一種智能可控軸承及控制轉(zhuǎn)子振動(dòng)的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種智能可控軸承及控制轉(zhuǎn)子振動(dòng)的方法，包括勵(lì)磁系統(tǒng)、軸承座、軸承殼體、軸瓦及浮環(huán)，潤滑劑采用磁流變液；供入磁流變液后，軸頸與浮環(huán)內(nèi)表面、浮環(huán)外表面與軸瓦分別形成兩層潤滑油膜即內(nèi)油膜和外油膜，勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場改變磁流變液性質(zhì)，進(jìn)而改變潤滑油膜性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)軸承的智能行為；所述浮環(huán)以低于轉(zhuǎn)軸速度轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明利用外加磁場改變軸承剛度、阻尼特性，從而實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的振動(dòng)控制。本發(fā)明適用于對振動(dòng)較敏感的轉(zhuǎn)子場合，可以較簡單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的半主動(dòng)控制。
【專利說明】
一種智能可控軸承及控制轉(zhuǎn)子振動(dòng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及流體動(dòng)力潤滑與智能材料領(lǐng)域，具體地，涉及一種智能可控軸承，尤其是一種采用磁流變液潤滑的智能可控浮環(huán)軸承，以及將用于控制轉(zhuǎn)子振動(dòng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)進(jìn)步，鐵流體(FerrofIuid)、磁流變液(Magnetorheologicalfluid)等能受外界磁場而改變性質(zhì)的智能液體在工業(yè)生產(chǎn)中開始廣泛應(yīng)用。此類流體的特點(diǎn)是將鐵磁性顆粒分散于某種基質(zhì)中，當(dāng)有外加磁場時(shí)，鐵磁性顆粒受磁場影響產(chǎn)生積聚、成鏈等變化，流體能在宏觀上迅速改變性質(zhì)。而在磁場撤去后，流體能在極短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)一般特性，并可重復(fù)多次使用。同時(shí)，通過改變磁性顆粒的尺寸、基質(zhì)的成分以及添加表面活性劑等，可以改變流體的性質(zhì)以符合多種需要。此類流體已用于控制、汽車、密封、機(jī)械加工等多個(gè)領(lǐng)域，有廣泛應(yīng)用前景。
[0003]現(xiàn)代機(jī)械中大量使用轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，特別是在傳動(dòng)、能量轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)等方面，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)中的核心部件之一；另一方面，由于轉(zhuǎn)子自身特性，其不可避免地會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，成為機(jī)械系統(tǒng)中振動(dòng)的發(fā)源部件之一。
[0004]因此，研究者一直在探索有效地控制轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)的方法，眾多方法之一便是利用智能材料，如磁流變液，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)子振動(dòng)的控制。在現(xiàn)有研究中，磁流變液已被引入擠壓油膜阻尼器中，成為可以調(diào)節(jié)阻尼的可控油膜阻尼器，在滾動(dòng)軸承支撐轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中取得了部分應(yīng)用。然而，在流體動(dòng)力潤滑軸承，如滑動(dòng)軸承中，磁流變液還鮮見有應(yīng)用。在少有的研究磁流變液用于滑動(dòng)軸承控制的研究中，主要面臨兩個(gè)弱點(diǎn):一是磁流變液在有外加磁場后，其摩擦性能升高，會(huì)對軸頸造成較大摩擦，降低轉(zhuǎn)子效率;二是磁流變液自身剪切稀化性質(zhì)決定，其在高剪切率下性能會(huì)嚴(yán)重下降，故現(xiàn)有研究的此類軸承幾乎只在低轉(zhuǎn)速下有效。這兩個(gè)弱點(diǎn)限制了采用磁流變液潤滑的流體動(dòng)力潤滑軸承在轉(zhuǎn)子振動(dòng)控制中的應(yīng)用。
