Способ настройки газовой вибро-опоры c пьезокерамическим вибратором

ОП ИСАНИЕ 83 ООЗ 4ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик(51) М Кл 3Р 6 С 32/04 Государственный комитет Опубликовано 15.05.81. Бюллетейь8 (53) УДК 621.822.5(088 8 оо делам изобретений Челябинский политехнический институт им, Ленинского комсомола(54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ ГАЗОВОЙ ВИБРООПОРЫ. С ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИМ ВИБРАТОРОМИзобретение относится к приборо- и машиностроению, а именно к способам настройки газовых вибронесущих опор для вос.приятия нагрузки и может быть использовано в навигационной технике космических аппаратов, авиации, флота.Известен способ настройки газовой виброопоры с пьезокерамическим вибратором, включающий изменение частоты напряжения питания до совпадения с частотой собственных колебаний одного из элементов виброопоры.Недостатком данного способа является то, что не удается получить максимально возможные значения КПД виброопор и ингегральных характеристик ф(несущая способность, жесткость), у разных образцов серии одинаковых виброопор эксплуатационные характеристики (частота собственных колебаний, коэффициент электромеханической связи, интегральные характеристики и др.) всегда различны, так как всегда существуют различия в упругих свойствах используемых материалов, происходит демоляризация пьезокерамики в результате старения, воздей-. ствий внешних полей и т.д. Зто ведет к необходимости для каждой виброопоры из серии изготовлять генераторы электрических колебаний на различные частоты генерации и большие выходные мощности, менять размеры виброопор с целью обеспечения требуемых значений эксплуатационных характе.ристик.Цель изобретенияповышение" эксплуатационнь 1 х характеристик.Поставленная цель достигается тем, чтопри настройке газовой виброопоры с пьезо, керамическим вибратором, включающей изо менение частоты напряжения питания до: совпадения с частотой собственных колебаний одного из элементов виброопоры, дополнительно изменяют величину предварительного механического напряжения пьезокерамического вибратора с последующей подстройкой частоты питания до получения максимального значения несущей способности опоры или изменяют величину постоянной составляющей напряжения питания на пьезокерамический вибратор.Ю На фиг, 1 представлен вид газовой виброопоры с пьезокерамическим вибратором; на фиг. 2 - то же, поперечное сечение; на фиг. 3 - зависимость несущей способ 83003445 50 55 ности от механического напряжения вибратора.Пример осуществления предлагаемогоспособа.Радиальная газовая вибронесущая опора содержит подвижный элемент 1 в видецилиндрического вала, неподвижный элемент 2 о закрепленным на нем с помощьюболта 3 и прижимной шайбой 4 пьезокерамическим вибратором 5, на цилиндрическихповерхностях которого нанесены электроды 6,Неподвижный элемент 2 закреплен в корпусе 7 с помощью специальной скобы 8 и четырех пар кулачков 9, С целью уменьшениядемпфирующего влияния корпуса.7 на колебания неподвижного элемента 2 кулачки расположены в узловых линиях этого элемента,причем в этих же местах сделаны канавки 10с целью предотвращения смещения неподвижного элемента 2.При подаче напряжения на электроды 6вибратора 5 последний начинает совершатьколебания 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 6изменяется величина электрического статического заряда, а следовательно, и электрического поля в материале пьезокерамики. Как известно, потери мощности на нагревание пьезокерамического элемента составляютН = 2 ФЕЕ 1 дЗ,где 1 - частота колебаний;Е - диэлектрическая проницаемость;Е - напряженность диэлектрического поля;1 д 8 - тангенс угла диэлектрических потерьЗависимость 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 изменяетсяи величина 1 д 8. Следовательно, с увеличением механического напряжения уменьшаются потери мощности, а значит увеличивается коэффициент электромеханическойсвязи и КПД. Возрастание величины электрического поля также ведет к дополнительной поляризации вещества (некоторые типыпьезокерамических материалов работаюттолько при наличии внешнего постоянногоэлектрического поля). Подстраивая послекаждого изменения величины механическогонапряжения частоту напряжения питания 5 1 О 15 2 О 25 зо Э 5 4 О(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 кв/см). Электрическое поле в материале вибратора, как и в предыдущем случае, вызывает его дополнительную поляризацию, что ведет к улучшению пьезоэффекта. Измеряя несущую способность опоры (например путем нагружения вала) после каждого изменения величины постоянной сос тавляющей напряжения питания и подстройки частоты можно получить максимальное значение несущей способности опоры, жесткость и КПЛ.Предлагаемый способ настройки позволяет на 30 - 40/О ув личить 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 производства этот способ может использоваться для управления эксплуатационными характеристиками 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 виброопоры, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик, дополнительно изменяют величину предварительного механического напряжения пьезокцрамического вибратора с последующей подстройкой частоты напряжения питания до достижения максимального значения несущей способности.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно изменяют постоянную составляющую напряжения питания пьезокерамического вибратора.-ОМ 07 Р Юс,ель И. ЯковаБойкас Редант Заказ д, 4/5 роектная, 4.ляал ПИ 1 Составит ва Техред А.Тираж 860 Государственного елям изобретений сква, Ж, Ра аПатеюгэ. г, Ужг комитета я открыти щская наб род, ул. П Корректор О. БилаПодписноеССР