本发明属于机械学摩擦、磨损及润滑学科与机械设计领域，特别涉及一种压电陶瓷驱动的智能椭圆轴承装置，尤其适用于复杂工况条件下的径向滑动支撑。
背景技术：
滑动轴承具有承载能力大、耐冲击、抗振性好、运转精度高等优点，稳定的流体动力润滑油膜可以将相对运动表面隔开而不产生直接接触，从而大大减少摩擦和磨损。虽然在一般设备中，例如减速箱、机床、车辆等场合被滚动轴承取代，但在很多大型、关键装备中仍广泛应用，如发电机组、燃气轮机、舰船主轴等。滑动轴承按其承受工作载荷的方向，可分为径向滑动轴承和推力滑动轴承；径向滑动轴承按瓦块形式可分为普通圆瓦、椭圆瓦、错位瓦、多油叶和可倾瓦等；而推力轴承可分为固定瓦和可倾瓦等。在常规滑动轴承设计中，一般针对于一种或几种工作状态而进行设计。然而在设备实际运行中，滑动轴承的工况可能十分复杂，如启动加速和超频时的转速变化、不平衡质量和油膜自激振动的正弦载荷、极限工况下外步载荷的瞬时冲击、曲轴和转动副的无规律动载等。某一特定工况参数下设计的固定瓦滑动轴承往往无法适应这种复杂工况，由于轴瓦固定，所以不能根据各种不同的工况及时调整滑动轴承性能。因此，复杂工况轻则会造成滑动轴承的磨损、缩短设备寿命，重则造成烧瓦、抱轴等严重事故，一旦核心设备损坏将导致巨大经济损失。
压电陶瓷微位移驱动器是近年来发展起来的新型微位移器件，它具有体积小、重量轻、精度和分辨率高、频响高、出力大等优点，在光学、电子、航天航空、机械制造、生物工程、机器人等技术领域得到了广泛应用。压电陶瓷驱动器利用压电陶瓷的逆压电效应，在其适当方向上施加电场而产生应变，应变大小与电场强度大小成正比。压电陶瓷驱动器是利用叠层压电陶瓷片在一定电场作用下产生几十微米至几百微米纵向位移的器件，其位移量恰好在椭圆轴承可调间隙范围。采用闭环控制的压电陶瓷驱动器，响应快，精度高，非线性底、迟滞性小，特别适用于智能椭圆轴承的控制和驱动。
因此开发一种轴承性能适用于复杂工况的压电陶瓷智能驱动滑动支撑技术，有重要的经济价值和现实意义。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种压电陶瓷驱动的智能椭圆轴承装置，该滑动轴承可能解决解现有径向滑动轴承不能适应各种复杂作状况的缺点，尤其适用于工作状况复杂的径向滑动支撑。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种压电陶瓷驱动的智能椭圆轴承装置，包括间隙可调可控的椭圆滑动轴承机构和检测控制驱动系统两部分，一对间隙可调可控的椭圆瓦轴承由轴承下瓦和轴承上瓦组成，二者成对安装，在检测控制驱动系统中，轴颈水平位移传感器和轴颈竖直位移传感器安装在距椭圆滑动轴承轴颈1cm内，轴承下瓦位移传感器安装于轴承下瓦底面下的基座上，压电陶瓷驱动器安装于基座上且与轴承下瓦相连，轴颈水平位移传感器、轴颈竖直位移传感器、轴承下瓦位移传感器、压电陶瓷驱动器以及驱动电源均与控制器相连。
轴颈水平位移传感器和轴颈竖直位移传感器呈90度相对安装。
轴承下瓦能够在基座的导向槽中上下平动。
轴承上瓦固定于基座和上盖之间，轴承下瓦安装于基座的导向槽中且与压电陶瓷驱动器相连。
本发明具有的有益效果是：
1.智能椭圆轴承可以适用于各种复杂工况。
2.智能椭圆轴承的半径间隙通过自动控制，达到复杂工况要求的最佳状态。
3.实时检测轴颈位置和振动信号，若达轴颈偏心过大或者振幅超标，会自动报警。
