Многолепестковый мехатронный газодинамический подшипник

Изобретение относится к турбомашиностроению и может быть использовано в качестве опор высокоскоростных роторов машин и агрегатов, нагруженных радиальными нагрузками, в системах кондиционирования воздуха кабин летательных аппаратов, а также систем турбонаддува в современном автомобилестроении. Многолепестковый мехатронный газодинамический подшипник содержит корпус, в пазы которого внахлест друг другу вставлены лепестки, расположенные равномерно по окружности корпуса, и пьезоактуаторы. Тонкие лепестки опираются на секционные пружины, вставленные в продольные пазы корпуса и воспринимающие нагрузку при отсутствии электрического напряжения. При этом расположенные вдоль оси вращения ротора пьезоактуаторы позволяют формировать коническую и бочкообразную упругую поверхность. Технический результат: улучшение динамических характеристик высокоскоростного ротора, повышение надежности и долговечности подшипникового узла, а также ресурса работы при многократных пусках и остановах за счет пьезоактуаторов, с помощью которых можно контролировать и управлять жесткостью опорной поверхности в осевом и радиальном направлениях. 6 ил.

 

Изобретение относится к турбомашиностроению и может быть использовано в качестве опор высокоскоростных роторов машин и агрегатов, нагруженных радиальными нагрузками, в системах кондиционирования воздуха кабин летательных аппаратов, а также систем турбонаддува в современном автомобилестроении.

Известен многолепестковый газодинамический подшипник с активным управлением, который является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, содержащий корпус, в пазы которого внахлест друг другу вставлены лепестки, при этом, в корпус вставлены пьезоактуаторы, на которые опираются крепления лепестков (см. патент РФ №2581101, МПК F16C 17/12, опубл. 05.11.2014 г.).

Недостатком является неконтролируемая деформация упругих элементов и, следовательно, недостаточная надежность и долговечность подшипникового узла.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в улучшении динамических характеристик высокоскоростного ротора, повышении надежности и долговечности подшипникового узла, а также ресурса работы при многократных пусках и остановах.

Техническая задача достигается тем, что многолепестковый мехатронный газодинамический подшипник содержит корпус, в пазы которого внахлест друг другу вставлены лепестки, расположенные равномерно по окружности корпуса, и пьезоактуаторы, согласно изобретению, тонкие лепестки опираются на секционные пружины, вставленные в продольные пазы корпуса и воспринимающие нагрузку при отсутствии электрического напряжения, при этом расположенные вдоль оси вращения ротора пьезоактуаторы позволяют формировать коническую и бочкообразную упругую поверхность.

Технический результат заключается в улучшении динамических характеристик высокоскоростного ротора, повышении надежности и долговечности подшипникового узла, а также ресурса работы при многократных пусках и остановах за счет пьезоактуаторов, с помощью которых можно контролировать и управлять жесткостью опорной поверхности в осевом и радиальном направлениях.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен многолепестковый мехатронный газодинамический подшипник в момент пуска и останова, на фиг. 2 - то же, при установившемся движении; на фиг. 3 изображен продольный разрез подшипника при формировании прогиба в центральной части лепестка, на фиг. 4 - то же, при формировании конической поверхности; на фиг. 5 изображен увеличенный вид пьезоактуатора при отсутствии электрического напряжения, на фиг. 6 - увеличенный вид пьезоактуатора при наличии электрического напряжения.

Многолепестковый мехатронный газодинамический подшипник (фиг. 1 и 2) представляет собой опору скольжения, состоящую из корпуса 1, выполненного в виде втулки с радиальными отверстиями 2, в которые вкручены зафиксированные гайками 3 пьезоактуаторы 4, состоящие из стержня 5 с резьбовой частью 6, в которой имеются отверстия для проводов 7, а также гладкой частью 8, на которой зафиксированы пьезоэлементы 9, закрытые защитными колпачками 10. Корпус 1 имеет продольные пазы 11, в которые вставлены секционные пружины 12, являющиеся в то же время опорами тонких лепестков 13, охватывающих вал 14.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии электрического напряжения на проводах 7 пьезоактуаторов 4 пьезоэлементы 9 не увеличиваются в размерах и не участвуют в работе - конструкция функционирует как лепестковый газодинамический подшипник (фиг. 1 и 5). Во время работы секционные пружины 12 воспринимают нагрузки, действующие на лепестки 13 со стороны вала 14, при подаче напряжения пьезоэлементы 9 увеличиваются и пьезоактуаторы 4 участвуют в работе, повышая жесткость лепестков 13 и всего многолепесткового мехатронного подшипника (фиг. 2 и 6). При подаче разного по величине напряжения на провода 7 пьезоактуаторов 4 жесткость лепестков 13 в осевом направлении меняется пропорционально подаваемому на соответствующий пьезоактуатор 4 напряжению, что позволяет избегать или минимизировать влияние полу скоростных вихрей (фиг. 3) и конических прецессий ротора 14 (фиг. 4).

Многолепестковый мехатронный газодинамический подшипник, содержащий корпус, в пазы которого внахлест друг другу вставлены лепестки, расположенные равномерно по окружности корпуса, и пьезоактуаторы, отличающийся тем, что тонкие лепестки опираются на секционные пружины, вставленные в продольные пазы корпуса и воспринимающие нагрузку при отсутствии электрического напряжения, при этом расположенные вдоль оси вращения ротора пьезоактуаторы позволяют формировать коническую и бочкообразную упругую поверхность.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к турбомашиностроению и может быть использовано в качестве опор высокоскоростных роторов машин и агрегатов, нагруженных радиальными нагрузками, в системах кондиционирования воздуха кабин летательных аппаратов, а также системах турбонаддува в современном автомобилестроении.