[0005]在已檢索到的專利中，磁流變液用于軸承控制無一例外都是用于阻尼器，應(yīng)用于滾動(dòng)軸承中，如中國發(fā)明專利申請:一種基于磁流變效應(yīng)的具有集成阻尼器的圓柱滾子軸承，申請?zhí)?201410564410.9，該申請涉及一種基于磁流變效應(yīng)的具有集成阻尼器的圓柱滾子軸承，該裝置由外圈、內(nèi)圈、勵(lì)磁線圈、密封軸套、磁流變液、隔離圈、圓柱滾子、保持架組成。以及中國發(fā)明專利申請:自感應(yīng)磁軸承，申請?zhí)?201410807582.4，該申請公開了一種自感應(yīng)磁軸承，在軸承振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，并通過布置在滾動(dòng)軸承周圍的磁流變液在磁場中的變化，為軸承提供額外阻尼。此兩種專利都采用在滾動(dòng)軸承外布置磁流變液的方法來為軸承引入額外阻尼，不同的是，第一項(xiàng)專利利用外供電實(shí)現(xiàn)半主動(dòng)控制，而第二項(xiàng)專利利用感應(yīng)電實(shí)現(xiàn)被動(dòng)控制。此兩種專利均用于滾動(dòng)軸承，主要針對滾動(dòng)軸承自身沒有阻尼效應(yīng)的缺點(diǎn)。在兩項(xiàng)專利中，均對阻尼進(jìn)行調(diào)節(jié)，不能調(diào)節(jié)軸承剛度;同時(shí)，第二項(xiàng)專利因采用被動(dòng)控制法，不能人為改變軸承阻尼。這些弱點(diǎn)會(huì)削弱專利應(yīng)用效果及限制專利的應(yīng)用場合。另一方面，在許多工業(yè)應(yīng)用場合，如燃?xì)廨啓C(jī)、渦輪機(jī)等，由于軸承承載大，不能采用滾動(dòng)軸承，必須使用流體動(dòng)力潤滑軸承，而現(xiàn)階段還沒有適用這些場合的智能可控軸承。雖然流體動(dòng)力潤滑軸承自身有剛度阻尼特性，但在一些應(yīng)用場合，如沖擊較大、轉(zhuǎn)子過臨界等，仍然希望可以為軸承引入額外剛度阻尼，使此時(shí)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)能平穩(wěn)運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，如不能應(yīng)用到流體潤滑軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)場合，本發(fā)明提供了一種采用磁流變液潤滑的浮環(huán)軸承及其控制方法，利用浮環(huán)軸承中安裝的浮環(huán)形成內(nèi)外兩層油膜，同時(shí)浮環(huán)以低于軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)在較高效率下對高速轉(zhuǎn)子振動(dòng)控制的目的。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種智能可控軸承，包括:勵(lì)磁系統(tǒng)、軸承座、軸承殼體、軸瓦和浮環(huán)，浮環(huán)套于軸頸上，浮環(huán)外為安裝于軸承殼體上的軸瓦，軸承殼體安裝在軸承座中，軸承座外為勵(lì)磁系統(tǒng);所述軸承還包括:作為潤滑劑的磁流變液;供入磁流變液后，軸頸與浮環(huán)內(nèi)表面、浮環(huán)外表面與軸瓦分別形成兩層潤滑油膜即內(nèi)油膜和外油膜，勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場改變磁流變液性質(zhì)，進(jìn)而改變潤滑油膜性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)軸承的智能行為;所述浮環(huán)以低于軸承使用中安裝的轉(zhuǎn)軸的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]優(yōu)選地，所述勵(lì)磁系統(tǒng)包含磁軛、線圈和磁極，并采用直流電作為勵(lì)磁電流;其中:線圈通勵(lì)磁電流產(chǎn)生磁場，磁極用于強(qiáng)化磁場，磁軛用于強(qiáng)化磁場通路;所述磁極采用N-S極兩兩對置方式并環(huán)繞在軸承殼體周圍，用于為軸承提供均勻磁場。
