ЛЕПЕСТКОВЫЙ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК С АКТИВНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
FLAP GASODYNAMIC BEARING WITH ACTIVE CONTROL

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 лепестковый газодинамический подшипник с полуактивным демпфированием, который является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, содержащий корпус, в который вставлены пьезоэлементы, на которые опирается тонкий лепесток (см. патент US №6527446 B2, МПК F16С 17/12 опубл. 2003).
Недостатком является понижение надежности и долговечности подшипникового узла, ресурса работы и устойчивости движения из-за прямого воздействия пьезоэлементов на тонкий лепесток.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в улучшении динамики системы «ротор-опора», в повышении надежности и долговечности подшипникового узла, ресурса работы, устойчивости движения и подавлении биений валов и роторов.
Поставленная задача достигается тем, что в лепестковом газодинамическом подшипнике с активным управлением содержится корпус, в который вставлены от 16 до 24 пьезоактуаторов, расположенных равномерно по окружности корпуса согласно изобретению, на которые опирается круговой гофрированный элемент, на который, в свою очередь, опирается тонкий лепесток, а также позволяющих снимать данные о положении вала и деформациях опорной поверхности и варьировать жесткостью опорной поверхности.
Технический результат заключается в повышении надежности и долговечности подшипникового узла, ресурса работы, устойчивости движения и подавлении биений валов и роторов за счет пьезоактуаторов, с помощью которых можно управлять жесткостью опорной поверхности.
На фиг. 1 изображен лепестковый газодинамический подшипник с активным управлением, поперечный разрез, на фиг. 2 - то же, продольный разрез. На фиг. 3 изображен увеличенный вид пьезоактуатора при наличии электрического напряжения, на фиг. 4 - увеличенный вид пьезоактуатора при отсутствии электрического напряжения.
Предлагаемый лепестковый газодинамический подшипник с активным управлением представляет собой опору скольжения и состоит из корпуса 1, выполненного в виде втулки с радиальными отверстиями 2, в которые вкручены пьезоактуаторы 3, состоящие из гайки 4 с отверстиями 5 для проводов, в которую вставлены пьезоэлементы 6 и штифты 7. Втулка имеет продольные пазы 8, в которые вставлены подвижные элементы 9, воздействующие на круговой гофрированный элемент 10, на который опирается тонкий лепесток 11, охватывающий вал 12.
Устройство работает следующим образом.
При наличии электрического напряжения на проводах пьезоактуаторов 3 пьезоэлементы 6 увеличиваются в размерах, подвижные элементы 9 занимают положение под гофрами кругового гофрированного элемента 10. Во время работы подвижные элементы 9 воспринимают нагрузки, действующие на гофры кругового гофрированного элемента 10, и передают их через штифты 7 на пьезоэлементы 6, которые под действием нагрузки выдают ток в сеть. Прогибы каждого отдельного гофра кругового гофрированного элемента 10 прямо пропорциональны изменению величины силы тока в цепи, что позволяет регистрировать прогибы, а путем увеличения подводимого тока воздействовать на жесткость кругового гофрированного элемента 10 и всего подшипника в целом.
При отсутствии тока в цепи пьезоэлементы 6 имеют минимальные размеры, и подвижные элементы 9 не участвуют в работе подшипника, который функционирует как лепестковый газодинамический подшипник.