Изобретение относится к механическому узлу из двух механических деталей, вращающихся одна относительно другой и позволяющих получить самоцентрирующийся гидростатический подшипник.

Изобретение относится к деталям машин, а именно к конструкциям радиальных и упорных газостатических подшипников, предназначенных для использования, в частности, в высокоскоростных роторных системах, например компрессорах, турбинах, электрогенераторах.

Изобретение относится к упорным подшипникам, используемым в турбомашинах или в другом оборудовании с вращающимися элементами. Упорный подшипник (16) содержит один или более вкладышей (24), которые прикреплены к податливому корпусу (38) подшипника и каждый из которых имеет упорную поверхность, а также устройство подачи находящегося под давлением газового смазочного материала к упорной поверхности вкладышей (24) и демпфирующее устройство (26, 28), работающее параллельно с податливым корпусом.

Изобретение относится к области ячеистых гидравлических гидростатических подшипников, предназначенных для поддержания вращающихся валов, в частности, турбонасосов для ракетного двигателя, предназначенных для создания давления текучей среды.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к самоустанавливающимся колодочным подшипникам, и может быть применено в конструкциях быстроходных компрессоров, газовых и паровых турбин, насосов и других машин.

Изобретение относится в целом к подшипниковым узлам и, более конкретно, к радиально-подшипниковым узлам, содержащим упруго установленные газодиффузионные вкладыши подшипников.

Изобретение относится в целом к подшипниковым узлам и, в частности, к подшипниковым узлам скольжения, содержащим упругосмонтированные вкладыши подшипников с диффундирующим газом.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к радиальным лепестковым газодинамическим подшипникам, и может быть использовано в качестве опор высокоскоростных турбомашин.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для крепления подшипников и регулирования вибраций вала как в высокооборотных устройствах, например турбинах, так и в низкооборотных, например инкубаторах.

Изобретение относится к турбомашиностроению и может быть использовано в качестве опор высокоскоростных роторов машин и агрегатов, нагруженных радиальными нагрузками, в системах кондиционирования воздуха кабин летательных аппаратов, а также системах турбонаддува в современном автомобилестроении.

Изобретение относится к упорным подшипникам, используемым в турбомашинах или в другом оборудовании с вращающимися элементами. Упорный подшипник (16) содержит один или более вкладышей (24), которые прикреплены к податливому корпусу (38) подшипника и каждый из которых имеет упорную поверхность, а также устройство подачи находящегося под давлением газового смазочного материала к упорной поверхности вкладышей (24) и демпфирующее устройство (26, 28), работающее параллельно с податливым корпусом.

Изобретение относится к подшипникам скольжения с газовой смазкой, используемым в опорах роторов высокоскоростных турбомашин. Подшипниковый узел включает радиальный и осевой ленточные подшипники, устройство управления преднатягом для регулирования жесткостью подшипника во время работы, систему электромагнитной разгрузки для снижения амплитуды колебаний ротора и разгрузочный элемент, повышающий предельную нагрузку на подшипник без повреждения гофрированных лент.

Изобретение относится в целом к подшипниковым узлам и, более конкретно, к радиально-подшипниковым узлам, содержащим упруго установленные газодиффузионные вкладыши подшипников.

Изобретение относится в целом к подшипниковым узлам и, в частности, к подшипниковым узлам скольжения, содержащим упругосмонтированные вкладыши подшипников с диффундирующим газом.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к радиальным лепестковым газодинамическим подшипникам, и может быть использовано в качестве опор высокоскоростных турбомашин.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для крепления подшипников и регулирования вибраций вала как в высокооборотных устройствах, например турбинах, так и в низкооборотных, например инкубаторах.

Изобретение относится к деталям машин, а именно к конструкциям радиальных подшипников скольжения, используемых в высокоскоростных роторных системах, например, компрессоров, турбин, электрогенераторов.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено во всех отраслях промышленности в качестве главного элемента как осевых, так и радиальных опор скольжения, работающих с принудительной подачей смазки.

Изобретение относится к турбомашиностроению и может быть использовано в качестве опор высокоскоростных роторов машин и агрегатов, нагруженных радиальными нагрузками, в системах кондиционирования воздуха кабин летательных аппаратов, а также систем турбонаддува в современном автомобилестроении.

Изобретение относится к турбомашиностроению и может быть использовано в качестве опор высокоскоростных роторов машин и агрегатов, нагруженных радиальными нагрузками, в системах кондиционирования воздуха кабин летательных аппаратов, а также системах турбонаддува в современном автомобилестроении.

Изобретение относится к турбомашиностроению и может быть использовано в качестве опор высокоскоростных роторов машин и агрегатов, нагруженных радиальными нагрузками, в системах кондиционирования воздуха кабин летательных аппаратов, а также систем турбонаддува в современном автомобилестроении. Многолепестковый мехатронный газодинамический подшипник содержит корпус, в пазы которого внахлест друг другу вставлены лепестки, расположенные равномерно по окружности корпуса, и пьезоактуаторы. Тонкие лепестки опираются на секционные пружины, вставленные в продольные пазы корпуса и воспринимающие нагрузку при отсутствии электрического напряжения. При этом расположенные вдоль оси вращения ротора пьезоактуаторы позволяют формировать коническую и бочкообразную упругую поверхность. Технический результат: улучшение динамических характеристик высокоскоростного ротора, повышение надежности и долговечности подшипникового узла, а также ресурса работы при многократных пусках и остановах за счет пьезоактуаторов, с помощью которых можно контролировать и управлять жесткостью опорной поверхности в осевом и радиальном направлениях. 6 ил.

Наверх