一种挤压油膜阻尼器及利用该挤压油膜阻尼器的止推轴承和该止推轴承的使用方法

摘要

本发明涉及一种挤压油膜阻尼器、利用该挤压油膜阻尼器的止推轴承和该止推轴承的使用方法。该挤压油膜阻尼器包含可压缩的壳体、设置在壳体内的柱塞，在壳体与柱塞之间的间隙设有油膜；一种利用所述挤压油膜阻尼器的止推轴承，至少包含一个所述挤压油膜阻尼器，所述挤压油膜阻尼器设于该止推轴承的工作端板与固定端板之间，所述止推轴承通过压缩所述阻尼器来增大阻尼，减少轴向的载荷。使用时，首先将套设有止推板的转轴安装在止推轴承的中心孔内，转轴转动时带动止推板挤压所述止推轴承，所述止推轴承通过压缩挤压油膜阻尼器使得挤压油膜阻尼器内的油膜往复运动，从而增加止推轴承在轴向的阻尼，减少轴向载荷对转轴与止推轴承的冲击。

说明书

技术领域

本发明涉及了一种挤压油膜阻尼器。

本发明还涉及了一种利用上述挤压油膜阻尼器的止推轴承，以及止推轴承的使用方法。

背景技术

对于人们所熟悉的机械传动机构，由于制造精度或者其他阻力的影响，除了指定的运动方式外，所述机械传动机构还可能会发生轴向或径向的位置偏移，使得各部件之间发生碰撞冲击，造成设备损坏。

为了解决上述问题，在现有技术中在这些机械传动机构上设有阻尼器，所述阻尼器通过自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用来消耗冲击振动所产生的能量，目前，常用的阻尼器有液压阻尼器、脉冲阻尼器、挤压油膜阻尼器等，根据机械机构的运动方式或冲击载荷的大小可以选择适合是阻尼器；挤压油膜阻尼器是一种阻尼效果良好的阻尼器，常与止推轴承配合使用，由于转子在高速转动时可能会发生轴向的窜动，对止推轴承产生轴向的冲击载荷，所述挤压油膜阻尼器的润滑油能通过往复振动吸收冲击所述产生的能量，以此提高止推轴承的稳定性。

中国实用新型专利申请公开说明书CN103842668A中公开了一种挤压油膜阻尼器，其包括轴承盒、在其中容纳有轴承盒的壳体和在壳体与轴承盒之间的缝隙中的挤压油膜，该挤压油膜用于产生与由在轴承盒中保持的不平衡所产生的环绕的径向激振力相反指向的阻尼力，该发明所述的挤压油膜设置在轴承盒壳体与轴承盒之间的间隙内，能有效地吸收轴承所述的径向冲击载荷所述产生的能量。

该发明所述的挤压油膜阻尼器内的挤压油膜设于壳体与轴承盒之间的缝隙中，通过润滑油的往复运动具有一定的阻尼效果，但该中方式提供的阻尼仅通过润滑油的粘滞作用以及往复运动来消耗冲击所产生的能量，其所能提供的阻尼效应有限，对于兆瓦级别的机械机构，是无法消耗转子的轴向振动所产生的能量。

中国实用新型专利申请公开说明书CN103842668A中公开了一种气体止推轴承和动力设备，气体止推轴承包括轴承基座、多孔质层和弹性垫层，轴承基座包括环形座体，多孔质层设置于环形座体的轴向第一侧，气体流出多孔质层后在多孔质层与止推板之间的间隙产生一层气膜，为轴承提供阻尼；弹性垫层设置于环形座体的轴向第二侧，具有弹性，可以为轴承提供额外的阻尼，吸收转子的振动能量从而减小转子在轴向上的振动，提高轴系运转的稳定性。

该发明所述的气体止推轴承是一种气体静压止推轴承，通过在多孔质与转子止推板之间的间隙产生气膜的方式来承载转子产生的轴向冲击载荷，减少止推轴承与转子之间的摩擦力，提高装置的稳定性；但气膜所能提供的阻尼效应是有限的，不如挤压油膜所产生的阻尼效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有更大阻尼的挤压油膜阻尼器，该挤压油膜阻尼器能适用于兆瓦级的机械机构。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种使用上述挤压油膜阻尼器的止推轴承。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种上述止推轴承的使用方法。

本发明提供了一种挤压油膜阻尼器，包括可压缩的壳体；壳体内的空腔；设置在空腔中的柱塞、可压缩的壳体与柱塞间的存在间隙，间隙上设有油膜。

采用上述结构的挤压油膜阻尼器，在壳体与设置在壳体空腔内的柱塞形成间隙，润滑油流入间隙内形成油膜，而且壳体是可被压缩的，壳体在被压缩时，产生弹性形变，能为机械机构提供更大的阻尼，而且其中的油膜会同时被压缩，发生震荡幅度更大的往复运动，消耗冲击碰撞所产生的能量。

