一种智能振动控制的旋转机械悬臂式弹性支承部件的制作方法

本发明涉及一种弹性支承部件，具体涉及一种智能振动控制的旋转机械悬臂式弹性支承部件，属于能源动力技术领域。

背景技术：

传统的航空发动机、燃气轮机等高速旋转机械中，其转子系统的支承结构通常采用悬臂式弹性支承结构，例如拉杆式、鼠笼式等，传统结构的弹性支承一般只起到调节转子系统刚度的作用，而对于转子系统的减振作用往往只能依赖材料阻尼，其减振效果微乎其微。因此，在总体结构布置时还需要并联一套油膜减振器，构成弹支阻尼器被动式减振系统。在实际应用中，这种传统的弹支阻尼器减振结构的缺点是，需要依赖于转子的振动位移存在一定的峰值时(如转速通过临界时)，油膜的挤压效应才能够起作用，这就无法有效地、主动地抑制转子的振动能量向静子机匣的传递，一定程度上增加了旋转机械的振动噪声。

技术实现要素：

本发明为解决现有的悬臂式弹性支承结构减振效果不好且无法有效地、主动地抑制转子的振动能量向静子机匣的传递问题，进而提供一种智能振动控制的旋转机械悬臂式弹性支承部件。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：

一种智能振动控制的旋转机械悬臂式弹性支承部件，包括转子、轴承、静子件和外部电源，所述该装置还包括悬臂式弹性支承件、振动感知单元和主动控制单元，弹性支承部件的左端与振动感知单元连接，悬臂式弹性支承件的右端内圈通过轴承与转子连接，悬臂弹性支承件的右端外圈与主动控制单元连接，静子件安装在主动控制单元上；主动控制单元与振动感知单元通过外部电源连接。

进一步地，所述悬臂式弹性支承件为一体式结构。

进一步地，所述悬臂式弹性支承件包括安装边、弹性变形体和悬壁端，所述安装边、弹性体和悬壁端由左至右依次连接成一体。

进一步地，所述悬臂式弹性支承件为高弹合金刚材质的悬臂式弹性支承件。

进一步地，所述振动感知单元包括压电体和振动信号分析模块，所述压电体安装在弹性变形体上；压电体与振动分析模块连接，振动分析模块通过导线与外部电源连接。

进一步地，所述主动控制单元包括动作器基座、动作器、电流放大器和智能控制模块，所述动作器基座固定安装在静子件上，动作器安装在悬壁端的外圈上，动作器与动作器基座均与电流放大器连接，电流放大器通过导线与智能控制模块连接。

本发明的有益效果是：

旋转机械转子的振动位移引起悬臂式弹性支承的变形体发生变形，从而导致压电体产生电压信号，构成旋转机械转子振动感知系统。根据压电效应可建立旋转机械转子振动位移与压电体输出电压之间的关系，通过振动分析模块得到旋转机械转子的振动数据；动作器基座与固定在悬臂式弹性支承悬臂端的动作器之间通过电磁力相互作用，可通过输入的信号抑制悬臂式弹性支承的变形，进而实现旋转机械转子振动的主动控制，构成旋转机械振动主动控制系统；振动分析模块将压电体的压电信号转化为旋转机械转子的振动信号，在智能控制模块中，通过神经网络方法智能判断并产生反馈信号，再经电流放大器分别输至动作器基座与动作器，二者相互作用产生与旋转机械转子振动反向的电磁力，实现旋转机械转子的智能主动控制；本发明能够智能判断、主动控制、有效降低旋转机械转子的振动，解决了传统弹性支承结构中减振效果不佳的问题。

附图说明

图1是振动感知单元的系统原理图；

图2为主动控制系统原理图；

图3是本发明的整体结构原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式一种智能振动控制的旋转机械悬臂式弹性支承部件1，它包括转子10、轴承11、静子件9和外部电源8，其特征在于：所述该装置还包括悬臂式弹性支承件1、振动感知单元和主动控制单元，弹性支承部件1的左端与振动感知单元连接，悬臂式弹性支承件1的右端内圈通过轴承11与转子10连接，悬臂弹性支承件1的右端外圈与主动控制单元连接，静子件9安装在主动控制单元上；主动控制单元与振动感知单元通过外部电源8连接。

轴承11外环与悬臂弹性支承件1的悬臂端1-3的内孔，通过小过渡(小过盈或者小间隙)配合套装在一起。

具体实施方式二：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述悬臂式弹性支承件1为一体式结构。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述悬臂式弹性支承件1包括安装边1-1、弹性变形体1-2和悬壁端1-3，所述安装边1-1、弹性体1-2和悬壁端1-3由左至右依次连接成一体。

其它组成以连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述悬臂式弹性支承件1为高弹合金刚材质的悬臂式弹性支承件1。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述振动感知单元包括压电体2和振动信号分析模块5，所述压电体2安装在弹性变形体1-2上；压电体2与振动分析模块5连接，振动分析模块5通过导线与外部电源8连接。

悬臂式弹性支承的变形体上固结有压电体2，旋转机械转子的振动位移引起悬臂式弹性支承件1的弹性变形体1-2发生变形，从而导致压电体2产生电压信号，构成旋转机械转子振动感知系统。旋转机械转子的涡动式振动引起悬臂式弹性支承件1的动态变形，在压电体2上产生动态电压信号，根据压电效应可建立旋转机械转子振动位移与压电体输出电压之间的关系，通过振动分析模块5得到旋转机械转子的振动数据，形成基于压电体压电信号的旋转机械转子振动分析方法。

其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述主动控制单元包括动作器基座3、动作器4、电流放大器6和智能控制模块7，所述动作器基座3固定安装在静子件9上，动作器4安装在悬壁端1-3的外圈上，动作器4与动作器基座3均与电流放大器6连接，电流放大器6通过导线与智能控制模块7连接。动作器4通过过盈套装或者螺栓连接固定在悬壁端1-3的外圈上，动作器基座3通过套装或者螺栓连接安装在静子件9上。

通过控制动作器4内的电流大小及方向，在动作器4和动作器基座3之间产生电磁作用力，用以主动控制转子的振动。动作器基座3与固定在悬臂式弹性支承件1悬臂端1-3的动作器4之间通过电磁力相互作用，可通过输入的信号抑制悬臂式弹性支承件1的变形，进而实现旋转机械转子振动的主动控制，构成旋转机械振动主动控制系统。振动分析模块5将压电体2的压电信号转化为旋转机械转子的振动信号，在智能控制模块7中，通过神经网络方法智能判断并产生反馈信号，再经电流放大器6分别输至动作器基座3与动作器4，二者相互作用产生与旋转机械转子振动反向的电磁力，实现旋转机械转子的智能主动控制。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

工作原理：

本发明可用于高速旋转机械转子振动的测量和主动控制，如航空发动机、燃气轮机等高速旋转机械的弹性支承结构中。

旋转机械工作时，转子10的涡动式振动引起悬臂式弹性支承的变形体发生动态变形，从而导致压电体产生动态的电压信号。根据压电效应可建立旋转机械转子振动位移与压电体输出电压之间的关系，通过振动分析模块得到旋转机械转子的振动信号。在智能控制模块中，通过神经网络方法智能判断振动信号并产生反馈控制信号，经电流放大器分别输至动作器基座与运作器，二者相互作用产生与旋转机械转子振动反向的电磁力，从而抑制悬臂式弹性支承的变形，实现旋转机械转子的智能主动控制。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。