專利名稱：一種用于高速旋轉(zhuǎn)機械中的懸吊式阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機械零件技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種用于高速旋轉(zhuǎn)機械中的懸吊式阻尼器。
背景技術(shù)：
近年來，飛輪儲能等向著高速、大功率、高功重比方向發(fā)展，為了降低高速轉(zhuǎn)動飛輪系統(tǒng)的摩擦損耗，提高能量轉(zhuǎn)換效率，低損耗軸承技術(shù)被廣泛關(guān)注。永磁軸承是常用的軸承之一，它可以實現(xiàn)非接觸，無摩擦，同時還起到了軸向卸載作用，降低下軸承的摩擦功耗， 提高了飛輪儲能系統(tǒng)的效率。但是由于軸向永磁軸承的徑向剛度偏小，導(dǎo)致飛輪儲能系統(tǒng)的一階固有頻率較低。目前常用的阻尼器，無法確保飛輪轉(zhuǎn)子能平穩(wěn)地通過低階臨界轉(zhuǎn)速， 消除低頻進動，實現(xiàn)較低固有頻率與較大的油膜粘性阻尼性能于一體。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于高速旋轉(zhuǎn)機械中的懸吊式阻尼器，確保飛輪轉(zhuǎn)子能平穩(wěn)地通過低階臨界轉(zhuǎn)速，消除低頻進動，實現(xiàn)較低的固有頻率與較大的油膜粘性阻尼性能于一體。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是本實用新型的用于高速旋轉(zhuǎn)機械中的懸吊式阻尼器，包括油膜環(huán)固定架、油膜環(huán)、油膜軸頸、滾珠固定架、 阻尼器固定板、密封限位柱、軟磁環(huán)、永磁軸承的定子、封油板和組合掛件，所述的油膜環(huán)固定架為環(huán)形體，油膜環(huán)固定架的上部固定連接阻尼器固定板，油膜環(huán)固定架的空腔中設(shè)有密封限位柱，油膜環(huán)固定架的下部通過封油板與密封限位柱的下部固定連接；所述的滾珠固定架的上部固定連接在阻尼器固定板的下方，滾珠固定架的下部與油膜軸頸的上部通過至少三個組合掛件連接；滾珠固定架的下部設(shè)有V型孔，油膜軸頸的上部設(shè)有Λ型孔；油膜軸頸的下部設(shè)置有永磁軸承的定子和軟磁環(huán)，永磁軸承的定子固定在軟磁環(huán)的下方，油膜軸頸的底面和封油板之間有間隙；油膜環(huán)固定連接在油膜環(huán)固定架的下部，并且油膜環(huán)位于油膜軸頸的下部外側(cè)，油膜環(huán)的內(nèi)壁和油膜軸頸的外壁之間有間隙；所述的油膜環(huán)固定架和密封限位柱之間注有潤滑油，潤滑油的液面位于油膜環(huán)的頂面上方；所述的每個組合掛件包括上滾珠、下滾珠、固定連接在一起的第一掛件和第二掛件，第一掛件位于滾珠固定架下部的上方，并且第一掛件的底面設(shè)置有與滾珠固定架的V型孔相對應(yīng)的Λ型孔，第一掛件的Λ型孔和滾珠固定架V型孔中設(shè)置有上滾珠，所述的第二掛件的下部設(shè)置有與油膜軸頸的Λ型孔相對應(yīng)的V型孔，第二掛件的V型孔和油膜軸頸的Λ型孔中設(shè)置有下滾珠。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是1.本技術(shù)方案的懸吊式阻尼器能夠確保飛輪轉(zhuǎn)子平穩(wěn)地通過低階臨界轉(zhuǎn)速，消除低頻進動，實現(xiàn)較低的固有頻率與較大的油膜粘性阻尼性能于一體。本技術(shù)方案中，滾珠固定架和油膜軸頸通過組合掛件連接。具體來說，每個組合掛件中的第一掛件和滾珠固定架之間通過上滾珠支承，第二掛件和油膜軸頸之間通過下滾珠支承。第一掛件和滾珠固定架之間的摩擦為滾動摩擦，摩擦阻力較小。第二掛件和油膜軸頸之間的摩擦為滾動摩擦，摩擦阻力較小。這樣，因為滾珠固定架和油膜軸頸與組合掛件之間的摩擦阻力較小，所以阻尼器具有較小的橫向剛度。也就是說，本實用新型的懸吊式阻尼器，具有較小的固有頻率，主要用于抑制飛輪系統(tǒng)的低頻進動或者低頻振動。