[0009]更優(yōu)選地，所述線圈由銅質(zhì)漆包線繞制;所述磁極、磁軛均采用工業(yè)純鐵或低碳鋼制作，以增強(qiáng)磁場強(qiáng)度。
[0010]優(yōu)選地，所述軸承座包括:上半座、下半座、左端蓋與右端蓋，其中:上半座與下半座連接，用于固定軸承殼體并支撐軸承各部件;在上半座上設(shè)有進(jìn)油孔，用于向軸承供入磁流變液;左端蓋、右端蓋與上半座、下半座連接，在左端蓋與右端蓋上均設(shè)有回油孔，回油孔與上半座上的供油孔共同形成磁流變液循環(huán)供應(yīng)通路。
[0011 ] 更優(yōu)選地，所述軸承座由非鐵磁性材料制造，從而使磁場透過而不改變磁場強(qiáng)度及分布。
[0012]優(yōu)選地，所述軸承殼體包括上下兩部分，上下兩部分分別安裝一塊半圓形軸瓦構(gòu)件;軸承殼體內(nèi)開有油道作為磁流變液流入通道。
[0013]更優(yōu)選地，所述軸承殼體由非鐵磁性材料制造，從而使磁場透過而不改變磁場強(qiáng)度及分布，同時(shí)保證軸承殼體安裝運(yùn)行需要的強(qiáng)度和硬度。
[0014]優(yōu)選地，所述軸瓦由兩塊半圓形軸瓦構(gòu)件組成，并由巴氏合金制造，其耐磨且不影響磁場分布及強(qiáng)度；同時(shí)在軸瓦上開設(shè)有供油孔和供油槽，外部磁流變液通過供油孔進(jìn)入軸承，供油槽使得供油更均勻。
[0015]優(yōu)選地，所述浮環(huán)由耐磨材料制造，浮環(huán)材料依據(jù)具體使用場合而選擇；
[0016]所述浮環(huán)的材料為青銅，以允許磁場進(jìn)入內(nèi)油膜，從而改變內(nèi)油膜性質(zhì)，此時(shí)內(nèi)外油膜性質(zhì)均被磁場改變，從而提高軸承可控性；
[0017]或者，所述浮環(huán)的材料為表面淬火碳鋼，浮環(huán)屏蔽使磁場無法進(jìn)入內(nèi)油膜，以避免內(nèi)油膜磁流變液受磁場影響，從而降低磁流變液對軸頸的摩擦。
[0018]優(yōu)選地，所述磁流變液以潤滑油為基液，添加羰基鐵粉顆粒制成。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種采用上述智能可控軸承控制轉(zhuǎn)子振動(dòng)的方法，包括如下步驟:
[0020]第一步、打開油栗，對軸承進(jìn)行磁流變液循環(huán)；
[0021]第二步、啟動(dòng)轉(zhuǎn)子；
[0022]第三步、若轉(zhuǎn)子振動(dòng)過大，打開直流電源，對勵(lì)磁系統(tǒng)供電；
[0023]第四步、評價(jià)轉(zhuǎn)子振動(dòng)控制情況，若尚未達(dá)到要求，調(diào)節(jié)直流電源，增強(qiáng)勵(lì)磁電流；
[0024]第五步、若超量振動(dòng)為轉(zhuǎn)子為過臨界轉(zhuǎn)速引起，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速過臨界轉(zhuǎn)速后，則減小或撤去勵(lì)磁電流，此時(shí)軸承以普通浮環(huán)軸承方式運(yùn)行;若需對轉(zhuǎn)子振動(dòng)一直進(jìn)行控制，保持勵(lì)磁電流直到轉(zhuǎn)子停止運(yùn)行。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0026]1.本發(fā)明為采用磁流變液潤滑的流體動(dòng)力潤滑軸承，不同于現(xiàn)階段采用磁流變液實(shí)現(xiàn)振動(dòng)控制的各種滾動(dòng)軸承，本發(fā)明利用了流體動(dòng)力潤滑軸承承載力大、阻尼特性好等優(yōu)點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)其智能行為，即對軸承的剛度、阻尼等特性進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)自振動(dòng)控制；
