Устройство для балансировки роторов

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для уравновешивания вращающихся элементов машин и механизмов. Устройство для автоматической балансировки роторов, содержащее устанавливаемую на опорах балансировочную камеру, заполненную отвердевающим материалом, в качестве которого используют легкоплавкие вещества, обладающие способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние, причем отвердевающий материал выполняет функцию уравновешивающей массы. Балансировочную камеру заполняют отвердевающим материалом частично и выполняют ее в виде полого цилиндра, расположенного внутри ротора. На опоре балансировочной камеры устанавливают подпружиненную кнопку, при помощи которой в течение времени ее нажатия обеспечивают контакт накладки, изготовленной из материала с большим коэффициентом трения и установленной на конце штока кнопки, с торцевой стенкой камеры с обеспечением нагрева последней для расплавления отвердевающего материала внутри балансировочной камеры. Данное изобретение направлено на повышение надежности устройства при его использовании на различных режимах эксплуатации ротативных систем. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для уравновешивания вращающихся элементов машин и механизмов.

Известно устройство для автоматической балансировки роторов (1. RU 2135973 C1, G 01 M 1/38, B 24 B 45/00, 27.08.1999), содержащее устанавливаемую на подшипниковых опорах балансировочную камеру, заполненную отвердевающей жидкостью, при этом балансировочную камеру выполняют в виде полого цилиндра, расположенного внутри ротора. В гнездах подшипниковых опор устанавливают пьезоэлементы, которые посредством токопроводов замыкаются на электронагревательную спираль, расположенную на внутренних стенках балансировочной камеры, а в качестве отвердевающего материала используют легкоплавкие вещества, обладающие способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние. Отвердевающий материал выполняет функцию уравновешивающей массы, а балансировочную камеру заполняют отвердевающим материалом частично.

Недостатком решения является сложность и ненадежность устройства в эксплуатации.

Задача заявляемого изобретения состоит в упрощении конструкции балансировочного устройства.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в повышении надежности устройства при его использовании на различных режимах эксплуатации ротативных систем.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные признаки:

Устройство для балансировки роторов, содержащее устанавливаемую на опорах балансировочную камеру, заполненную отвердевающим материалом, в качестве которого используют легкоплавкие вещества, обладающие способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние, причем отвердевающий материал выполняет функцию уравновешивающей массы, балансировочную камеру заполняют отвердевающим материалом частично и выполняют ее в виде полого цилиндра, расположенного внутри ротора.

Отличительные признаки:

На опоре балансировочной камеры устанавливают подпружиненную кнопку, при помощи которой в течение времени ее нажатия обеспечивают контакт накладки, изготовленной из материала с большим коэффициентом трения и установленной на конце штока кнопки, с торцевой стенкой камеры с обеспечением нагрева последней для расплавления отвердевающего материала внутри балансировочной камеры.

Известно (2. Шекун Г.Д. Патент РФ 2118805), что вещество в жидкотекучем состоянии и частично заполняющее балансировочную камеру при изменении частоты вращения ротора под действием инерционных сил перетекает в наиболее удаленную; от оси вращения полость камеры, занимая такое угловое и радиальное положение, которое пространственно противоположно неуравновешенной (избыточной) массе, т.е. “тяжелой” части ротативной системы. Таким образом, обладая свойством начальной текучести, вещество (уравновешивающая масса) концентрируется на стороне “легкой” части ротативной системы. Использование этого эффекта может существенно снизить градиент противоположно направленных динамических сил. Использование веществ, обладающих свойством затвердевать с одновременным схватыванием со стенками камеры, исключает последующее перетекание уравновешивающей массы. При возникновении необходимости балансировки ротора в процессе его эксплуатации к затвердевшему веществу подводится тепловая энергия. При этом вещество, обладая свойством изменения своего агрегатного состояния, принимает вновь жидкотекучее состояние и процесс уравновешивания ротативной системы возобновляется.

Поскольку нарушение сбалансированности ротативной системы неизбежно приводит к возникновению вибрации ротора, то по ее возникновению можно определить момент возникновения дисбаланса ротора. Если после этого к балансировочной камере подвести тепловую энергию, то легкоплавкий материал, заполняющий камеры и выполняющий функцию уравновешивающей манны, расплавится, что приведет к сбалансированности ротативной системы при рабочей частоте вращения ротора. Изобретение осуществляется следующим образом. На опоре балансировочной камеры устанавливают подпружиненную кнопку, на конце штока которой крепят накладку, изготовленную из материала с большим коэффициентом трения. Место установки и длину штока кнопки выбирают такими, чтобы при ее нажатии (например, пальцем) возникал контакт накладки с торцевой стенкой камеры.

При возникновении вибрации, т.е. дисбаланса вращающегося с рабочей частотой ротора, кнопку нажимают. Возникает контакт накладок с торцевой стенкой камеры и появляются силы трения. Возникшие силы трения разогреют накладку и торцевую стенку балансировочной камеры. Появившийся источник тепловой энергии расплавят легкоплавкий материал уравновешивающей массы. При вращении ротора с закритической частотой расплавленный материал, выполняющий функцию уравновешивающей массы, примет оптимальное расположение внутри балансировочной камеры и обеспечит сбалансированность системы. После наступления момента сбалансированности вибрация ротора прекратится и кнопку отпускают. За счет пружины кнопка вернется в исходное положение и контакт накладки с торцевой стенкой исчезнет, что остановит приток тепловой энергии. За счет естественного рассеивания энергии (температура окружающего воздуха должна быть ниже температуры плавления вещества) температура уравновешивающей массы понизится и она затвердеет, что зафиксирует сбалансированность системы.

При последующих возникновениях дисбалансов ротора во время его эксплуатации уравновешивание повторяют по вышеизложенной схеме.

Изобретение поясняется чертежом, где показан пример его реализации.

На опоре 1 балансировочной камеры 2 устанавливают кнопку 3 и пружину 4. На конце штока 5 крепят накладку 6. При вращении несбалансированного ротора 7 кнопку нажимают до возникновения контакта между накладкой 6 и торцевой стенкой 8 камеры 2. Выделение тепла от появления трения расплавит уравновешивающую массу 9, которая при частоте вращения ω примет из положения 10 оптимальное положение 11.

Формула изобретения

Устройство для балансировки роторов, содержащее устанавливаемую на опорах балансировочную камеру, заполненную отвердевающим материалом, в качестве которого используют легкоплавкие вещества, обладающие способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние, причем отвердевающий материал выполняет функцию уравновешивающей массы, балансировочную камеру заполняют отвердевающим материалом частично и выполняют ее в виде полого цилиндра, расположенного внутри ротора, отличающееся тем, что на опоре балансировочной камеры устанавливают подпружиненную кнопку, при помощи которой в течение времени ее нажатия обеспечивают контакт накладки, изготовленной из материала с большим коэффициентом трения и установленной на конце штока кнопки, с торцевой стенкой камеры с обеспечением нагрева последней для расплавления отвердевающего материала внутри балансировочной камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1