可主動調節變速工作轉子臨界轉速的轉子系統的製作方法

2023-05-18 16:26:31 2

專利名稱：可主動調節變速工作轉子臨界轉速的轉子系統的製作方法
技術領域：
本發明屬轉子動力學技術領域，特別是涉及一種可主動調節變速工作轉子臨界轉速的轉子系統。
背景技術：
旋轉機械被廣泛應用在生產、生活中。旋轉機械的核心是轉子系統，系統一般由轉子、支承和基礎組成。傳統轉子系統設計的思路是通過計算設計轉子系統的結構參數，避免轉子系統在工作轉速區出現臨界轉速，同時對轉子加工精度和動平衡提出較高要求，避免激勵轉子產生共振。而有些旋轉機械，可能會出現不容易從改變結構參數上改變轉子系統的臨界轉速值，或旋轉機械的工作轉速範圍較寬，如化纖機械中的卷繞機，其工作轉速在4000rpm. 20000rpm.，且屬於質量、轉速、剛度慢變系統，單純從改變結構參數上入手設計轉子結構有困難，提高轉子製造精度和動平衡要求會提高產品製造和使用維護成本。在旋轉機械工作轉速區，實時調節輔助支承的支承剛度，間接改變轉子系統支承結構，主動調節轉子系統臨界轉速將是一種新思路。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種通過在傳統轉子系統上設置輔助支承系統，實時調整輔助支承系統的支承剛度，從而改變系統支承結構和支承剛度，並改變系統臨界轉速，使旋轉機械在工作區穩定運轉的可主動調節變速工作轉子臨界轉速的轉子系統。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是提供一種可主動調節變速工作轉子臨界轉速的轉子系統，包括主支承系統，輔助支承系統和轉子，所述的轉子由主支承系統支承工作，所述的主支承系統位於長軸的兩端，所述的輔助支承系統對稱安裝於支承系統和轉子之間，所述的輔助支承系統上設有密封空腔。所述的密封空腔由密封囊構成，或由密封圈和中間空隙構成。所述的主支承系統為滑動軸承或滾動軸承。所述的輔助支承系統至少為2個。所述的輔助支承系統上設置有磁粉離合器，磁粉離合器Gl)將輔助支承系統的軸承與密封腔結構連接起來。所述的輔助支承系統的支承剛度為0 108N/m。所述的密封空腔內的壓力為0 35MPa。有益效果本發明採用設置輔助支承的方法，通過實時主動改變輔助支承剛度，從而改變轉子系統支承結構和剛度，以改變系統臨界轉速，使旋轉機械在工作轉速區穩定運轉。本發明實施方便，也為設計轉子系統結構參數提供便利，並可實現在寬廣的工作轉速區間內無臨界轉速。


圖1 轉子-支承系統結構示意圖。圖2和圖3 輔助支承系統的兩種結構示意圖。圖4 輔助支承系統上的電磁結構示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。如圖1所示，本發明包括主支承系統I，輔助支承系統II和轉子III，它們組成轉子系統。輔助支承系統II上設有密封空腔20，利用液壓或氣動方式改變密封腔壓力，從而改變輔助支承系統II的支承剛度和支承結構，並進一步改變轉子系統的臨界轉速。轉子 III主要由主支承系統I支承旋轉，當該狀態下旋轉機械工作區將出現轉子臨界轉速時，實時主動改變輔助支承系統II的支承剛度，從而改變轉子臨界轉速，當旋轉機械工作轉速越過原轉子臨界轉速區時，輔助支承系統II可恢復到初始狀態甚至不再起支承作用。總之， 通過改變輔助支承系統II的支承剛度來調整轉子系統臨界轉速，達到旋轉機械在整個工作區穩定運轉的目的。主支承系統I可為滑動軸承結構，也可為滾動軸承結構。在轉子系統中可設置有4 套兩對輔助支承系統II，輔助支承系統II上的密封空腔可以由密封囊21形成(如圖2)， 也可以由密封圈22和中間空隙23形成(如圖3)。如圖4所示，在輔助支承系統II上可設置有磁粉離合器41，當輔助支承不起作用時，磁粉離合器脫開，以減小輔助支承系統對轉子系統帶來的影響，並節能。當需要輔助支承系統II起作用時，磁粉離合器41得電吸合，轉子和輔助支承結構組合在一起，通過調整密封腔23內的壓力來調整輔助支承系統II的支承剛度。根據轉子系統的轉速，實時調整輔助軸承的支承剛度，可顯著改變轉子系統的臨界轉速。如圖1所示的轉子系統，當主支承系統剛度為Ka = 3. 5X 106(N/m)時，改變輔助支承系統的剛度Kb和K。，系統的臨界轉速n。(rpm)如下
權利要求
1.一種可主動調節變速工作轉子臨界轉速的轉子系統，包括主支承系統(I)，輔助支承系統(II)和轉子(III)，其特徵在於所述的轉子(III)由主支承系統支承工作，所述的主支承系統(I)位於長軸的兩端，所述的輔助支承系統(II)對稱安裝於支承系統(I)和轉子(III)之間，所述的輔助支承系統(II)上設有密封空腔00)。
2.根據權利要求1所述的一種可主動調節變速工作轉子臨界轉速的轉子系統，其特徵在於所述的密封空腔OO)由密封囊構成，或由密封圈02)和中間空隙03)構成。
3.根據權利要求1所述的一種可主動調節變速工作轉子臨界轉速的轉子系統，其特徵在於所述的主支承系統(I)為滑動軸承或滾動軸承結構。
4.根據權利要求1所述的一種可主動調節變速工作轉子臨界轉速的轉子系統，其特徵在於所述的輔助支承系統(II)至少為1個。
5.根據權利要求1所述的一種可主動調節變速工作轉子臨界轉速的轉子系統，其特徵在於所述的輔助支承系統(II)上設置有磁粉離合器(41)，磁粉離合器Gl)將輔助支承系統的軸承與密封腔結構連接起來。
6.根據權利要求1所述的一種可主動調節變速工作轉子臨界轉速的轉子系統，其特徵在於所述的輔助支承系統(II)的支承剛度為O 108N/m。
7.根據權利要求1所述的一種可主動調節變速工作轉子臨界轉速的轉子系統，其特徵在於所述的密封空腔OO)內的壓力為O 35MPa。
全文摘要
本發明涉及一種可主動調節變速工作轉子臨界轉速的轉子系統，包括主支承系統(I)，輔助支承系統(II)和轉子(III)，其特徵在於所述的轉子(III)主要由主支承系統支承工作，所述的主支承系統(I)位於長軸的兩端，所述的輔助支承系統(II)對稱安裝於支承系統(I)和轉子(III)之間，所述的輔助支承系統(II)上設有密封空腔(20)。本發明通過在傳統轉子系統上設置輔助支承系統，實時調整輔助支承系統的支承剛度，從而改變系統支承結構和支承剛度，並改變系統臨界轉速，使旋轉機械在工作區穩定運轉的可主動調節變速工作轉子臨界轉速的轉子系統。
文檔編號F16C27/00GK102418741SQ20111023174
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月12日 優先權日2011年8月12日
發明者叢國棟, 易瑋帆, 王永興, 王生澤, 閆江 申請人:東華大學