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1、(10)申请公布号 CN 103089810 A (43)申请公布日 2013.05.08 CN 103089810 A *CN103089810A* (21)申请号 201310029935.8 (22)申请日 2013.01.25 F16C 27/02(2006.01) (71)申请人 西安交通大学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路 28 号 (72)发明人 徐华 周夕维 熊显智 王琳 付玉敏 (74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任 公司 61200 代理人 蔡和平 (54) 发明名称 一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装 置 (57) 摘要 本发明涉及一种在线振动控制的。
2、可倾瓦径向 滑动轴承装置， 该装置包括状态可调的可倾瓦径 向滑动轴承、 检测单元、 控制单元与执行机构四个 部分 ； 其中状态可调的可倾瓦径向滑动轴承， 各 瓦块径向位置可实时调整 ； 在检测单元中， 高精 度振动传感器安装在可倾瓦滑动轴承附近， 与主 控计算机相连 ； 控制单元主要包括主控计算机， 与伺服电机与自动停机保护系统 （报警器） 相连 ； 执行机构包括与伺服电机相连的滚珠丝杠， 安装 于丝杠螺母之上的楔形块及与楔形块接触的支撑 块。 该装置在运转过程中通过采集的振动信号， 对 轴承状态做出判断， 根据判断结果对可倾瓦块的 径向位置做出相应调整， 甚至执行自动停机保护， 从而实现对轴。
3、承振动的在线控制， 以满足实际轴 承运行过程中对振动的控制要求。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103089810 A CN 103089810 A *CN103089810A* 1/1 页 2 1. 一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置， 其特征在于 ： 包括状轴承壳体 （4） 、 轴颈 （5） 、 第一振动传感器 （9） 、 第二振动传感器 （10） 、 控制计算机 （11） 和执行单元 ； 轴承壳 体 （4） 设置于轴。
4、颈 （5） 外周， 轴承壳体 （4） 与轴颈 （5） 之间等间隔角度安装由于若干径向可 调的可倾瓦块 （6） ； 轴承壳体 （4） 上设有若干安装孔， 所述若干安装孔的位置正对对应的径 向可调的可倾瓦块 （6） 中心 ； 所述安装孔内设有支撑径向可调的可倾瓦块 （6） 背面的支撑 块 (8) ； 所述执行单元包括伺服电机 （1） 、 与所述伺服电机 （1） 输出轴相连的滚珠丝杠机构 （2） 和楔形块 （3） ； 滚珠丝杠机构 （2） 包括连接伺服电机 （1） 输出轴的滚珠丝杠 （15） 和安装 于滚珠丝杠 （15） 上的丝杠螺母 （14） ； 楔形块 （3） 安装于丝杠螺母 （14） 上， 所。
5、述楔形块 （3） 与支撑块 （8） 相连 ； 第一振动传感器 （9） 和第二振动传感器 （10） 在轴颈 （5） 的周向方向成 90相对安装 ； 第一振动传感器 （9） 和第二振动传感器 （10） 的输出端连接控制计算机 （11） 的输入端 ； 控制计算机 （11） 的输出端连接执行机构的伺服电机 （1） 。 2. 根据权利要求 1 所述的一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置， 其特征在 于 ： 所述支撑块 （8） 与轴承壳体 （4） 之间安有止动垫块 （7） 。 3. 根据权利要求 1 所述的一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置， 其特征在 于 ： 所述控制计算机 （11） 的输出端。
