专利名称：可控径向油膜轴承的制作方法
技术领域：
本发明为一种油膜厚度可以主动动态调节的径向油膜轴承。应用该轴承作为支撑，可以 以主动减振的方式抑制转子系统的振动、实现转子轴心的微量进给或保持恒定的回转中心。 该轴承主要可应用于各种旋转机械中承受径向工作载荷，如高精度机床、汽轮机、发电机、 压縮机、风机、水泵等各种机械设备。
背景技术：
传统的径向动压滑动油膜轴承，如圆轴承、椭圆轴承、三油楔、四油楔等结构油膜轴承， 有两个缺点 一是它所支撑的转子会随外界载荷的变化而处在不同的旋转中心；二是传
统的油膜轴承不能主动减振。这两个缺点限制了传统的径向油膜轴承在高精度转子系统 中的应用。具有主动控制功能的磁悬浮轴承虽然没有上述缺点，但由于其承载能力较低， 成本高，在工业上直接应用较少。
发明内容
本发明的目的在于针对传统的径向油膜轴承的上述缺陷，提供一种可控径向油膜轴承， 可自动控制轴承外套实现其空间位置的微量调整，达到转子轴心位置的自动控制和转子振动 的主动减振。
可控径向油膜轴承的原理如图一所示。可控轴承在普通油膜轴承的基础上增加了两个 微位移致动器和两个位移传感器。其中微位移致动器用于调节轴承的轴心位置，位移传感器 用于测量转子轴心位置。本发明提供的轴承具有普通油膜轴承不具备的三个功能。首先，通 过位移传感器采集转子的轴心位置信号，对于不同的载荷引起的转子处于不同的旋转中心， 可以通过微位移致动器调整轴承位置，使转子返回指定的旋转中心，使转子一直能保证在固 定位置上，从而提高轴承的支撑精度。其次，通过微位移致动器调整轴承位置，使转子按照 指定的轨迹运动，实现转子的微量进给。另外，根据位移传感器实时测得的转子振动信号， 微位移致动器对轴承施加激振力使转子的振动减弱，实现主动减振。
根据上述发明构想，本发明采用下述技术方案
一种可控径向油膜轴承，包括轴承座和轴承，其特征在于在轴承座上安装三个或四个 支撑轴承的装置，其中两个为微位移致动器，其余为弹性支撑；位于两个微位移致动器的对
面安置两个位移传感器。
上述轴承周向有三个支撑轴承的装置，其中上面一个为弹性支撑，下面两个为呈直角 布置的微位移致动器。
3上述轴承有四个周向均布的支撑轴承的装置，其中两个为微位移致动器 一个是水平 微位移致动器，另一个是垂直微位移致动器。
上述微位移致动器为超磁致伸縮微位移致动器，所述的弹性支撑装置为预紧力弹簧装置。
上述超磁致伸縮微位移致动器的结构是 一个电磁线圈的中心处安置一根超磁致伸縮 棒，该超磁致伸縮棒的顶端通过一个位移输出杆和滚柱支撑所述轴承。
上述电磁线圈绕制在线圈骨架上，并由一个端盖固定安装在所述轴承的凹槽内，所述 端盖有中心螺孔旋配一个调整所述超磁致伸縮微棒位置的螺塞。
上述电磁线圈由内外两个线圈构成，外层线圈接通直流电源产生稳态偏置磁场；内层 线圈接通交流电源产生交变磁场。
本发明和现有技术相比较，具有显而易见的突出特点和显著优点可大大减轻所支撑 的转子回转中心受载荷、转速和油温等因素的影响程度，具有良好的定心稳心作用；可驱动 所支撑的转子沿径向移动，具有微量进给的功能；可提供给所支撑的转子激振力，减弱转子 径向振动，具有主动振动控制的能力。
图l本发明一个实施例，可控径向轴承的结构示意图。
图2为图1中A-A处可控径向轴承的结构实例的轴向剖面图
图3可控径向四油楔油膜轴承的原理结构示意图
图4可控径向圆轴承的原理结构示意图
图5可控径向椭圆轴承的原理结构示意图
图6可控径向三油楔轴承的原理结构示意图
具体实施例方式
本发明的优选实施例结合
如下 实施例一
参见图1和图2，本可控径向油膜轴承包括轴承座1和轴承4，轴承座1上安置沿周向均 布的四个支撑轴承4的装置，其中两个为微位移致动器，其余为弹性支撑装置。位于两个微 位移致动器的对面安置两个位移传感器5、 9。轴承4的轴向位置由轴承座1和端盖10定位， 不能作轴向移动或轴线偏转；水平微位移致动器7和垂直微位移致动器2支撑在轴承4外表 面，这两个微位移致动器的输出位移决定了轴承4的轴心位置。
水平和垂直微位移致动器的结构和原理相同，均为超磁致伸縮微位移致动器。下面仅以