[0027]2.本發(fā)明為浮環(huán)式軸承，由于浮環(huán)以低于轉(zhuǎn)軸的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)外油膜中的相對剪切率低于普通軸承，使得磁流變液的剪切稀化效應(yīng)得到有效抑制，這有別于現(xiàn)有部分采用磁流變液潤滑的普通滑動(dòng)軸承，剪切稀化效應(yīng)使得其在高速下控制性迅速降低，而本發(fā)明由于浮環(huán)的存在，可以應(yīng)用于轉(zhuǎn)速更高的場合；
[0028]3.不論浮環(huán)采用何種材質(zhì)，內(nèi)油膜因離磁極較遠(yuǎn)，其中磁場強(qiáng)度均低于外油膜，可以減小普通滑動(dòng)軸承使用磁流變液潤滑導(dǎo)致的高摩擦矩。
【附圖說明】
[0029]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0030]圖1為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，
[0031 ]圖2為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的實(shí)施系統(tǒng)圖；
[0032]圖3為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的剖面圖，展示了勵(lì)磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；
[0033]圖4為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的剖面圖，展示了內(nèi)油膜、外油膜的位置；
[0034]圖中:磁軛I，線圈2，磁極3，軸承座4，軸承殼體5，軸瓦6，浮環(huán)7，軸承10(包含部件I?7)，油栗11，直流電源12，轉(zhuǎn)軸13，外油膜14，內(nèi)油膜15;
[0035]101為軸承殼體回油孔，102為浮環(huán)供油孔(共4個(gè))，103為軸瓦供油孔(兩塊軸瓦共4個(gè))，104為軸承殼體供油孔(4個(gè))，105為軸承座供油孔。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0037]如圖1-圖4所示，一種智能可控軸承，包括:磁軛1、線圈2、磁極3、軸承座4、軸承殼體5、軸瓦6、浮環(huán)7，以及作為潤滑劑的磁流變液，其中:
[0038]磁軛1、線圈2、磁極3共同組成勵(lì)磁系統(tǒng)(如圖3所示)，線圈2通勵(lì)磁電流產(chǎn)生磁場，磁極3用于強(qiáng)化磁場，磁軛I用于強(qiáng)化磁場通路;浮環(huán)7套于軸頸上，浮環(huán)7外面安裝于軸承殼體5上的軸瓦6，軸承殼體5安裝在軸承座4中，軸承座4外為由磁軛1、線圈2、磁極3組成的勵(lì)磁系統(tǒng)；
[0039]通過油栗11供入磁流變液后，軸頸與浮環(huán)7內(nèi)表面、浮環(huán)7外表面與軸瓦6分別形成兩層潤滑油膜即內(nèi)油膜15和外油膜14，勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場改變磁流變液性質(zhì)，進(jìn)而改變潤滑油膜性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)軸承10的智能行為;在軸承10工作過程中，浮環(huán)7以低于轉(zhuǎn)軸13速度轉(zhuǎn)動(dòng)，一方面降低了內(nèi)油膜15中軸頸摩擦矩，一方面降低了外油膜14中剪切率，從而部分克服磁流變液摩擦大及剪切稀化的不利影響，提高軸承10的可控性。通過勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)生磁場，實(shí)現(xiàn)智能行為，即改變軸承的剛度、阻尼、承載力特性，實(shí)現(xiàn)軸承半主動(dòng)控制，進(jìn)而對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)控制。
