[发明专利]一种旋转机械转子支承结构的电磁式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器

说明书

本发明公开了一种旋转机械转子支承结构的电磁式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器，包括弹性支承、动摩擦片、动摩擦片支架、静摩擦片、静摩擦片支架、力传感器、电磁铁组件。动摩擦片安装在弹性支承的动摩擦片支架上，随弹性支承一起做径向运动。静摩擦片位于动摩擦片的一侧，可沿轴向移动。给电磁铁组件上的线圈施加控制电流，在动摩擦片上产生轴向的吸引力，动摩擦片向静摩擦片靠近，在动摩擦片与静摩擦片形成的摩擦副上产生正压力，进而产生摩擦力，以实现对旋转机械转子系统振动及稳定性的控制。动摩擦片与静摩擦片之间的摩擦力可以通过电磁铁线圈上的控制电流进行实时精确控制，在旋转机械转子系统振动及稳定性主动控制领域有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及旋转机械领域，尤其涉及一种旋转机械转子支承结构的电磁式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器。

背景技术

随着各类旋转机械，如航空发动机、燃气轮机、能量回收装置等、向大功率、高速、轻结构方向的发展，转子系统的振动对各种激励因素更为敏感，特别是对于那些工作在一阶或几阶临界临界转速以上的柔性转子系统来讲，转子系统如何能够以较小的振动通过各阶弯曲临界转速是一个非常重要的问题。弹性支承结构由于具有结构简单、能够方便地对转子系统的临界转速进行调节等特点，在许多旋转机械转子的支承结构中得到了广泛应用。但是一般的弹性支承，特别是采用滚动轴承的弹性支承，支承所能为转子系统提供的阻尼非常小，不能满足转子系统对阻尼的要求，所以提出了一系列的弹性阻尼支承结构。传统的弹性阻尼支承结构的动力特性是不可控的，难以满足转子系统在不同工况条件下对支承动力特性的要求，又提出了各种动力特性可控的弹性支承结构，如压电式、电流变/磁流变流体式等结构，但这些结构存在着动力特性复杂、不易在高温环境下工作等问题。

在专利“一种航空发动机转子结构动力学的设计方法”(ZL201410146849.X)和“用于测定挤压油膜阻尼器参数影响特性的支承结构”(ZL201610255109.9)中，所提到的挤压油膜阻尼器对工艺制造和结构设计的精确性和可靠性都提出了很高的要求，否则在复杂的实际工况中不但不能有效地抑制转子系统的振动，还会引发复杂的非线性响应，导致弹性支承抑振作用失效。在专利“一种抑制带弹性支承转子系统振动的方法及装置”(ZL200410073346.0)及专利“一种弹支干摩擦阻尼器电控装置”(ZL200710017593.2)所提到的装置中，存在的主要问题是：1)由于阻尼器在静止时会存在一个很大的静摩擦力，阻尼器动力特性的非线性导致系统动力学的分析及控制困难；2)在弹性支承上施加很大的轴向压力，可能会导致弹性支承失稳；3)干摩擦力施加结构复杂，占用了较大的轴向长度；4)由于干摩擦力不仅受到正压力影响，还受到摩擦副上摩擦系数的影响，而摩擦系数不仅与摩擦副材料的摩擦特性有关，还与摩擦副上温度和工作条件等因素有关，摩擦系数实际上是时变的，所以仅仅通过控制摩擦副上的正压力无法对摩擦力进行精确控制。

发明内容

为克服现有技术中存在的干摩擦阻尼器结构复杂、摩擦力的调节范围小、摩擦力难于精确控制、不能在高温环境下工作等不足，本发明提出了一种旋转机械转子支承结构的电磁式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器。

本发明所采取的技术方案是在旋转机械转子弹性支承上安装一个动力特性可控的电磁式自平衡干摩擦阻尼器，通过电磁铁组件改变干摩擦阻尼器中摩擦副上的摩擦力，为转子系统引入可控的阻尼，实现对转子系统振动及稳定性的主动控制。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种旋转机械转子支承结构的电磁式自平衡弹性支承干摩擦阻尼器，主要包括轴承座、转轴、轴承、弹性支承、左右动摩擦片、动摩擦片支架、左右静摩擦片、左右静摩擦片支架、左右预压力调整板、左右力传感器、电磁铁组件、左右轴向预压蝶形弹簧、左右内定位球、外定位球和阻尼器外壳。左右动摩擦片、动摩擦片支架构成动摩擦组件；左右静摩擦片、左右静摩擦片支架、左右预压力调整板和左右力传感器分别构成左右两个静摩擦组件。所述的电磁铁组件由导磁的电磁铁外环、导磁的电磁铁内环、线圈和非导磁的左右线圈支架组成。