本技術(shù)方案的油膜軸頸通過組合掛件連接在滾珠固定架上，油膜間隙較小， 因此能產(chǎn)生較大的粘性阻尼。2.同時確保阻尼器在擺動運行時，阻尼器永磁軸承定子保持水平狀態(tài)。在微幅擺動時，因為第一掛件和滾珠固定架之間通過上滾珠支承，第二掛件和油膜軸頸之間通過下滾珠支承，所以，組合掛件各點的位移矢量是一樣的。這樣，油膜軸頸上各點的位移矢量也都是一樣的。因此，從整體上來看，在擺動的每一瞬間，油膜軸頸的高度都是一致的，從而嵌在油膜軸頸中的永磁軸承的定子距離永磁軸承的轉(zhuǎn)子的高度是一致的，因此，阻尼器永磁軸承定子保持水平狀態(tài)。3.具有良好的加工工藝性能以及使用性能。本技術(shù)方案中的每個組合掛件都是由第一掛件、第二掛件和滾組組成。每個組成部件的結(jié)構(gòu)簡單，加工便利，并且它們組裝成組合掛件，只需要按照一般的安裝工藝即可滿足使用的要求，無需特殊的加工和安裝工藝。

圖1是本實用新型的懸吊式阻尼器安裝在飛輪本體上的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖2是本實用新型中一個組合掛件中第一掛件和第二掛件的裝配圖。圖3是本實用新型中的滾珠固定架的俯視圖。圖4是圖3的A向剖視圖。圖5是本實用新型中的所有的第二組件組裝成一個整體件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中有油膜環(huán)固定架1、油膜環(huán)2、油膜軸頸3、下滾珠4、第二掛件5、限位柱6、滾珠固定架7、上滾珠8、第一掛件9、阻尼器固定板10、密封限位柱11、聚四氟乙烯保護套12、 潤滑油13、軟磁環(huán)14、永磁軸承的定子15、封油板16、上軸17、永磁軸承的轉(zhuǎn)子18、飛輪本體19。
具體實施方式
如圖1至圖4所示，本實用新型的一種用于高速旋轉(zhuǎn)機械中的懸吊式阻尼器，包括油膜環(huán)固定架1、油膜環(huán)2、油膜軸頸3、滾珠固定架7、阻尼器固定板10、密封限位柱11、軟磁環(huán)14、永磁軸承的定子15、封油板16和組合掛件。油膜環(huán)固定架1為環(huán)形體。油膜環(huán)固定架1固定在機架上。油膜環(huán)2、油膜軸頸3、滾珠固定架7、阻尼器固定板10、密封限位柱 11、軟磁環(huán)14、永磁軸承的定子15、封油板16和組合掛件都位于油膜環(huán)固定架1內(nèi)。油膜環(huán)固定架1的上部固定連接阻尼器固定板10。油膜環(huán)固定架1的空腔中設(shè)有密封限位柱 11。密封限位柱11為中空柱體。油膜環(huán)固定架1的下部通過封油板16與密封限位柱11 的下部固定連接。油膜環(huán)固定架1、封油板16和密封限位柱11就組成了一個潤滑油容器。 滾珠固定架7位于油膜環(huán)固定架1中。滾珠固定架7的上部固定連接在阻尼器固定板10 的下方，滾珠固定架7的下部與油膜軸頸3的上部通過至少三個組合掛件連接。滾珠固定架7的下部設(shè)有V型孔。油膜軸頸3的上部設(shè)有Λ型孔。油膜軸頸3的下部設(shè)置有永磁軸承的定子15和軟磁環(huán)14，永磁軸承的定子15固定在軟磁環(huán)14的下方。油膜軸頸3的底面和封油板16之間有間隙。油膜環(huán)2固定連接在油膜環(huán)固定架1的下部，并且油膜環(huán)2位于油膜軸頸3的下部外側(cè)，油膜環(huán)2的內(nèi)壁和油膜軸頸3的外壁之間有間隙。油膜環(huán)固定架 1和密封限位柱11之間注有潤滑油13，潤滑油13的液面位于油膜環(huán)2的頂面上方。這樣， 在油膜環(huán)2的內(nèi)壁和油膜軸頸3的外壁之間就形成環(huán)形油膜。每個組合掛件都包括上滾珠 8、下滾珠4、第一掛件9和第二掛件5。上滾珠8和下滾珠4可以采用滾動軸承的滾子。這樣既保證了上滾珠8和下滾珠4尺寸精度，又保證了上滾珠8和下滾珠4的硬度要求。第一掛件9和第二掛件5固定連接。