[0040]在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述軸承座4包括上半座、下半座、左端蓋與右端蓋，其中:上半座與下半座通過銷釘定位、螺栓連接，用于固定軸承殼體5并支撐軸承10各部件;在上半座上設(shè)有軸承座供油孔105用于向整個(gè)軸承供入磁流變液;左端蓋與右端蓋通過螺釘與上、下半座連接，并在左端蓋、右端蓋上均設(shè)有軸承殼體回油孔101，軸承殼體回油孔101與上半座上的軸承座供油孔105共同形成磁流變液循環(huán)供應(yīng)通路。
[0041 ]作為一優(yōu)選的實(shí)施方式，所述軸承座4由招合金或青銅的非鐵磁性材料制造，可使磁場透過而不改變磁場強(qiáng)度及分布，同時(shí)保證軸承殼體5安裝運(yùn)行需要的強(qiáng)度和硬度。
[0042]如圖1所示，所述軸承殼體5分為上下兩部分并通過銷釘定位、螺栓連接;上下兩部分分別安裝一塊半圓形軸瓦6;軸承殼體5內(nèi)開有軸承殼體供油孔104作為磁流變液流入通道。
[0043]作為一優(yōu)選的實(shí)施方式，所述軸承殼體5由鋁合金或青銅的非鐵磁性材料制造，可使磁場透過而不改變磁場強(qiáng)度及分布。
[0044]作為一優(yōu)選的實(shí)施方式，所述軸瓦6由兩塊半圓形軸瓦組成，并由巴氏合金制造，其耐磨且不影響磁場分布及強(qiáng)度；同時(shí)，在兩塊半圓形軸瓦上分別開設(shè)有軸瓦供油孔103和供油槽，其中:外部磁流變液通過軸瓦供油孔103進(jìn)入軸承10，供油槽使得供油更均勻。
[0045]作為一優(yōu)選的實(shí)施方式，所述浮環(huán)7由耐磨材料制造，其中:浮環(huán)7外表面與軸瓦6內(nèi)表面形成一層潤滑油膜，即外油膜14;浮環(huán)7內(nèi)表面與軸頸表面形成一層潤滑油膜，即內(nèi)油膜15(如圖4所示)。
[0046]作為一優(yōu)選的實(shí)施方式，所述浮環(huán)7的材料可以為青銅，以允許磁場進(jìn)入內(nèi)油膜15，從而改變內(nèi)油膜15性質(zhì)，此時(shí)內(nèi)、外油膜15、14性質(zhì)均被磁場改變，從而提高軸承10可控性。
[0047]作為一優(yōu)選的實(shí)施方式，所述浮環(huán)7的材料還可以為表面淬火碳鋼，浮環(huán)屏蔽使磁場無法進(jìn)入內(nèi)油膜15，以避免內(nèi)油膜15磁流變液受磁場影響，從而降低磁流變液對軸頸的摩擦。
[0048]作為一優(yōu)選的實(shí)施方式，在所述軸承殼體5上分別設(shè)置有一個(gè)軸承殼體回油孔101和四個(gè)軸承殼體供油孔104;在所述浮環(huán)7上設(shè)置有四個(gè)浮環(huán)供油孔102;在所述軸瓦6上設(shè)置有軸瓦供油孔103(兩塊半圓形軸瓦上共四個(gè))；在所述軸承座4上部設(shè)置有一軸承座供油孔105、在所述軸承座4的兩端各設(shè)置一個(gè)軸承殼體回油孔101。油栗11工作后，磁流變液順次通過軸承座供油孔105、軸承殼體供油孔104、軸瓦供油孔103到達(dá)外油膜14，再通過浮環(huán)供油孔102到達(dá)內(nèi)油膜15;內(nèi)、外油膜15、14產(chǎn)生端泄，磁流變液最終經(jīng)軸承殼體回油孔101流回油栗11，從而對軸承10實(shí)現(xiàn)磁流變液循環(huán)供應(yīng)。
[0049]如圖2所示，本實(shí)施例中，所述勵(lì)磁系統(tǒng)通過直流電源12進(jìn)行勵(lì)磁，通過油栗11將磁流變液栗入所述軸承10;具體的:
[0050]油栗11將磁流變液栗入軸承座進(jìn)油孔105，磁流變液經(jīng)過軸瓦供油孔103到達(dá)并充斥外油膜間隙，形成外油膜14(如圖4所示)，再經(jīng)由浮環(huán)供油孔102到達(dá)并充斥內(nèi)油膜間隙，形成內(nèi)油膜15(如圖4所示)，其間磁流變液由軸承10兩端泄出，經(jīng)軸承殼體回油孔101流回油栗11中(如圖4所示)。
[0051]作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述勵(lì)磁系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)直流電源12改變磁場強(qiáng)度，從而控制所述軸承10是否對振動(dòng)進(jìn)行控制及調(diào)控控制程度。