6、连接自动停机保护系统 （12） 。 4. 根据权利要求 1 所述的一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置， 其特征在 于 ： 支撑块 （8） 的底面为与楔形块 （3） 的斜面相配合的斜面。 5. 根据权利要求 1 所述的一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置， 其特征在 于 ： 支撑块 （8） 垂直于轴颈 （5） 设置。 6. 根据权利要求 1 所述的一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置， 其特征在 于 ： 第一振动传感器 （9） 和第二振动传感器 （10） 采集轴颈 （5） 的振动信号并传送至控制计 算机 （11） ， 控制计算机 （11） 对所得振动信号进行处理分析， 对轴承目前的。
7、运行状态做出判 断， 若达不到工作要求， 控制计算机 （11） 对伺服电机 （1） 发出指令， 使得所有伺服电机 （1） 同步动作 ； 伺服电机 （1） 的输出轴驱动滚珠丝杠机构 （2） 的丝杠 （15） 转动， 使得安装于滚珠 丝杠机构 （2） 的丝杆螺母 （14） 之上的楔形块 （3） 位置发生移动， 从而通过支撑块 （8） 使得 径向可调的可倾瓦块 （6） 的径向位置发生改变， 继而改变轴颈 （5） 与径向可调的可倾瓦块 （6） 之间的间隙。 权 利 要 求 书 CN 103089810 A 2 1/3 页 3 一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置 技术领域 0001 本发明属于滑动。
8、轴承装置技术领域， 涉及一种滑动轴承装置。 背景技术 0002 径向滑动轴承是旋转机械中广泛应用的一种关键性支撑部件， 是影响整部机器机 械性能的关键部件之一。可倾瓦滑动轴承因具有噪音小、 摩擦功耗低、 运转平稳、 制造安装 及性能受轴径几何形状影响小并随载荷变化自动调节其状态等优点而得到广泛应用。然 而， 由于非线性激励源 （以非线性油膜力为主） 的存在， 转子轴承系统在一定条件下成为 自激振动系统， 从而产生剧烈振动， 甚至引发油膜振荡， 导致严重的事故。 因此， 对可倾瓦滑 动轴承实施在线振动控制， 控制转子 轴承系统振动水平， 预防油膜振荡的发生有着重要的 实际意义与应用价值。 000。
9、3 诸多文献已证明预载荷系数对可倾瓦径向滑动轴承的振动及稳定性有着重要影 响 牛锡传、 李质芳预加载荷对可倾三瓦径向轴承性能的影响 ； 张鄂、 朱均径向滑动轴承稳 定性的计算及研究 ； Feng F、 Chu FInfluence of preload coefficient of TPJBs on shaftlateral vibration ； 王晓伟、 刘占生、 张广辉等基于声发射的可倾瓦径向滑动轴承碰 摩故障诊断 。因此通过调整可倾瓦块径向位置来改变轴承预载荷对于控制可倾瓦滑动轴 承的振动水平， 提高其运行的稳定性是一种行之有效的方法。 鉴于此， 本发明提出了一种可 在线振动控制的新型。
10、径向可倾瓦滑动轴承装置。 发明内容 0004 本发明的目的是提出一种在线振动控制的径向可倾瓦滑动轴承装置， 这种滑动轴 承装置的预载荷可调， 具有振动实时可控、 高稳定性和可无人值守等特点。 0005 本发明解决技术问题所采用的技术方案是 ： 0006 一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置， 包括状轴承壳体、 轴颈、 第一振动 传感器、 第二振动传感器、 控制计算机和执行单元 ； 轴承壳体设置于轴颈外周， 轴承壳体与 轴颈之间等间隔角度安装由于若干径向可调的可倾瓦块 ； 轴承壳体上设有若干安装孔， 所 述若干安装孔的位置正对对应的径向可调的可倾瓦块中心 ； 所述安装孔内设有支撑径向可 调的。