4.整个压电陶瓷驱动的智能椭圆轴承装置包括2个控制闭环：轴承下瓦位移传感器、控制器、压电陶瓷驱动器形成第一个实时检测主动控制闭环；轴颈水平位移传感器和轴颈竖直位移传感器、控制器、压电陶瓷驱动器形成第二个实时检测主动控制闭环。2个控制闭环可以有效控制各种复杂工况引起的轴承工作状态不良的情况。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
1是轴颈、2是轴颈水平位移传感器、3是轴颈竖直位移传感器、4是控制器、5是驱动电源、6是基座、7是压电陶瓷驱动器、8是轴承下瓦、9是轴承上瓦、10是上盖、11是轴承下瓦位移传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明内容作进一步详细说明。
本发明一种压电陶瓷驱动的智能椭圆轴承装置，该装置包括间隙可调可控的椭圆滑动轴承机构和检测控制驱动系统两部分；其中椭圆瓦滑动轴承机构分为上下两瓦，二者成对安装，轴承上瓦固定于上盖和基座之间，轴承下瓦可以在基座的导向槽中上下平移；在检测控制驱动系统中，轴颈水平位移传感器和轴颈竖直位移传感器安装在智能椭圆滑动轴承轴颈附近与控制器相连以检测轴颈的位置和振动信号，轴承下瓦位移传感器安装于轴承下瓦底面下的基座导向槽底面上以检测轴承下瓦的位移量，压电陶瓷驱动器安装于基座上且与轴承下瓦相连受控制器控制以输出适当位移量。实时检测、自动控制压电陶瓷驱动器的伸缩位移量来改变椭圆轴承的间隙，从而根据当前工况智能控制轴承的工作状态，以适应各种复杂工况的要求。
轴颈水平位移传感器和轴颈竖直位移传感器呈90度相对安装。
驱动电源与控制器相连为压电陶瓷驱动器提供能源。
在本发明装置中，轴颈的位置和振动信号可轴颈水平位移传感器和轴颈竖直位移传感器进行采集，控制器对轴颈的位置和振动信息进行分析，由控制器发出信号智能控制压电陶瓷驱动器的伸缩量，从而控制轴承下瓦在基座的导向槽中上下平移；轴承下瓦位移传感器采集轴承下瓦的位置信号，经过控制器对比分析预定的轴承下瓦位置，再次发出信号智能控制压电陶瓷驱动器的伸缩量，以保证轴承半径间隙达到预定值。由以上智能控制轴承下瓦的位置，控制轴承半径间隙，即可改变轴承工作状态，以达到任意复杂工况下滑动轴承都处于良好的工作状态。
如图1所示，压电陶瓷驱动的智能椭圆轴承由轴承下瓦8和轴承上瓦9组成，两者成对安装，轴承上瓦9固定与上盖和基座之间，轴承下瓦8可以在基座的导向槽中上下平移。通过改变轴承下瓦8的位置可以改变轴承半径间隙，从而改变轴承油膜厚度和形状，进而改变轴承工作状况。轴颈水平位移传感器2和轴颈竖直位移传感器3安装在智能椭圆滑动轴承轴颈附近且以轴颈1为中心呈90度相对安装，从而采集轴颈1的位置和振动信号；控制器4根据轴颈水平位移传感器2和轴颈竖直位移传感器3测得轴颈1的位置和振动信号，分析和判断轴承的工作状况并得出智能控制方案，发出信号智能控制压电陶瓷驱动器7的伸长或缩短，从而智能控制轴承下瓦8的位置；轴承下瓦8的位置信号由轴承下瓦位置传感器11提取，经由控制器对比分析预定轴承下瓦8的位置，再次发出信号智能控制压电陶瓷驱动器的伸长或缩短。通过智能控制轴承下瓦的位置，智能控制椭圆轴承半径间隙，从而主动控制油膜厚度和形状，改变轴承工作状况；调整后轴颈1的位置和振动信号继续由轴颈水平位移传感器2和轴颈竖直位移传感器3进行检测，进一步对轴承工作状况进行智能控制，以保证在各种复杂工况下轴承一直处于良好工作状态；一旦偏心过大或者振幅超标则控制器4自动发出警报。