充分利用了承载可倾瓦自平衡特点，使得轴承变工况适应能力更强。
权利要求
1.由可控可倾瓦块和承载瓦块构成的变性能径向轴承，包括9块可控可倾瓦和1块承载瓦，其特征在于所述可控可倾瓦块沿轴向等间隙分布三排，间隙与轴承直径的比值介于0. 03-0. 04之间，且中间排的中心与承载瓦块中心对齐；所述可控可倾瓦块沿周向等夹角分布三列，夹角范围为10° -45°，中间列可控可倾瓦块位于竖直方向。
2.如权利要求1所述由可控可倾瓦块和承载瓦块构成的变性能径向轴承，其特征在于所述可控可倾瓦块包括控制器和可倾瓦块(6)，所述可倾瓦块(6)与控制器之间为线接触，控制器支撑可倾瓦块的运动。
3.如权利要求2所述由可控可倾瓦块和承载瓦块构成的变性能径向轴承，其特征在于所述控制器包括调整螺钉(1)和柱面支撑块G)，所述调整螺钉(1)与轴承壳体(7)之间采用细牙螺纹连接，所述柱面支撑块(4)与轴承壳体(7)之间有止旋键(5)，所述可倾瓦块与柱面支撑块线接触。
4.如权利要求3所述可控可倾瓦块和承载瓦块构成的变性能径向轴承，其特征在于所述调整螺钉(1)与柱面支撑块(4)之间有控制弹簧(3)，所述控制弹簧刚度小于轴承油膜刚度的5%。
5.如权利要求4所述可控可倾瓦块和承载瓦块构成的变性能径向轴承，其特征在于所述调整螺钉(1)与控制弹簧( 之间有止旋器O)，所述止旋器( 由推力轴承和推力轴承座组成。
6.如权利要求1-5任一项所述可控可倾瓦块和承载瓦块构成的变性能径向轴承，其特征在于可控可倾瓦块位于转子上方，转子下方的瓦块为主承载瓦。
7.如权利要求1-5任一项所述可控可倾瓦块和承载瓦块构成的变性能径向轴承，其特征在于可控可倾瓦块位于转子下方，作为主承载瓦，转子上方的辅助承载瓦块对转子进行限位。
全文摘要
本发明涉及一种由可控可倾瓦块和承载瓦块构成的变性能径向轴承，它由9块可控可倾瓦和1块承载瓦构成。所述承载瓦为固定瓦，设置在轴承底部。所述9块可控可倾瓦沿轴向等间距分布3排，沿周向等夹角分布3列。所述可控可倾瓦块包括控制器和可倾瓦块。本发明的有益效果是通过旋转控制器调整螺钉改变可倾瓦块径向位置，从而改变轴承动态特性，而且其动特性系数可以被识别；该轴承比普通轴承长，通过控制两端处可倾瓦径向位置，可有效防止转子单轴承支撑时出现转子倾斜、偏转现象；组合控制9块可倾瓦，可模拟各种加载形式，产生如椭圆轴承等类型轴承的承载性能；提高轴承变工况适应能力以及轴承转子系统动力稳定性。
文档编号F16C17/03GK102562783SQ201210007338
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者张在刚, 彭林, 欧阳武, 袁小阳, 邓谦 申请人:西安交通大学