Способ стабилизации вращения вала и устройство для его осуществления

 

Использование: прецизионные опоры. Сущность изобретения: в корпусе размещен вкладыш подшипника, охватывающий цапфу вала. В корпусе диаметрально противоположно , с контактом с наружной поверхностью вкладыша подшипника размещены пьезокерамические элементы, соединенные с электродами и источником электрических сигналов постоянного напряжения. Подают напряжение на пьезокерамические элементы, которые деформируют вкладыш на величинуд , меньшую величины радиального зазора Величина деформации д выбирается из соотношения д К h (1-а), где К 0,05-0,5 - коэффициент, учитывающий величину деформации; h - радиальный зазор между вкладышем подшипника и валом; а 0,01-0,02 - коэффициент, учитывающий упругую деформацию корпуса и вкладыша. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (! )) (м)5 F 16 С 32/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4801700/27 (22) 14.03,90 (46) 30.07.92. Бюл, ¹ 28 (71) Каунасский политехнический институт (72) В.И.Алексеенко, Ю.Ю.Гяцявичюс, Д;В,Даукшис и B,Ï.Æåìàéòèñ (56) Авторское свидетел ьство СССР № 1509565; кл. F 16 С 32/06, 1988. (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (570 Использование: прецизионные опоры, Сущность изобретения: в корпусе размещен вкладыш подшипника, охватйвающий цапфу вала. В корпусе диаметрально противоположно, с контактом с наружной поверИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано в прецизионных устройствах для обеспечения точного вращательного движения, Известен способ стабилизации вращения вала путем снижения виброактивности в опоре, заключающийся в уменьшении возмущающих усилий в ней с помощью упругодемпферных опор и позволяющий снизить амплитуды колебаний при переходе через критические скорости и уменьшить передачу вибраций от опор вращения к корпусу роторной системы.

Недостатком способа следует считать то, что его эффективность. тесно связана со снижением жесткости упругодемпферной опоры, а неограниченное снижение жесткости невозможно из-за необходимости сохранения достаточной величины конструктивных зазоров, учета прочности и ударостойкости опор. хностью вкладыша подшипника размещены пьезокерамические элементы. соединенные с электродами и источником электрических сигналов постоянного напряжения, Подают напряжение на пьезокерамические элементы, которые деформируют вкладыш на величину д, меньшую величин ы радиал ьного зазора. Величина деформации д выбирается из соотношенияд = К h(1-а), где К=

0,05-0,5 — коэффициент, учитывающий величину деформации; h — радиальный зазор между вкладышем подшипника и валом; а =

0,01-0,02 — коэффициент, учитывающий упругую деформацию корпуса и вкладыша, 2 с, и

1 з.п. ф-лы, 2 ил, Известна опора скольжения, содержащая втулку, вал и корпус, в которой и рофильную поверхность - имеет втулка. напрессованная на вал и вращающаяся вместе с ним.

Недостатком упомянутой опоры является то, что неточности изготовления внутренней поверхности корпуса опоры будут оказываться на стабильность вращения вала, снижая ее.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ снижения виброактивности опоры, заключающийся в уменьшении возмущающего усилия в ней путем совмещения главной центральной оси инерции вращающихся масс и их осью вращения.

Наиболее близким к изобретению является газовый подшипник, содержащий установленный в кольцевой проточке корпуса и охватывающий цапфу вала пьезокерамический вкладыш с нанесенными на его внут2751500 ренню,о и внешнюю цилиндрические поверхности электродами для соединения с источником электрИческих сигналов, причем электроды выполнены в форме секторов, размещенных вдоль поперечной оси вкладыша, а вкладыш установлен с возможностью перемещения в радиальном направлении. Воздействие возмущающего усилия уменьшается путем коррекции формы вкладыша.

Недостаток известного способа и устройства заключается в.том. что они не обеспечивают достаточной устойчивости и точности стабилизации вращения вала, Это объясняется тем, что возникают дополнительны6 периодические силы, частота которых превышает частоту вращения, При использовании способа затруднено определение мест расположения и установки уравновешивающих грузов, в большинстве случаев несовпадает центр масс всей роторной системы в собранном виде с осью вращения неуравновешенных масс, Снижающим точность стабилизации вращения вала фактором является также то, что наличие электродов на внутренней поверхности вкладыша влияет на распределение давления в газовом слое, что способствует возникновению возмущающих усилий, Кроме того, возникают и эксплуатационные трудности, особенно в режиме пуска и установки. Существуют и определенные трудности при получении особо точной внутренней поверхности вкладыша, особенно при обеспечении очень малого зазора.

Целью изобретения является повышение устойчивости и точности стабилизации вращения вала аз счет снижения виброактивности в подшипнике.