11、可倾瓦块背面的支撑块 ； 所述执行单元包括伺服电机、 与所述伺服电机输出轴相连的 滚珠丝杠机构和楔形块 ； 滚珠丝杠机构包括连接伺服电机输出轴的滚珠丝杠和安装于滚珠 丝杠上的丝杠螺母 ； 楔形块安装于丝杠螺母上， 所述楔形块与支撑块相连 ； 第一振动传感 器和第二振动传感器在轴颈的周向方向成 90相对安装 ； 第一振动传感器和第二振动传 感器的输出端连接控制计算机的输入端 ； 控制计算机的输出端连接执行机构的伺服电机。 0007 本发明进一步的改进在于 ： 所述支撑块与轴承壳体之间安有止动垫块。 0008 本发明进一步的改进在于 ： 所述控制计算机的输出端连接自动停机保护系统。 0009 本发。
12、明进一步的改进在于 ： 支撑块的底面为与楔形块的斜面相配合的斜面。 0010 本发明进一步的改进在于 ： 支撑块垂直于轴颈设置。 说 明 书 CN 103089810 A 3 2/3 页 4 0011 本发明进一步的改进在于 ： 第一振动传感器和第二振动传感器采集轴颈的振动信 号并传送至控制计算机， 控制计算机对所得振动信号进行处理分析， 对轴承目前的运行状 态做出判断， 若达不到工作要求， 控制计算机对伺服电机发出指令， 使得所有伺服电机同步 动作 ； 伺服电机的输出轴驱动滚珠丝杠机构的丝杠转动， 使得安装于滚珠丝杠机构的丝杆 螺母之上的楔形块位置发生移动， 从而通过支撑块使得径向可调的可倾。
13、瓦块的径向位置发 生改变， 继而改变轴颈与径向可调的可倾瓦块之间的间隙。 0012 相对于现有技术， 本发明具有以下有益效果 ： 0013 1) 本发明的径向可调的可倾瓦块其径向位置可以通过控制计算机控制的高精度 伺服电机来调节其相对轴承壳体的径向位置， 从实现对调整轴瓦与轴颈之间间隙的调整， 使轴承达到最优的工作状态 ； 0014 2) 本发明可通过选择楔形块的斜度及滚珠丝杠的螺距可以实现对径向可调的可 倾瓦块径向位移精度的选择。 0015 3) 本发明的控制计算机可同步控制所有伺服电机， 从而实现所有可倾瓦块的同步 控制 ； 0016 4) 本发明可实现对径向可倾瓦滑动轴承的在线控制， 无。
14、需实施停机中断处理 ； 0017 5) 本发明在可倾瓦径向轴承附近的轴颈上垂直安装有两个高精度振动传感器， 可 以对轴承的工作状态进行监测。若经过一定次数调整， 轴承振动水平仍旧不能满足工作要 求， 则会启动自动停机保护系统， 实现整个系统无人值守工作 ； 0018 6) 整个装置具有负反馈的优点， 可以有效抑制工作过程中产生的振动甚至工作状 态不稳的现象。 附图说明 0019 图 1 为本发明各部件的连接结构示意图 ； 0020 图 2 为位移调整部分的局部放大图 ； 0021 图 3 为楔形块丝杠安装示意图 ； 0022 其中 ： 1、 伺服电机 ； 2、 滚珠丝杠机构 ； 3、 楔形块 。
15、； 4、 轴承壳体、 5、 轴颈 ； 6、 径向可调 的可倾瓦块 ； 7、 止动垫块 ； 8、 支撑块 ； 9、 第一振动传感器 ； 10、 第二振动传感器 ； 11、 控制计 算机 ； 12、 自动停机保护系统 ； 14、 丝杆螺母 ； 15、 丝杆。 具体实施方式 0023 下面结合附图对本发明做进一步的详细描述 ： 0024 请参阅图1至图3所示， 本发明一种在线振动控制的可倾瓦径向滑动轴承装置， 包 括状态可调的径向可倾瓦滑动轴承、 检测单元、 控制单元和执行机构四个部分 ； 所述状态可 调的可倾瓦径向滑动轴承包括等间隔角度安装于轴承壳体 4 上的径向可调的可倾瓦块 6， 径向可调的可。
16、倾瓦块 6 具体数目可根据实际需要确定， 径向可调的可倾瓦块 6 背面与支撑 块 8 相连， 所述支撑 8 通过楔形块 3 与丝杠螺母 14 相连 ； 所述检测单元包括第一振动传感 器 9 和第二振动传感器 10， 第一振动传感器 9 和第二振动传感器 10 在滑动轴承附近沿径 向可调的可倾瓦块 6 之间的轴颈 5 的周向方向成 90相对安装 （图 1 中将轴颈 5 单独画出 来表示对第一振动传感器 9 和第二振动传感器 10 相对轴颈 5 的安装位置） ， 第一振动传感 说 明 书 CN 103089810 A 4 3/3 页 5 器 9 和第二振动传感器 10 的输出端分别连接至控制计算机。