4垂直微位移致动器为例说明。微位移致动器由超磁致伸縮棒2、电磁线圈205、线圈骨架202、 端盖201、调整螺栓203和位移输出杆204等构成。超磁致伸縮棒2装在电磁线圈205内， 一端固定在调节螺栓203上，另一端顶在输出杆204上，输出杆204顶端有滚柱3支撑轴承 4。超磁致伸縮棒2、输出杆204、轴承座l、端盖201和调整螺栓203构成封闭的磁路。当 电磁线圈205有电流通过时，产生激励磁场。超磁致伸縮棒2在激励磁场中沿轴线方向产生 应变，引起超磁致伸缩棒的长度变化。其伸缩量随磁场强度的变化而变化。超磁致伸縮棒2 的伸縮量通过输出杆204输出位移和力，推动轴承4，改变轴承4的轴心位置。调节调整螺 栓203可以调节轴承的初始位置。
水平微位移致动器7和垂直微位移致动器2采用非接触式的电涡流位移传感器。根据位 移传感器测的转子12的轴心位置，调节电磁线圈电流，实现轴心位置或运动的控制。
为了提高微位移致动器的动态性能，电磁线圈205可以拆分成内外两个线圈，外层线圈 205b通过直流电流产生稳态的偏置磁场；内层线圈205a通过交流电流，用于产生交变磁场。
电磁线圈工作时产生热量，引起致动器的热变形或导致磁致伸縮性能的变化。在轴承中 开设冷却用的油路101，利用润滑油循环带走电磁线圈产生的热量。润滑油从线圈前端面的 集油槽进入，流经线圈的外圆周和轴承座内孔之间的间隙、从线圈底部的集油槽，带走电磁 线圈产生的热量，冷却线圈。
两个弹性支撑装置为两个预紧力弹簧装置6和8。这两个弹性支撑装置一方面为轴承4 提供弹性支撑，另方面又分别为超磁致伸縮致动器7、 2提供预紧力。预紧力弹簧支撑装置采 用碟形弹簧、片弹簧、板弹簧或螺旋弹簧等。
本实例的轴承为圆轴承时如图4所示，轴承为椭圆轴承时如图5所示，轴承为三油楔轴 承时如图6所示。 实施例二
本实例与实例一基本相同，所不同之处是在轴承座沿周向分布三个支撑轴承的装置， 其中上面一个为弹性支撑装置，下面两个为微位移致动器，如图3所示。
权利要求
1. 一种可控径向油膜轴承，包括轴承座和轴承，其特征在于在轴承座上安装三个或四个支撑轴承的装置，其中两个为微位移致动器，其余为弹性支撑；位于两个微位移致动器的对面安置两个位移传感器。
2. 根据权利要求l所述的可控径向油膜轴承，其特征在于所述轴承有三个支撑轴承的装置， 其中上面一个为弹性支撑，下面两个为呈直角布置的微位移致动器。
3. 根据权利要求1所述的可控径向油膜轴承，其特征在于所述轴承有四个周向均布的支撑轴 承的装置，其中两个为微位移致动器 一个是水平微位移致动器，另一个是垂直微位移致 动器。
4. 根据权利要求1所述的可控径向油膜轴承，其特征在于所述微位移致动器为超磁致伸縮微 位移致动器，所述的弹性支撑装置为预紧力弹簧装置。
5. 根据权利要求4所述的可控径向油膜轴承，其特征在于所述的超磁致伸缩微位移致动器的 结构是 一个电磁线圈的中心处安置一根超磁致伸縮棒，该超磁致伸縮棒的顶端通过一个 位移输出杆和滚柱支撑所述轴承。
6. 根据权利要求5所述的可控径向油膜轴承，其特征在于所述的电磁线圈绕制在线圈骨架 上，并由一个端盖固定安装在所述轴承的凹槽内，所述端盖有中心螺孔旋配一个调整所述 超磁致伸縮微棒位置的螺塞。
7. 根据权利要求5所述的可控径向油膜轴承，其特征在于所述电磁线圈由内外两个线圈构 成，外层线圈接通直流电源产生稳态偏置磁场；内层线圈接通交流电源产生交变磁场。
全文摘要
本发明提供一种可控径向油膜轴承。它包括轴承座和轴承，轴承座上安装三个或四个支撑轴承的装置，其中两个为微位移致动器，其余为弹性支撑；位于微位移致动器的对面安置两个位移传感器。根据位移传感器测量的转子轴心位置，通过微位移致动器调节轴承的轴心位置，实现普通油膜轴承不具备的三个功能转子轴心精确定心、微量进给和主动振动控制。
文档编号F16C35/00GK101545510SQ20091005036
公开日2009年9月30日 申请日期2009年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者刘平芳, 李宝福, 文 王, 晨 王 申请人:上海大学