[发明专利]轴承游隙调整

说明书

技术领域

本发明总的涉及旋转机械，具体来说，涉及如此机械的轴承结构。 

背景技术

在所有旋转机械中，转子部分和定子部分之间有某种类型的径向轴承。大部分径向类型轴承布置成用来承受转子和定子之间由机械接触产生的径向力。用作为径向轴承的该类轴承的典型实例是球轴承、滚子轴承和滑动轴承。 

所有这些轴承都基于转动部分和静止部分之间某种类型的非直接机械接触，游隙是一重要的因素。在理想情形中，轴承可以是无游隙的，只允许运动部分之间的润滑剂薄膜。然而，在典型情形中，小游隙总存在于定子和轴承之间和/或存在于轴承和转子之间。 

当旋转机械操作时，例如，轴承中会产生热量。该热量致使轴承热膨胀。如果热胀变得大于可供的游隙，则旋转机械将严重损坏。为了能在不同温度下操作，通常对轴承提供扩大的径向游隙。此外，游隙必须足够大，使它能对付最坏的情形，即，旋转机械可运行的最高温度。这导致旋转机械通常在稍大于最佳游隙的某种游隙下运行。 

游隙大小会影响旋转机械的特性。大的游隙通常会增加磨损，在轴承和其连接零件中产生高水平的振动和噪声。此外，由轴承承载的转子也将根据游隙而经历不同的刚度。一般来说，小游隙是首选的。在基本没有游隙的情况下，可以很好地估算转子的响应频率并由此避开该频率。在小游隙时，振动特性稍有不同，并难于预先进行计算。在非常大的游隙时，转子的转矩和作用在转子上的外力可致使转子进入或多或少的混乱状态。 

轴承游隙对大型机械的影响变得更加重要。尤其是，在转子的大直径处具有大质量的大型机械是人们非常关心的课题。一种典型的如此旋转机械是用于 精制纤维材料的精磨机，其中，具有很大径向延伸部分的研磨板围绕轴线转动。 

在现有技术中有各种方法来补偿温度引起的游隙变化。在美国专利US3,418,809、US 3,459,460和US 4,626,111揭示了具有布置在锥形表面上的滚子的轴承结构，该轴承结构借助于流体静压力、电加热膨胀的部件或热胀杆来使滚子运动。这导致游隙变化。如此结构的缺点是在轴承周围和轴承内包括附加的零件，由此增加操作中损坏的风险。 

在US 6,261,003中，揭示了一种控制滚子轴承径向游隙的装置。在滚子轴承外面配装润滑剂排放回路，这样，通过提供横穿排放环并沿排放环的圆周方向有不同的倾斜度的多个排放通道，可控制通过排放环的排放输出量。由此，利用润滑剂来降低外环的温度，得到受控制的游隙。润滑剂温度又由轴承内产生的摩擦所确定。然而，这种方案存在许多缺点。温度的控制与润滑剂的流量和温度有关。有利于温度控制方面的流量和温度并不总是有利于润滑之目的。此外，控制温度的能力受润滑剂最大流量和轴承其它部分处温度限制，后者又依赖于载荷和摩擦。此外，该建议方法只可控制一个方向的温度，通常是外环的冷却，由此增加了游隙。 

当启动通常在一定升温下运行的冷转动机械时，此时的游隙通常大于连续运行时的游隙。通过US 6,261,003提出的方法不能达到启动阶段过程中的游隙减小。因此，在达到任何稳态运行之前，仍然存在着因无控制的振动状态引起的破坏操作的危险。此外，该方案在轴承支承表面内需要附加的开口，这减小了机械强度并增加磨损。 

现有技术的轴承游隙补偿方案具有不同的缺点。然而，总的问题是在轴承内引入了减弱或干扰性的特征。 

发明内容

本发明的一个目的是提供一种轴承系统，该系统提高控制轴承游隙的可能性而基本上不影响轴承本身的操作。另一目的是提供一种轴承游隙控制系统，其能够增加和减小游隙。还有一目的是能改进对旋转机械振动特性的控制。 

上述目的通过所附权利要求书所述的装置和方法来达到。总的来说，根据 第一方面，旋转机械具有转子、定子、布置成承受由机械接触引起的转子和定子之间径向力的径向轴承以及轴承外壳。轴承外壳设置在与径向轴承直接机械接触的定子或转子内。旋转机械还包括布置在轴承外壳内的热能交换器以及热控制装置。热能交换器能够提供加热和冷却。热控制装置布置成控制热能交换器在旋转机械运行过程中的热交换。旋转机械通常是诸如精磨机那样的大型机械。 

在第二方面，旋转机械的振动控制方法包括测量有关旋转机械定子和/或转子振动的特性。该方法还包括响应于测得特性来控制定子或转子内的轴承外壳中的热能交换。热能交换可提供加热和冷却。 

本发明的一个优点在于，它能容易地控制轴承游隙，又能够对特别大型的旋转机械提供振动控制。 

附图说明