进一步的，其中，所述壳体为回转体，所述柱塞为与所述壳体内部空腔形状适配的回转体，上述回转体的结构有利于采用3D打印成型，降低所述壳体的制作难度。

进一步的，其中，所述壳体上设有通向空腔内的进油口，方便将高浓度的润滑油倒入壳体与柱塞的间隙内，形成油膜。

进一步的，其中，所述壳体由弹性材料制成，制作阻尼器外壳的弹性材料可以是：铝合金、45钢、弹簧钢等。在所述壳体被压缩时，能发生相应的弹性形变，消耗载荷冲击所产生的能量。

本发明进一步地提出了一种利用上述挤压油膜阻尼器的止推轴承，包括至少一个所述挤压油膜阻尼器、轴承基体，所述轴承基体包括工作端板与固定端板以及开设在工作端板与固定端板中心的中心孔，所述挤压油膜阻尼器的一端固定连接在工作端板上，另一端固定连接在固定端板上。

上述止推轴承在工作端板与固定端板之间安装有所述挤压油膜阻尼器，工作端板在收到轴向载荷时，往固定端板方向运动压缩所述挤压油膜阻尼器，所述挤压油膜阻尼器通过弹性形变与其内的油膜往复运动来提高止推轴承的阻尼，提高安装在止推轴承内的转子的转动稳定性。

进一步的，工作端板包括外部通气孔、与外部通气孔连通的多孔质供气孔，多孔质供气孔设置在多孔质安装槽上，多孔质安装槽设在工作端板远离固定端板的一面，多孔质安装槽上安装有多孔质，多孔质覆盖所述多孔质供气孔。

上述止推轴承在工作端板与转子相对的一面设置有多孔质，由于多孔质材料内部分布着大量微小的气孔，外部气源通过多孔质进入到轴承表面，在形成压力气膜，用以支撑载荷。

该发明进一步提出了一种上述止推轴承的使用方法，包含以下步骤：1.将用于与所述止推轴承连接的转轴套设止推板并安装在所述止推轴承上的中心孔内；2.转轴转动时，带动止推板，轴向挤压所述止推轴承，止推轴承压缩其内的挤压油膜阻尼器，挤压油膜阻尼器中的油膜受到挤压，形成油膜的液压油产生往复运动。

进一步的，工作端板上设有外部通气孔、与外部通气孔连通的多孔质供气孔，多孔质供气孔设置多孔质安装槽上，多孔质安装槽设在工作端板远离固定端板的一面，多孔质安装槽上安装有多孔质，多孔质覆盖所述多孔质供气孔；多孔质与所述止推板相对；将高压气体通入外部通气孔，流经多孔质供气孔、及覆盖所述多孔质供气孔的多孔质，从而进入多孔质与止推板之间，形成多孔质与止推板之间的气膜，最后流经多孔质与止推板的边缘进入大气。

对于本发明上述止推轴承的使用方法，适用于承受轴向载荷的止推轴承，首先，在止推板与多孔质之间间隙形成的气膜具有轴向支撑的作用，然后，在所述止推轴承承受轴向载荷时，工作端板压缩挤压油膜阻尼器，挤压油膜壳体发生弹性形变，其内的润滑油往复振动，以此来进一步提高该止推轴承的抗冲击能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明挤压油膜阻尼器的主视图；

图2为本发明挤压油膜阻尼器的剖面图；

图3为本发明挤压油膜阻尼器的俯视图；

图4为本发明止推轴承的俯视图；

图5为本发明止推轴承的左视图；

图6为本发明止推轴承去掉工作端板俯视图；

图7为本发明止推轴承去掉工作端板仰视视图；

图8为本发明止推轴承工作端板俯视图；

图9为本发明止推轴承工作端板仰视图；

附图标记说明：1-挤压油膜阻尼器；2-壳体；3-柱塞；4-油膜；5-进油口；6-螺栓孔；7-工作端板；71-外部通气孔；72-多孔质供气孔；73-多孔质安装槽；74-多孔质；8-固定端板；9-中心孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图3所示，本发明提供了一种挤压油膜阻尼器1，包括可压缩的壳体2；壳体2内的空腔；设置在空腔中的柱塞3、可压缩的壳体2与柱塞3间的存在间隙，间隙上设有油膜4。

在实施例中，所述壳体2由可压缩材料构成，在外力挤压作用下能够发生形变，依次来产生更大的阻尼效果；在所述壳体2的设有空腔，设置在空腔内的柱塞3与壳体2之间形成间隙，润滑油在间隙内形成油膜4，在受到冲击或外壳被挤压时，油膜4在间隙内往复运动，消耗冲击所产生的能量，以此保证机械结构的稳定性。

具体的，所述壳体2为回转体结构，该结构有利于采用3D打印的方法制造，在所述壳体2内部开设有空腔，所述柱塞3为与所述壳体2内部空腔形状适配的回转体，将所述柱塞3安装在所述空腔内后，柱塞3与壳体2内壁直接形成间隙，在壳体2的上表面中心开设有进油口5，所述进油口5贯穿所述壳体2的上表面，与所述空腔内的间隙连通，从进油口5倒入的润滑油流入柱塞3与壳体2之间的间隙，从而形成挤压油膜4；在所述壳体2的上下表面均开设有沿着周向均匀分布的三个螺栓孔6。

