一种旋转机械轴承座减振装置及设计方法

摘要

本发明提供一种旋转机械轴承座减振装置，包括轴承座、应急油箱安装支架、隔振层、应急油箱和应急油箱安装底板；应急油箱支架固定在轴承座上方，隔振层设置在应急油箱安装支架上方，隔振层上方安装应急油箱；隔振层为铅芯叠层橡胶支座；应急油箱内部安装有隔板，应急油箱安装底板固定设置在应急油箱与隔振层之间。本发明还提供上述减震装置的设计方法，包括应急油箱、润滑油、应急油箱安装底板质量的设计以及铅芯叠层橡胶支座数量的设计。本发明减振装置可极大程度避免轴承座振动幅值超标或共振，适用于在减小转子轴振、提高轴承座系统安装质量、加固轴承座等措施后仍无法降低轴承座振动响应的情况，提高轴承座的安全性。

说明书

技术领域：

本发明属于轴承座减振装置技术领域，具体涉及一种旋转机械轴承座减振装置及设计方法。

背景技术：

旋转机械运转过程中，由于转子激振力过高，或轴承座刚度低或支撑系统共振的原因，会发生强烈的振动，振幅甚至超过安全规定值，设备被迫停机。旋转机械轴承座的治理，通常的解决方法：一是，通过转子动平衡降低转子激振力；二是，提高轴承座的安装质量增加支撑刚度和连接刚度；三是，对于共振现场采取增加刚性支撑加固或配重调频的方法。对于一般的轴承座振动，采取降低转子激振力和提高轴承安装质量会得到较好的解决；但对于轴承座的共振问题，特别是转子和轴承座固有频率耦合的共振，现场通过动平衡降低转子激振力和提高轴承座安装质量是无解决的，而轴承座采取增加刚性支撑加固或配重调频的方法，由于安全和场地限制轴承座共振频率的改变微乎其微，因此解决这类问题是一项技术和工程难题，通常需要重新设计转子或轴承座来解决。

轴承座旋转机械通常与应急油箱配合使用，旋转机械运行时，供给轴承的润滑油首先进入到应急油箱，然后再进入滑动轴承。为防止轴承润滑油系统交流泵失效切换到直流泵期间油压的波动，特此为旋转机械轴承设置应急油箱，应急油箱一般仅需工作2-5s。故障情况下交流润滑油泵的切换过程中，由于交流泵切换时间较短，在应急油箱的作用下，供油量和供油压力降低幅度非常小，对整个轴承的供油几乎没有影响。故障情况下交、直流润滑油泵的切换过程中，在应急油箱的作用下，保证了轴承最小供油量也达到了设计要求，确保轴承的安全性。

然而，我们将应急油箱通过油箱支架安装在轴承座上方时，在设备运转过程中，转子振动作用于轴承座，轴承座振动传导至应急油箱，由于应急油箱中的润滑油必然发生流固耦合振动现象，油箱受到润滑油的粘性阻力，带动润滑油振动，润滑油具有质量，这一过程等效于在油箱上增加了附加质量，附加质量的引入会降低系统带宽，系统频率响应中会出现谐振峰，发生局部共振，将振动传递至轴承座。

基于以上内容，本发明提出一种旋转机械轴承座减振装置及方法，利用轴承座上方加装应急油箱，利用铅芯叠层橡胶支座与应急油箱及油箱支架组成减振装置，解决轴承座共振难题。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种旋转机械轴承座减振装置，在轴承座上方加装应急油箱，利用铅芯叠层橡胶支座与应急油箱及油箱支架组成减振装置，以达到减震效果；

本发明的第二目的是提供一种旋转机械轴承座减振装置的设计方法。

本发明采用以下技术方案：

一、一种旋转机械轴承座减振装置，包括轴承座、应急油箱安装支架、隔振层和应急油箱；所述应急油箱支架固定设置在轴承座上方，所述隔振层设置在应急油箱安装支架上方，隔振层上方安装有应急油箱；所述隔振层为铅芯叠层橡胶支座。

