Устройство для балансировки роторов

Изобретение относится к области машиностроения. Техническим результатом является повышение эффективности уравновешивания дисбаланса ротативных систем. Балансировочная камера выполнена в виде полого цилиндра, размещена внутри ротора и частично заполнена отвердевающим материалом. В качестве такого материала используют легкоплавкие вещества, обладающие способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние. Внутри вала балансировочной камеры в его осевом направлении выполняют канал, способный пропускать через себя теплоноситель, заставляющий расплавляться отвердевающий материал внутри балансировочной камеры. 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 С1, G01М 1/38, В24В 45/00, 27.08.1999), содержащее установленную на подшипниковых опорах балансировочную камеру, заполненную отвердевающей жидкостью, при этом балансировочная камера выполнена в виде полого цилиндра, расположенного внутри ротора. В гнездах подшипниковых опор установлены пьезоэлементы, которые посредством токопроводов замкнуты на электронагревательную спираль, расположенную на внутренних стенках балансировочной камеры, а в качестве отвердевающего материала использовано легкоплавкое вещество, обладающие способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние. Отвердевающий материал выполняет функцию уравновешивающей массы, а балансировочная камера заполнена 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 установленную на опорах балансировочную камеру, заполненную отвердевающим материалом, в качестве которого использовано легкоплавкое вещество, обладающее способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние, причем отвердевающий материал выполняет функцию уравновешивающей массы, балансировочная камера заполнена отвердевающим материалом частично и выполнена в виде полого цилиндра, расположенного внутри ротора.

Отличительные признаки

Внутри вала балансировочной камеры в его осевом направлении выполнен канал, способный пропускать через себя теплоноситель, заставляющий расплавляться отвердевающий материал 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, что способствует стабилизации динамической системы при рабочей частоте вращения ротора.

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 автоматического 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 камеру и выполняющий функцию уравновешивающей массы, расплавится, что приведет к сбалансированности ротативной системы при рабочей частоте вращения ротора.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Внутри вала балансировочной камеры в его осевом направлении выполнен канал. При возникновении вибрации, т.е. дисбаланса вращающегося с рабочей частотой ротора, в патрубок, который пристыкован к валу, вставляется шланг, по которому пропускают теплоноситель, например, в виде горячей воды. Горячая вода, проходя по валу, нагревает его и самотеком удаляется из вала через отверстие в валу. Появившийся источник тепловой энергии расплавляет легкоплавкий материал уравновешивающей массы. При вращении ротора с рабочей частотой расплавленный материал, выполняющий функцию уравновешивающей массы, примет оптимальное расположение внутри балансировочной камеры и обеспечит сбалансированность системы. После наступления момента сбалансированности вибрация ротора прекращается и шланг вынимается. 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 балансировку повторяют по вышеизложенной схеме.

Изобретение поясняется чертежом, где показан пример его реализации.

Внутри вала ротора 1, закрепленного на опорах 2, выполнен канал 3. С одной стороны, в торец к нему присоединен патрубок 4, в который вставляется шланг 5. С другой - он наглухо заделан. На конце вала 1 сделано сливное отверстие 6. При вращении несбалансированного ротора 7 в патрубок 4 вставляют шланг 5 до разогрева уравновешивающей массы 8 внутри балансировочный камеры 9. Уравновешивающая масса 8 при частоте вращения примет из положения 10 оптимальное положение 11.

Устройство для балансировки роторов, содержащее установленную на опорах балансировочную камеру, заполненную отвердевающим материалом, в качестве которого использовано легкоплавкое вещество, обладающее способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние, причем отвердевающий материал выполняет функцию уравновешивающей массы, балансировочная камера заполнена отвердевающим материалом частично и выполнена в виде полого цилиндра, расположенного внутри ротора, отличающееся тем, что внутри вала балансировочной камеры в его осевом направлении выполнен канал, способный пропускать через себя теплоноситель, заставляющий расплавляться отвердевающий материал внутри балансировочной камеры.