第一掛件9位于滾珠固定架7下部的上方，并且第一掛件9的底面設(shè)置有與滾珠固定架7下部的V型孔相對應(yīng)的Λ型孔，第一掛件9的Λ型孔和滾珠固定架7的V型孔中設(shè)置有上滾珠8。第二掛件5的下部設(shè)置有與油膜軸頸3上部的 Λ型孔相對應(yīng)的V型孔，第二掛件5的V型孔和油膜軸頸3的Λ型孔中設(shè)置有下滾珠4。本技術(shù)方案中的懸吊式阻尼器，滾珠固定架7和油膜軸頸3通過組合掛件連接。具體來說，每個組合掛件中的第一掛件9和滾珠固定架7之間通過上滾珠8支承，第二掛件5 和油膜軸頸3之間通過下滾珠4支承。第一掛件9和滾珠固定架7之間的摩擦為滾動摩擦， 摩擦阻力較小。第二掛件5和油膜軸頸3之間的摩擦為滾動摩擦，摩擦阻力較小。這樣，因為滾珠固定架7和油膜軸頸3與組合掛件之間的摩擦阻力較小，所以阻尼器具有較小的橫向剛度。也就是說，本實用新型的懸吊式阻尼器，具有較小的固有頻率，主要用于抑制飛輪系統(tǒng)的低頻振動。另外，在本技術(shù)方案中，油膜環(huán)固定架1、封油板16和密封限位柱11組成了一個潤滑油容器。在該潤滑油容器中注有潤滑油13。由于油膜軸頸3的底面和封油板 16之間有間隙，油膜軸頸3和油膜環(huán)2之間也有間隙，所以，油膜環(huán)2和油膜軸頸3之間就形成了油膜。油膜間隙較小，因此能產(chǎn)生較大的粘性阻尼。油膜軸頸3通過組合掛件連接在滾珠固定架7上。在微幅擺動時，因為第一掛件9和滾珠固定架7之間通過上滾珠8支承，第二掛件5和油膜軸頸3之間通過下滾珠4支承，所以，組合掛件各點的位移矢量是一樣的。這樣，油膜軸頸3上各點的位移矢量也都是一樣的。當(dāng)飛輪本體19帶著永磁軸承的轉(zhuǎn)子18高速旋轉(zhuǎn)時，發(fā)生振動，通過永磁軸承的作用帶動了油膜軸頸3和組合掛件的擺動， 油膜軸頸3會擠壓油膜軸頸3和油膜環(huán)2之間的油膜，從而消耗了能量。從整體上來看，在擺動的每一瞬間，油膜軸頸3的高度都是一致的，從而嵌在油膜軸頸3中的永磁軸承的定子 15距離永磁軸承的轉(zhuǎn)子18的高度是一致的，因此，阻尼器永磁軸承定子保持水平狀態(tài)。本技術(shù)方案中的密封限位柱11除了用于形成一個潤滑油容器外，還可以與飛輪本體19的上軸17臺階上安裝的聚四氟乙烯保護環(huán)12相互作用，防止飛輪系統(tǒng)在高速旋轉(zhuǎn)時，由于各種原因產(chǎn)生過大的徑向位移時損傷重要部件。在該結(jié)構(gòu)的懸吊式阻尼器中，油膜環(huán)2沒有和油膜環(huán)固定架1做成一體結(jié)構(gòu)，是為了在實驗與生產(chǎn)過程中，通過改變油膜環(huán)2 的內(nèi)徑尺寸來改變油膜的半徑值，來研究在各種油膜半徑下，懸吊式阻尼器的阻尼效果。進一步，所述的懸吊式阻尼器還包括限位柱6，限位柱6的底面連接在油膜軸頸3 的頂面。在懸吊式阻尼器裝配完成后，為了防止在使用與搬運懸吊式阻尼器的過程中，上滾珠8和下滾珠4從V型孔中滾出，在油膜軸頸3的頂面設(shè)置限位柱6。限位柱6可以減小油膜軸頸3向上移動的距離，以避免上滾珠8和下滾珠4離開V型孔，保證懸吊式阻尼器的正常工作。進一步，所述的滾珠固定架7的V型孔為三個，且沿周向均勻布置在滾珠固定架7的下部；所述的油膜軸頸3的Λ型孔為三個，且沿周向均勻布置在油膜軸頸3的上部；所述的組合掛件為三個。如圖5所示，組合掛件中的三個第二掛件5也可以由一個零件加工而來，即所有的第二掛件5可以組裝成一個完整的環(huán)狀零件。同樣，組合掛件中的三個第一掛件9可以由一個零件加工而來。在周向布置三個定位點，一方面能夠滿足使用需求，另一方面定位準(zhǔn)確、可以保證高度的一致性。所以，在滾珠固定架7的下部的周向均勻布置三個V 型孔，在油膜軸頸3的上部的周向均勻布置三個Λ型孔。組合掛件為三個。每個組合掛件分別與一個滾珠固定架7的V型孔和一個油膜軸頸3的Λ型孔相配合。
進一步，為了安裝方便及防止漏磁，油膜軸頸3應(yīng)使用絕磁材料，考慮到油膜軸頸 3要滿足一定的強度要求，可以采用不銹鋼材料制成，例如采用ICrlSNiOTi制作。