进一步的，所述铅芯叠层橡胶支座通过在橡胶支座的中心压入铅芯制备而成。

进一步的，所述应急油箱内部安装有若干个隔板，以减小润滑油的流动。

进一步的，本装置还包括有应急油箱安装底板，所述应急油箱安装底板固定设置在应急油箱与隔振层之间。

进一步的，所述应急油箱安装支架与轴承座通过连接螺栓固定连接。

进一步的，所述应急油箱内的润滑油量根据μ＝m

进一步的，减振装置的最优阻尼比和最优频率比分别为：

λ

其中，

其中，最优阻尼比ξ

二、以上所述的旋转机械轴承座减振装置的设计方法，包括以下步骤：

S1、应急油箱、润滑油、应急油箱安装底板质量的设计：

设计应急油箱、润滑油、应急油箱安装底板质量的质量，使应急油箱、润滑油、应急油箱安装底板的总质量m

S2、铅芯叠层橡胶支座数量的设计：

隔振层的总刚度：K

隔振层的总刚度等于铅芯叠层橡胶支座刚度之和，根据单个铅芯叠层橡胶支座的刚度，确定铅芯叠层橡胶支座的设计数量。

本发明的有益效果：

本发明在轴承座上方加装应急油箱，利用铅芯叠层橡胶支座与应急油箱及油箱支架组成减振装置，是一种简易有效的振动控制技术，可极大程度避免轴承座振动幅值超标或共振，适用于在减小转子轴振、提高轴承座系统安装质量、加固轴承座等措施后仍无法降低轴承座振动响应的情况。将经过特定设计的应急油箱增加铅芯橡胶支座，置于轴承座顶部，顶上润滑油晃动产生的动压力和晃动阻尼可以减小轴承座主体结构的振动响应，提高轴承座的安全性。

附图说明：

图1为本发明实施例结构示意图；

图2为本发明实施例设计流程图；

图中的标号：1、轴承座；2、应急油箱安装支架；3、铅芯叠层橡胶支座； 4、应急油箱；5、应急油箱安装底板；6、连接螺栓；7、基础。

具体实施方式：

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的一部分实施例，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的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所示，本发明实施例提供一种旋转机械轴承座减振装置，包括轴承座 1、应急油箱安装支架2、隔振层和应急油箱4；所述应急油箱安装支架通过连接螺栓6固定设置在轴承座1上方，所述隔振层设置在应急油箱安装支架2上方，隔振层上方安装有应急油箱4。

本发明实施例中，所述隔振层为铅芯叠层橡胶支座3；所述铅芯叠层橡胶支座3通过在橡胶支座的中心压入铅芯制备而成。铅是一种具有良好塑性变形能力和能量吸收能力的金属，铅芯压入后与橡胶支座融为一体追随剪切变形，这种支座是由橡胶支座安定的复原装置和铅的能量吸收装置所构成的阻尼机构一体型的隔震装置。铅芯橡胶支座具有隔震和阻尼两种特性，因此可以单独使用，而无需另设阻尼器，使得隔震系统变得比较简单，可以节省空间，并利于施工。另外，通过控制支座铅芯的直径，可以调整支座的耗能能力。

本发明实施例中，所述应急油箱4内部安装有若干个竖向防晃隔板，以减小润滑油的流动，从而减小应急油箱4的流固耦合振动影响；本装置还包括有应急油箱安装底板5，所述应急油箱安装底板5固定设置在应急油箱4与隔振层之间。

本发明实施例中，所述应急油箱4内的润滑油量根据μ＝m

本发明实施例中，减振装置的最优阻尼比和最优频率比分别为：

λ

其中，

其中，最优阻尼比ξ

本发明所述旋转机械轴承座减振装置的设计方法，包括以下步骤：

(一)应急油箱、润滑油、应急油箱安装底板质量的设计：

结合工程实际，首先确定轴承座主结构(轴承座1与应急油箱安装支架2) 的总质量m，设计应急油箱子结构(应急油箱4、润滑油、应急油箱安装底板5) 的总质量m

(二)铅芯叠层橡胶支座3数量的设计：

隔振层的总刚度：K

则ω

隔振层的总刚度K

(三)减震率计算：

减振率：

其中，δ是无应急油箱时，轴承座主结构(轴承座1与应急油箱安装支架2) 本身振动响应的最大值，δ

根据机器轴承座受到的机器扰力计算轴承座振动响应，轴承座主结构的扰力值和作用位置由设备制造厂提供。

本发明将应急油箱和铅芯叠层橡胶支座结合减振，应急油箱的应用使得故障状态下交流油泵切换，油压平稳，保证了轴承的安全性；联合铅芯叠层橡胶支3 设计，避免油箱内润滑油的晃动导致轴承座振动响应的放大效应，将应急油箱和铅芯叠层橡胶支座转化为弹簧阻尼系统，既可以应急供油同时又变为减振装置。为了更好的利用应急油箱控制轴承座的振动响应，针对具体轴承座结构，在应急油箱内增加竖向防晃隔板，既保证一定的振动衰减率，减小振动响应的幅值，又使减振装置具有足够的阻尼使轴承座的振动响应能尽快衰减，减小振动响应的时间。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。