Способ настройки газовой вибро-ОпОРы C пьЕзОКЕРАМичЕСКиМ ВибРАТОРОМ Советский патент 1981 года по МПК F16C32/04 

(54) СП.ОСОБ НАСТРОЙКИ ГАЗОВОЙ ВИБРООПОРЫ С ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИМ ВИБРАТОРОМ ности от механического напряжения вибратора. Пример осуществления предлагаемого способа. Радиальная газовая вибронесущая опора содержит подвижный элемент 1 в виде цилиндрического вала, неподвижный элемент 2 с закрепленным на нем с помощью болта 3 и прижимной щайбой 4 пьезокерамическим вибратором 5, на цилиндрических поверхностях которого нанесены электроды 6, Неподвижный элемент 2 закреплен в корпусе 7 с помощью специальной скобы 8 и четырех пар кулачков 9. С целью уменьщения демпфирующего влияния корпуса.7 на колебания неподвижного элемента 2 кулачки расположены в узловых линиях этого элемента причем в этих же местах сделаны канавки 10 с целью предотвращения смещения неподвижного элемента 2. При подаче напряжения на электроды 6 вибратора 5 последний начинает совершать колебания с частотой напряжения питания. Изменяя частоту питания так, чтобы она совпала с частотой собственных колебаний неподвижного элемента, можно получить изгибание колебания опорной поверхности неподвижного элемента - втулки, при которых в зазоре между опорными поверхностями возникает смазочный слой газа. Подвижный элемент 1 всплывает, и опора несет полезную нагрузку. Вращением болта 3 осуществляется изменение величины механического напряжения вибратора 5 в осевом направлении. При этом происходит изменение диэлектрической проницаемости, емкости, тангенса угла диэлектрических потерь, на электродах 6 изменяется величина электрического статического заряда, а следовательно, и электрического поля 3 материале пьезокерамики. Как известно, потери мощности на нагревание пьезокерамического элемента составляют H 2sJf E2tg§, где f - частота колебаний; - диэлектрическая проницаемость; Е - напряженность диэлектрического поля;tgo-тангенс угла диэлектрических потерь Зависимость емкости С вибратора от величины предварительного механического напряжения пьезокерамики показана на фиг. 2, откуда следует, что в районе 0,6 кг/мм существует минимум, аналогично изменяется и величина tg S. Следовательно, с увеличением механического напряжения уменьшаются потери мощности, а значит увеличивается коэффициент электромеханической связи и КПД. Возрастание величины электрического поля также ведет к дополнительной поляризации вещества (некоторые типы пьезокерамических материалов работают только при наличии внешнего постоянного электрического поля). Подстраивая после каждого изменения величины механического напряжения частоту напряжения питания (так как частота собственных колебаний неподвижного элемента при этом меняется) можно достичь наибольшего значения несущей способности Р виброопоры (фиг. 2). Таким образом, изменяя величину механического напряжения вибратора, можно значительно увеличить (в 2-3 раза) несущую способность опоры, а также менять частоту собственных колебаний неподвижного элемента (в пределах 4-5%), что при достаточном запасе по несущей способности позволяет получать желаемую частоту собственных колебаний. Изменяя постоянную составляющую напряжения питания, можно менять величину статической деформации и механического напряжения вибратора 5 (обратный пьезоэффект), при этом зависимость емкости и несущей способности опоры от электрического напряжения аналогична представленным на фиг. 2 (зависимость между постоянной составляющей напряжения питания и механического напряжения линейна до полей порядка (6-8 KB/CM). Электрическое поле в материале вибратора, как и в предыдущем случае, вызывает его дополнительную поляризацию, что ведет к улучщению пьезоэффекта. Измеряя несущую способность опоры (например путем нагружения вала) после каждого изменения величины постоянной сое тавляющей напряжения питания и подстройки частоты можно получить максимальное значение несущей способности опоры, жесткость и КПД. Предлагаемый способ настройки позволяет на 30-40% увеличить КПД газовых вибронесущих опор с пьезокерамическим вибратором, увеличить при этом несущую способность и жесткость в 1,5-2 раза. Увеличение амплитуды колебаний на опорной поверхности позволяет снизить требования к микро- и макрогеометрии виброопор, что ведет к их удешевлению. В случае серийного роизводства этот способ может использоаться для управления эксплуатационными арактеристиками и их сглаживания. Формула изобретения 1. Способ настройки газовой виброопоры с пьезокерамическим вибратором, включающий изменение частоты напряжения питания до совпадения с частотой собственных колебаний одного из элементов внброопоры, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик, дополнительно изменяют величину предварительного механического напряжения пьезокорамического вибратора с последующей подстройкой частоты напряжения питания до достижения максимального значения несущей способности. 2. Способ по п. , отличающийся тем, что дополнительно изменяют постоянную составляющую напряжения питания пьезокерамического вибратора.

1

е

W//////////.

% //////л

10