Это достигается тем, что в способе стабилизации вращения вала, заключающиеся в центрировании вала путем деформации вкладыша подшипника в радиальном направлении по его двум диаметрально проти.. воположным сторонам, вкладыш .. деформируют на величину д, меньшую величины радиального зазора, при этом величина деформации д определяется из соотношения . д= К h (1-а), :. где К = 0,05-0,5 — коэффициент, учитывающий величину деформации;

h - радиальный зазор между вкладышем подшипника и валом; а = 0,01-0,02 — коэффициент, учитываю..щий упругую деформацию корпуса и вкладыша.

Это достигается также тем, что в устройстве для стабилизации вращения вала, содержащем охватывающий цапфу вала вкладыш подшипника, установленный в корпусе, источник электрических сигналов постоянного напряжения, соединенный с электродами, устройство снабжено пьезокерамическими элементами, соединенными с электродами и размещенными в корпусе

10 диаметрально противоположно друг другу с контактом с наружной поверхностью вкладыша подшипника, причем каждый пьезокерамический элемент выполнен B виде столбиков из набора пластин.

Именно расположение пьезокерамических элементов в двух диаметрально противоположных сторонах вкладыша обеспечивают создание овальности внутренней поверхности вкладыша до величины деформации д, меньшей величины ради20.корпусе 2 и охватывающий цапфу вала 3. В двух диаметрально противоположных сторонахдругдругу корпуса 2 установлены пьезокерамические элементы 4 с контактом с

30 наружной поверхностью вкладыша подшипника, причем электроды, соединенные с элементами, подключены к источнику 5 электрических сигналов постоянного напряжения. Каждый пьезокерамический элемент

4 выполнен в виде столбиков из набора пластин, Устройство работает и способ осуществляется следующим образом, При вращении вала 3 во вкладыше 1 включается источник электрических сигналов постоянного напряжения, соединенный с электродами пьезокерамических элементов 4, которые увеличивают свой объем и давят на наружную поверхность вкладыша, 35

50 деформируя ее. Величина деформации определятся зависимостью д = К h {1-а)

Величина деформации д регулируется подбором соответствующего количества пластин пьезокерамики. При вращении вала силы давления смазки на двух диаметрально противоположных сторонах цапфы уравновешиваются, однако только при четном числе вОлн внутренней поверхности

55 вкладыша равнодействующая сил давления становится равной нулю, А при нечетном числе волн обязательно возникает возмущагцее усилие, влияющее на виброактивального зазора..

На фиг, 1 изображена общая схема устройства; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг, 1.

Устройство для стабилизации вращения

25 вала содержит вкладыш 1, установленный в

1751500 ность и на точность стабилизации вращения вала.

Использование предлагаемого способа стабилизации вращения вала и устройство для его осуществления позволяет резко снизить возмущающее усилие в подшипнике эа счет уравновешивания сил давления смазки и тем самым снижения его виброактивности, что повышает точность стабилизации вращения вала на 30-40ф .

Одновременно предлагаемые изобретения позволяют улучшить и эксплуатацию за счет предупреждения сухого трения вала, также отпадает проблема изготовления особо точной внутренней поверхности вкладыша, Формула изобретения

1. Способ стабилизации вращения вала, заключающийся в центрировании вала riyтем деформации вкладыша подшипника в радиальном направлении по его двум диаметрально противоположным сторонам, о т. л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения устойчивости и точности стабилизации вращения вала за счет снижения виброактивности в подшипнике, вкладыш деформируют на величину д, меньшую величины радиального зазора, при этом величина деформации д определяется из соотношения д - К h(1-а) где К = 0,05-0,5 — коэффициент, учитывающий величину деформации;

h — радиальный зазор между вкладышем

5 подшипника и валом; а = 0,01-0,02 — коэффициент, учитывающий упругую деформацию корпуса и вкладыша.

2. Устройство для стабилизации враще10 ния вала, содержащее охватывающий цапфу вала вкладыш подшипника, установленный в корпусе, источник электрических сигналов постоянного: напряжения, соединенный с электродами, о т л и ч а 15 ю щ е е с я тем, что, с целью повышения устойчивости стабилизации вращения вала за счет снижения виброактивности в подшипнике, оно снабжено пьезокерамическими элементами, соединенными с

20 электродами и размещенными в корпусе диаметрально противоположно друг другу с контактом с наружной поверхностью вкла. дыша подшипника, 25 3, Устройство поп.2, отл ича ющее:с я тем, что каждый пьеэокерамический элемент выполнен в виде столбиков из набора пластин.

Составитель А.Шидлаускене

Редактор Л.Народная Техред М.Моргентал . Корректор Э.Лончакова

Заказ 2679 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101