[0052]如圖3所示，所述的勵(lì)磁系統(tǒng)在所述軸承10外，且四個(gè)磁極3在周向呈等角。
[0053]作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，四個(gè)所述的磁極3呈N-S極兩兩對置方式安裝。
[0054]本實(shí)施例所述軸承10中通入磁流變液后，當(dāng)無外加磁場時(shí)，軸承10按普通滑動(dòng)軸承方式運(yùn)行；當(dāng)外加磁場后，磁流變液性質(zhì)發(fā)生改變進(jìn)而導(dǎo)致軸承10特性改變;本實(shí)施例利用外加磁場改變軸承剛度、阻尼特性，從而實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的振動(dòng)控制。采用上述軸承10實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)控制，具體包括如下步驟:
[0055]第一步、打開油栗11，對軸承10進(jìn)行磁流變液循環(huán)；
[0056]第二步、啟動(dòng)轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)軸13轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0057]第三步、若轉(zhuǎn)子振動(dòng)過大，打開直流電源12，對勵(lì)磁系統(tǒng)供電；
[0058]第四步、評價(jià)轉(zhuǎn)子振動(dòng)控制情況，若尚未達(dá)到要求，調(diào)節(jié)直流電源12，增強(qiáng)勵(lì)磁電流；
[0059]第五步、若超量振動(dòng)為轉(zhuǎn)子為過臨界轉(zhuǎn)速引起，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速過臨界轉(zhuǎn)速后，可減小或撤去勵(lì)磁電流，此時(shí)軸承10以普通浮環(huán)軸承方式運(yùn)行；
[0060]第六步、若需對轉(zhuǎn)子振動(dòng)一直進(jìn)行控制，保持勵(lì)磁電流直到轉(zhuǎn)子停止運(yùn)行。
[0061]本實(shí)施例采用磁流變液同時(shí)作為潤滑劑和控制手段，可以實(shí)現(xiàn)對軸承的特性如剛度阻尼等進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子振動(dòng)控制;采用浮環(huán)式軸承，由于浮環(huán)以低于轉(zhuǎn)軸的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)外油膜中的相對剪切率低于普通軸承，使得磁流變液的性能下降得到有效抑制，這意味著此類軸承可以應(yīng)用于轉(zhuǎn)速更高的場合;不論浮環(huán)采用何種材質(zhì)，內(nèi)油膜因離磁極較遠(yuǎn)，其中磁場強(qiáng)度均低于外油膜，可以減小普通滑動(dòng)軸承使用磁流變液潤滑導(dǎo)致的高摩擦矩。
[0062]本發(fā)明無需主動(dòng)控制，且無摩擦損耗、帶自感應(yīng)功能，確保了轉(zhuǎn)子在高速工況下高效、穩(wěn)定地工作。
[0063]以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能可控軸承，包括:勵(lì)磁系統(tǒng)、軸承座、軸承殼體、軸瓦和浮環(huán)，浮環(huán)套于軸頸上，浮環(huán)外為安裝于軸承殼體上的軸瓦，軸承殼體安裝在軸承座中，軸承座外為勵(lì)磁系統(tǒng)；其特征在于，還包括:作為潤滑劑的磁流變液;供入磁流變液后，軸頸與浮環(huán)內(nèi)表面、浮環(huán)外表面與軸瓦分別形成兩層潤滑油膜即內(nèi)油膜和外油膜，勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場改變磁流變液性質(zhì)，進(jìn)而改變潤滑油膜性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)軸承的智能行為;所述浮環(huán)以低于軸承使用中安裝的轉(zhuǎn)軸的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能可控軸承，其特征在于，所述勵(lì)磁系統(tǒng)包含磁軛、線圈和磁極，并采用直流電作為勵(lì)磁電流;其中:線圈通勵(lì)磁電流產(chǎn)生磁場，磁極用于強(qiáng)化磁場，磁軛用于強(qiáng)化磁場通路;所述磁極采用N-S極兩兩對置方式并環(huán)繞在軸承殼體周圍，用于為軸承提供均勻磁場。