Устройство для автоматической и многократной балансировки роторов
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для автоматической и многократной балансировки роторов машин и механизмов на ходу при закритической скорости вращения. Устройство содержит кольцевую балансировочную камеру, полностью заполненную легкоплавким материалом, обладающим способностью расплавляться при разогреве опоры и отвердевать за счет естественного отвода теплоты в результате теплообмена между опорой и окружающей средой. При этом балансировочная камера имеет составные стенки. Элементы стенок выполнены из материалов с различными модулями упругости и расположены относительно друг друга в шахматном порядке. Технический результат изобретения - повышение эффективности уравновешивания дисбаланса роторных систем. 1 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для автоматической и многократной балансировки роторов машин и механизмов на ходу при их закритической частоте вращения.
Известно устройство для автоматической балансировки роторов (RU 2171457, кл. G 01 М 1/32), содержащее кольцевую камеру, заполненную отвердевающим материалом и имеющую упругие торцевые стенки, жесткость которых выбирается из условия обеспечения самоустановки ротора при заданной скорости его вращения в процессе балансировки. Опору ротора на газовой смазке устанавливают внутри кольцевой камеры. В качестве отвердевающего материала используют легкоплавкие вещества, обладающие способностью расплавляться при разогреве опоры, вызванном вибрацией ротора, и отвердевать за счет естественного отвода теплоты в результате теплообмена между опорой и окружающей средой при исчезновении вибрации ротора.
Недостатками решения является долгое время реагирования устройства на проявляемый в системе дисбаланс и возможность установки устройства только на опоры ротора с газовой смазкой.
Задачей заявляемого изобретения является возможность создания универсального балансировочного устройства для его установки на любые роторные системы.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в повышении эффективности уравновешивания дисбаланса роторных систем.
Указанный технический результат достигается за счет использования вибрации ротора, неизбежно возникающей при появлении дисбаланса ротора. Если балансировочная камера будет иметь составные стенки, плотно прижатые друг к другу и выполненные из материалов с различными модулями упругости, то под действием знакопеременной нагрузки, возникающей от вращения несбалансированного ротора, будет происходить смещение одной стенки относительно другой. В результате трения двух поверхностей начнет выделяться тепло, способное расплавить легкоплавкое вещество. Под действием центробежных сил на закритической скорости ротор переходит в сбалансированное положение, вибрация исчезнет, приток тепла прекратится, за счет теплообмена между камерой и окружающей средой легкоплавкое вещество затвердеет и зафиксирует сбалансированное состояние. При возникновении последующей разбалансировки ротора устройство вступит в работу автоматически по описанной выше схеме.
Существенные признаки, характеризующие изобретение:
Ограничительные: устройство для автоматической и многократной балансировки роторов, содержащее кольцевую балансировочную камеру, полностью заполненную легкоплавким материалом, обладающим способностью расплавляться при разогреве опоры и отвердевать за счет естественного отвода теплоты в результате теплообмена между опорой и окружающей средой.
Отличительные: балансировочная камера имеет составные стенки, при этом элементы стенок выполнены из материалов с различными модулями упругости и расположены относительно друг друга в шахматном порядке.
Известно, что балансировка - это технологический процесс совмещения главной центральной оси инерции ротора с его осью вращения. Заявляемое устройство производит автоматическую балансировку ротора при помощи подвижных опор на закритических скоростях вращения. В процессе балансировки устройство совмещает ось вращения ротора с главной центральной осью инерции ротора (ГОСТ 22061-76). При работе машины или механизма на частоте ниже критической устройство не вмешивается в их работу и не добавляет дополнительный дисбаланс, что осуществляется выбором температуры плавления легкоплавкого вещества.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Между подшипниками и ротором устанавливают балансировочную камеру, у которой выполняют составные, например, двойные торцевые стенки, плотно прижатые друг к другу. Стенки камеры имеют составную конструкцию из материалов с различными модулями упругости, выполнены таким образом, что при действии на них осевой и радиальной нагрузок они смещаются относительно друг друга. Балансировочную камеру полностью заполняют легкоплавким веществом. В качестве такого вещества могут выступать сплав Вуда, парафин, свинец и др. После заполнения камеры ротор разгоняют до закритической частоты вращения. При появлении в системе дисбаланса возникнет вибрация ротора и, как следствие, деформация стенок камеры. В связи с тем, что стенки изготовлены из материалов с различными модулями упругости, будет происходить смещение одной стенки относительно другой и из-за их трения выделяться тепло. В результате произойдет плавление легкоплавкого вещества и ротор приобретет свободу перемещаться под действием центробежных сил. Произойдет самоцентровка, то есть совмещение оси вращения ротора с его главной центральной осью инерции, и ротор начнет вращаться в сбалансированном состоянии. При исчезновении дисбаланса пропадет источник тепловой энергии, и в результате естественного отвода тепла легкоплавкое вещество застынет и зафиксирует стенки балансировочной камеры в сбалансированном положении. Во время этого процесса частота вращения ротора должна быть выше критической. Затем в сбалансированном положении возможна эксплуатация ротора на любой частоте вращения и переход через критическую скорость с минимальной вибрацией.
Изобретения поясняется чертежом.
На валу ротора 1 устанавливают балансировочную камеру 2. При этом элементы стенок 3 и 4 балансировочной камеры выполнены в виде колец из материалов с различными модулями упругости и расположены относительно друг друга в шахматном порядке. Стенки колец по поверхностям 5 плотно прижимают друг к другу за счет скрепления их болтами 6 таким образом, чтобы обеспечивалась возможность смещения их относительно друг друга по поверхности 5. По поверхностям 7 кольца 3 и 4 соединяют жестко между собой, например, путем запрессовки одно в другое или сварки (склейки). Количество камер выполняют равным числу опор. Внутри камеру полностью заполняют легкоплавким веществом 8. Во избежание фиксирования торцевых стенок камеры между ними и легкоплавким веществом расположена резиновая прокладка 9. Камеры вставляют во внутренние обоймы подшипников 10, которые, в свою очередь, крепятся на статор 11.
Устройство для автоматической и многократной балансировки роторов, содержащее кольцевую балансировочную камеру, полностью заполненную легкоплавким материалом, обладающим способностью расплавляться при разогреве опоры и отвердевать за счет естественного отвода теплоты в результате теплообмена между опорой и окружающей средой, отличающееся тем, что балансировочная камера имеет составные стенки, при этом элементы стенок выполнены из материалов с различными модулями упругости и расположены относительно друг друга в шахматном порядке.