17、 11 的输入端 ； 所述控制单元主 要包括控制计算机 11， 控制计算机 11 输出端与伺服电机 1 及自动停机保护系统 12 相连 ； 执行单元包括径向位置调整部分和自动停机保护系统。 所述径向位置调整部分包括伺服电 机 1， 与所述伺服电机 1 输出轴相连的滚珠丝杠 15， 楔形块 3 安装于所述滚珠丝杠 15 的丝 杠螺母 14 之上， 所述楔形块 3 与支撑块 8 相连， 在所述支撑块 8 与轴承壳体 2 之间安装有 止动垫块 7。 0025 在本发明装置中， 在轴承 转子系统运行过程中， 轴颈 5 的振动状态可由相互垂直 的安装的第一振动传感器 9 和第二振动传感器 10 采集， 。
18、控制计算机 11 会对所采集的振动 信号进行处理分析， 当轴承 转子状态不满足工作要求时， 控制计算机会给与之连接的伺服 电机1发出指令， 控制伺服电机1的转向与转动圈数， 使得安装于所述滚珠丝杠螺母上的楔 形块 3 发生移动， 使支撑块 8 沿轴颈 5 的径向移动， 进而使径向可调的可倾瓦块 6 沿轴颈 5 的径向移动， 从而改变轴颈5与径向可调的可倾瓦块6之间的间隙， 达到改善轴承的运行状 态及在线振动控制的目的。由于控制计算机 11 可同时控制多个伺服电机 1， 所以可以实现 对所有径向可调的可倾瓦块 6 径向位置的同步调整。若进过一定次数的调整之后， 轴承仍 然到不到工作要求， 则控制。
19、计算机11会对自动停机保护系统12发出指令， 使进行自动停机 操作。 0026 请参阅图 1 所示， 状态可调的径向可倾瓦滑动轴承包括等间隔角度安装的径向可 调的可倾瓦块 6 与轴承壳体 4， 在径向可调的可倾瓦块 6 之间安装轴颈 5， 径向可调的可倾 瓦块 6 的瓦背与支撑块 8 相连， 这样可以调整径向可调的可倾瓦块 6 所处径向位置， 改变 其与轴颈 5 之间的间隙， 从而改变轴承的状态， 达到控制轴承振动、 改善轴承运行状态的目 的。 0027 本发明的工作过程如下 : 0028 在轴承运转过程中， 第一振动传感器 9 和第二振动传感器 10 会采集轴颈 5 的振 动信号并传送至控制。
20、计算机 11， 控制计算机 11 对所得振动信号进行处理分析， 对轴承目前 的运行状态做出判断， 若达不到工作要求， 控制计算机 11 则会进一步自动分析得出控制方 案， 然后对伺服电机 1 发出指令， 使得所有伺服电机 1 同步动作。伺服电机 1 的输出轴驱动 滚珠丝杠机构2的丝杠15转动， 使得安装于滚珠丝杠机构2的丝杆螺母14之上的楔形块3 位置发生移动， 从而通过支撑块8使得径向可调的可倾瓦块6的径向位置发生改变， 继而改 变轴颈5与径向可调的可倾瓦块6之间的间隙， 从而达到抑制振动、 改善轴承运行性能的目 的 ； 调整后轴颈 5 的振动状态可继续由第一振动传感器 9 和第二振动传感器。
21、 10 获得， 若未 达到工作要求， 则控制计算机 11 会对径向可调的可倾瓦块 6 的径向位置做出进一步调整， 直至轴颈5的振动状态满足工作要求位置 ； 若经过一定次数的调整之后， 轴颈5的振动状态 始终达不到工作要求， 则控制计算机11会对自动停机保护系统12发出指令， 使其进行自动 停机操作。支撑块 8 与轴承壳体 4 之间安装有止动垫块 7 用以保证整个调整过程中轴颈 5 与径向可调的可倾瓦块 6 之间的间隙最小值。 说 明 书 CN 103089810 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103089810 A 6 2/2 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 103089810 A 7 。