權(quán)利要求1.一種用于高速旋轉(zhuǎn)機械中的懸吊式阻尼器，其特征在于，包括油膜環(huán)固定架(1)、 油膜環(huán)(2)、油膜軸頸(3)、滾珠固定架(7)、阻尼器固定板(10)、密封限位環(huán)(11)、軟磁環(huán) (14)、永磁軸承的定子(15)、封油板(16)和組合掛件，所述的油膜環(huán)固定架(1)為環(huán)形體， 油膜環(huán)固定架(1)的上部固定連接阻尼器固定板(10)，油膜環(huán)固定架(1)的空腔中設(shè)有密封限位柱(11)，油膜環(huán)固定架(1)的下部通過封油板(16)與密封限位柱(11)的下部固定連接；所述的滾珠固定架(7)的上部固定連接在阻尼器固定板(10)的下方，滾珠固定架(7) 的下部與油膜軸頸(3)的上部通過至少三個組合掛件連接；滾珠固定架(7)的下部設(shè)有V 型孔，油膜軸頸(3)的上部設(shè)有Λ型孔；油膜軸頸(3)的下部設(shè)置有永磁軸承的定子(15)和軟磁環(huán)(14)，永磁軸承的定子(15)固定在軟磁環(huán)(14)的下方，油膜軸頸(3)的底面和封油板(16)之間有間隙；油膜環(huán)(2)固定連接在油膜環(huán)固定架(1)的下部，并且油膜環(huán)(2)位于油膜軸頸(3)的下部外側(cè)，油膜環(huán)(2)的內(nèi)壁和油膜軸頸(3)的外壁之間有間隙；所述的油膜環(huán)固定架(1)和密封限位柱(11)之間注有潤滑油(13)，潤滑油(13)的液面位于油膜環(huán) (2)的頂面上方；所述的每個組合掛件包括上滾珠(8)、下滾珠(4)、固定連接在一起的第一掛件(9)和第二掛件(5)，第一掛件(9)位于滾珠固定架(7)下部的上方，并且第一掛件(9) 的底面設(shè)置有與滾珠固定架(7)的V型孔相對應(yīng)的Λ型孔，第一掛件(9)的Λ型孔和滾珠固定架(7) V型孔中設(shè)置有上滾珠(8)，所述的第二掛件(5)的下部設(shè)置有與油膜軸頸(3) 的Λ型孔相對應(yīng)的V型孔，第二掛件(5)的V型孔和油膜軸頸(3)的Λ型孔中設(shè)置有下滾珠⑷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高速旋轉(zhuǎn)機械中的懸吊式阻尼器，其特征在于，還包括限位柱(6)，限位柱(6)的底面連接在油膜軸頸(3)的頂面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高速旋轉(zhuǎn)機械中的懸吊式阻尼器，其特征在于，所述的滾珠固定架(7)的V型孔為三個，且沿周向均勻布置在滾珠固定架(7)的下部；所述的油膜軸頸(3)的Λ型孔為三個，且沿周向均勻布置在油膜軸頸(3)的上部；所述的組合掛件為三個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高速旋轉(zhuǎn)機械中的懸吊式阻尼器，其特征在于，所述的油膜軸頸(3)由不銹鋼材料制成。
專利摘要本實用新型公開了一種用于高速旋轉(zhuǎn)機械中的懸吊式阻尼器，油膜環(huán)固定架上部固定連接阻尼器固定板，油膜環(huán)固定架下部通過封油板與密封限位環(huán)下部連接；滾珠固定架下部與油膜軸頸上部通過組合掛件連接；油膜軸頸的底面和封油板之間有間隙；油膜環(huán)位于油膜軸頸的下部外側(cè)，并且油膜環(huán)和油膜軸頸之間有間隙；油膜環(huán)固定架和密封限位環(huán)之間注有潤滑油，每個組合掛件中的第一掛件的∧型孔和滾珠固定架∨型孔中設(shè)置有上滾珠，第二掛件的∨型孔和油膜軸頸的∧型孔中設(shè)置有下滾珠。該結(jié)構(gòu)的懸吊式阻尼器能確保飛輪轉(zhuǎn)子平穩(wěn)地通過低階臨界轉(zhuǎn)速，消除低頻進動，實現(xiàn)較低的固有頻率與較大的油膜粘性阻尼性能于一體。
文檔編號F16F15/16GK201953907SQ20112003922
公開日2011年8月31日 申請日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者王洪昌, 蔣書運 申請人:東南大學(xué)