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能可控軸承，其特征在于，所述線圈由銅質(zhì)漆包線繞制;所述磁極、磁軛均采用工業(yè)純鐵或低碳鋼制作，以增強(qiáng)磁場強(qiáng)度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能可控軸承，其特征在于，所述軸承座包括:上半座、下半座、左端蓋與右端蓋，其中:上半座與下半座連接，用于固定軸承殼體并支撐軸承各部件；在上半座上設(shè)有進(jìn)油孔，用于向軸承供入磁流變液;左端蓋、右端蓋與上半座、下半座連接，在左端蓋與右端蓋上均設(shè)有回油孔，回油孔與上半座上的供油孔共同形成磁流變液循環(huán)供應(yīng)通路。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能可控軸承，其特征在于，所述軸承殼體包括上下兩部分，上下兩部分分別安裝一塊半圓形軸瓦構(gòu)件;軸承殼體內(nèi)開有油道作為磁流變液流入通道。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種智能可控軸承，其特征在于，所述軸瓦由兩塊半圓形軸瓦構(gòu)件組成，并由巴氏合金制造，其耐磨且不影響磁場分布及強(qiáng)度；同時(shí)在軸瓦上開設(shè)有供油孔和供油槽，外部磁流變液通過供油孔進(jìn)入軸承，供油槽使得供油更均勻。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種智能可控軸承，其特征在于，所述軸承座、軸承殼體均由非鐵磁性材料制造，使磁場透過而不改變磁場強(qiáng)度及分布，同時(shí)保證軸承殼體安裝運(yùn)行需要的強(qiáng)度和硬度。8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種智能可控軸承，其特征在于，所述浮環(huán)的材料為青銅，以允許磁場進(jìn)入內(nèi)油膜，從而改變內(nèi)油膜性質(zhì)，此時(shí)內(nèi)外油膜性質(zhì)均被磁場改變，從而提高軸承可控性； 或者，所述浮環(huán)的材料為表面淬火碳鋼，浮環(huán)屏蔽使磁場無法進(jìn)入內(nèi)油膜，以避免內(nèi)油膜磁流變液受磁場影響，從而降低磁流變液對軸頸的摩擦。9.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種智能可控軸承，其特征在于，所述磁流變液以潤滑油為基液，添加羰基鐵粉顆粒制成。10.—種采用權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述智能可控軸承控制轉(zhuǎn)子振動(dòng)的方法，其特征在于，包括如下步驟: 第一步、打開油栗，對軸承進(jìn)行磁流變液循環(huán)； 第二步、啟動(dòng)轉(zhuǎn)子； 第三步、若轉(zhuǎn)子振動(dòng)過大，打開直流電源，對勵(lì)磁系統(tǒng)供電； 第四步、評價(jià)轉(zhuǎn)子振動(dòng)控制情況，若尚未達(dá)到要求，調(diào)節(jié)直流電源，增強(qiáng)勵(lì)磁電流； 第五步、若超量振動(dòng)為轉(zhuǎn)子為過臨界轉(zhuǎn)速引起，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速過臨界轉(zhuǎn)速后，則減小或撤去勵(lì)磁電流，此時(shí)軸承以普通浮環(huán)軸承方式運(yùn)行;若需對轉(zhuǎn)子振動(dòng)一直進(jìn)行控制，保持勵(lì)磁電流直到轉(zhuǎn)子停止運(yùn)行。
【文檔編號】F16F9/53GK105840657SQ201610352948
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】王小虎, 李鴻光, 孟光
【申請人】上海交通大學(xué)