优化的，所述壳体2由弹性材料制成，制作阻尼器外壳的弹性材料可以是：铝合金、45钢、弹簧钢等。所述壳体2在被压缩后还需要能够复位回弹，所述壳体2还具有一定的刚度与抗疲劳能力，在往复的压缩与回弹的作用下，能够保证壳体2不被损坏。

如图4所示，本发明提出了一种利用上述挤压油膜阻尼器1的止推轴承，包括至少一个所述挤压油膜阻尼器1、轴承基体，所述轴承基体包括工作端板7与固定端板8以及开设在工作端板7与固定端板8中心的中心孔9，所述挤压油膜阻尼器1的一端固定连接在工作端板7上，另一端固定连接在固定端板8上。

在本实施例中，止推轴承包括工作端板7与固定端板8，挤压油膜阻尼器1固定安装在工作端板7与固定端板8之间，工作端板7的一侧受到轴向冲击后压缩挤压油膜阻尼器1，所述挤压油膜阻尼器1通过壳体2的形变以及油膜4的往复运动来提高止推轴承的阻尼。

如图5所示，具体的，工作端板7与固定端板8均为中间开设有中心孔9的圆环结构，彼此相对设置，在工作端板7与固定端板8之间共设有5个所述挤压油膜阻尼器1，5个所述挤压油膜阻尼器1沿着所述工作端板7与固定端板8的周向均匀分布，而且通过螺栓分别与工作端板7与固定端板8固定连接，所述挤压油膜阻尼器1的进油口5与工作端板7或固定的表面相抵，从而形成封闭结构，挤压油膜阻尼器1会在间隙内来回往复运动，而不会洒出。

如图所示8、图9所示，优化的，工作端板7包括设置在其侧壁上外部通气孔71、与外部通气孔71连通的多孔质供气孔72，多孔质供气孔72设置在多孔质安装槽73上，多孔质安装槽73为与中心孔9同心的圆环结构，设在工作端板7远离固定端板8的一面，多孔质安装槽73上安装有与其相匹配的多孔质74，多孔质74覆盖所述多孔质供气孔72；工作端板7远离固定端板8的一面与套设在转轴上的止推板相对设置，二者之间具有间隙，外部气源通过外部通气口流经多孔质供气孔72与多孔质74，在多孔质74与止推板之间的间隙内形成具有支撑载荷作用的气膜。

针对上述止推轴承，本发明提出了一种上述止推轴承的使用方法，包含以下步骤：

S1：将用于与所述止推轴承连接的转轴套设止推板并安装在所述止推轴承上的中心孔9内；

S2：转轴转动时，带动止推板，轴向挤压所述止推轴承，止推轴承压缩其内的挤压油膜阻尼器1，挤压油膜阻尼器1中的油膜4受到挤压，形成油膜4的液压油产生往复运动。

具体的，将套设有止推板的转轴安装在止推轴承上的中心孔9内，所述止推板是与所述工作端板7相匹配的环形结构，且相对设置，预留有一定的微小间隙，转轴开始转动后，发生轴向的窜动，对所述工作端板7产生轴向的冲击，工作端板7挤压设在工作端板7与固定端板8之间的挤压油膜阻尼器1，通过挤压油膜阻尼器1的外壳形变与内部润滑油的运动来减缓冲击的能量。

工作端板7上设有外部通气孔71、与外部通气孔71连通的多孔质供气孔72，多孔质供气孔72设置多孔质安装槽73上，多孔质安装槽73设在工作端板7远离固定端板8的一面，多孔质安装槽73上安装有多孔质74，多孔质74覆盖所述多孔质供气孔72；多孔质74与所述止推板相对；将高压气体通入外部通气孔71，流经多孔质供气孔72、及覆盖所述多孔质供气孔72的多孔质74，从而进入多孔质74与止推板之间，形成多孔质74与止推板之间的气膜，最后流经多孔质74与止推板的边缘进入大气。

在转轴转动时，上述多孔质74与止推板之间的间隙内会形成一层具有承载能力的气膜，气膜厚度明显受到承载力的影响，当外部载荷加大时，气膜厚度变小，使得轴承间隙气体流出的空间压缩，气流流动阻力加大，从而气体流速减小，气体流量的减少也导致气体经多孔质74产生的压力降减小从而使得孔后的气体压力增大，使得轴承承载能力增大；反之，外部载荷减小，气膜厚度会变大，气流阻力变小，气流流速增大，从而也使得承载能力降低；而气膜的承载能力是有限的，在外部载荷过大时，工作端板7会在载荷的作用下压缩挤压油膜阻尼器1，通过挤压油膜阻尼器1来减缓外部载荷所带来的冲击能量，通过多孔质74与止推板直接的气膜承载以及挤压油膜阻尼器1的阻尼效应，使得上述止推轴承具有更优的载荷承载能力。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。