Способ балансировки сборного ротора центробежного компрессора

Авторы патента:

F04D29/66 - предотвращение кавитации, завихрений, шума, вибрации и т.п. (глушители и выхлопные устройства для машин и двигателей вообще F01N); балансировка (устранение помпажа F04D 27/02)

Владельцы патента RU 2565119:

Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Искра"(ПАО "НПО"Искра") (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сборке и балансировке сборных роторов компрессоров газоперекачивающих агрегатов. Способ балансировки сборного ротора, при котором предварительно разбивают вал на участки, определяют направление радиальных биений его участков, балансируют вал и насадные элементы ротора. При балансировке ротора обеспечивают направление остаточных дисбалансов участков вала и элементов ротора в сторону, противоположную максимальному радиальному биению участков вала ротора, при этом величины остаточных дисбалансов определяют: для дисбаланса, находящегося в средней части из зависимости:

для дисбалансов, находящихся на периферии ротора из зависимости:

где I_доп - допустимый остаточный дисбаланс ротора, I_ср - остаточный дисбаланс средней части ротора, I_i - остаточный дисбаланс участка ротора, Μ - масса ротора, М_ср - масса средней части ротора, М_i - масса участка ротора, l_i - расстояние центра массы участка ротора от центра массы ротора. Таким образом, предложенное изобретение обеспечивает повышение динамической устойчивости ротора при прохождении первой критической частоты. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сборке и балансировке сборных роторов компрессоров газоперекачивающих агрегатов.

Известен способ балансировки сборного ротора по патенту РФ №2418198, при котором балансируют вал и последовательно, после установки на вал очередного предварительно сбалансированного элемента, балансируют собираемый ротор. При предварительной балансировке каждого устанавливаемого элемента определяют и маркируют на элементе место максимального радиального биения его посадочной поверхности относительно балансировочных поверхностей. Перед установкой элементов на вал определяют и маркируют место максимального радиального биения каждой посадочной поверхности вала относительно его балансировочных поверхностей. Устанавливают элементы ротора на вал, совмещая при этом промаркированные места.

Данный способ взят за прототип.

Недостатком известного способа является то, что при ступенчатой балансировке ротора, после установки на вал рабочих колес и других элементов, направление остаточных дисбалансов получается произвольным. Произвольное направление остаточных дисбалансов часто отражается на величине изгиба вала при прохождении первой критической частоты для роторов, имеющих рабочий диапазон между первой и второй критическими частотами.

Согласно п. 4.4 ГОСТ 31320-2006:

«…Амплитуда каждой моды определяется соответствующим модальным дисбалансом. При вращении ротора на частоте, близкой к критической, мода, соответствующая этой частоте, обычно доминирует по сравнению с остальными».

«…Если уменьшить модальный дисбаланс с помощью набора сосредоточенных корректирующих масс, то амплитуда соответствующей моды также уменьшится».

Ротор подвергается деформации, вызванной произвольным положением модальных дисбалансов, при этом снижаются его уравновешенность и динамические свойства, повышается нагрузка на опоры, что, в свою очередь, приводит к повышенному износу уплотнений ротора при трении о них деформированных поверхностей. Износ уплотнений снижает напорные характеристики ротора и ресурс работы компрессора.

В то же время, управляемая деформация ротора может снизить величину его изгиба и радиальные биения поверхностей ротора, вызванные погрешностями изготовления и сборки.

Задачей предложенного изобретения является повышение динамической устойчивости ротора при прохождении первой критической частоты за счет направления остаточных дисбалансов диаметрально противоположно направлениям радиальных биений основных поверхностей вала ротора.

Технический результат достигается тем, что предварительно разбивают вал на участки, определяют направление радиальных биений его участков, балансируют вал и насадные элементы ротора, собирают и балансируют ротор последовательно после установки каждого элемента на вал, обеспечивая направление остаточных дисбалансов участков вала и элементов ротора в сторону, противоположную максимальному радиальному биению участков вала ротора, при этом величины остаточных дисбалансов определяют:

для дисбаланса, находящегося в средней части из зависимости:

для дисбалансов, находящихся на периферии ротора из зависимости:

Признаки являются существенными.

Направление остаточных дисбалансов в сторону, противоположную радиальному биению поверхностей участков вала, обеспечивают выпрямляющее действие центробежных сил на вал при прохождении первой критической частоты, что обеспечивает большую концентричность зазоров.

Распределение дисбалансов, определенное по указанным зависимостям, позволяет обеспечить заданное выпрямляющее воздействие центробежных сил на все участки ротора.

Способ поясняется графически: фиг. 1, 2.

На фиг. 1 показана установка колес и других элементов с распределением дисбалансов, исходя из масс участков ротора.

На фиг. 2 показано распределение дисбалансов по направлению в зависимости от направления радиальных биений.

На фигурах обозначено:

1 - вал ротора;

2 - насадные элементы в средней части ротора;

3 - насадные элементы на периферии ротора;

4 - балансировочные (опорные) поверхности вала ротора;

5 - распределение дисбалансов исходя из масс участков;

6 - распределение дисбалансов исходя из направления.

Способ осуществляется следующим образом.

Балансируют вал. Разбивают вал на участки. Исходя из массово-скоростных характеристик ротора, определяют величину допустимого дисбаланса согласно требованиям ГОСТ 1940-1-2007 и ГОСТ 31320-2006. Исходя из масс и продольных координат центров масс участков и насадных элементов, рассчитывают величины остаточных дисбалансов для всех участков ротора. Определяют направления радиального биения участков вала. На вал 1 насаживают элементы 2. Балансируют таким образом, чтобы остаточные дисбалансы соответствовали расчетным величинам и были направлены диаметрально противоположно относительно радиальных биений их посадочных поверхностей.

С использованием съемных грузов (например - пластилин) уравновешивают ротор, насколько позволяет точность станка.

Устанавливают на вал очередную пару элементов 3. Повторяют процедуру балансировки.

По окончании балансировки снимают все съемные грузы.

Проверяют уравновешенность ротора.

Таким образом, предложенное изобретение обеспечивает повышение динамической устойчивости ротора при прохождении первой критической частоты за счет направления остаточных дисбалансов диаметрально противоположно направлениям радиальных биений основных поверхностей вала ротора.

Способ балансировки сборного ротора, при котором предварительно разбивают вал на участки, определяют направление радиальных биений его участков, балансируют вал и насадные элементы ротора, собирают и балансируют ротор последовательно после установки каждого элемента на вал с произвольным направлением остаточных дисбалансов, отличающийся тем, что при балансировке ротора обеспечивают направление остаточных дисбалансов участков вала и элементов ротора в сторону, противоположную максимальному радиальному биению участков вала ротора, при этом величины остаточных дисбалансов определяют: для дисбаланса, находящегося в средней части из зависимости:

для дисбалансов, находящихся на периферии ротора из зависимости:

где I_доп - допустимый остаточный дисбаланс ротора, I_ср - остаточный дисбаланс средней части ротора, I_i - остаточный дисбаланс участка ротора, M - масса ротора, M_ср - масса средней части ротора, M_i - масса участка ротора, l_i - расстояние центра массы участка ротора от центра массы ротора.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сборке и балансировке сборных роторов компрессоров газоперекачивающих агрегатов. В балансировке сборного ротора центробежного компрессора балансируют вал, а на балансировочной оправке с конической посадочной поверхностью - рабочие колеса, определяя и маркируя на валу и ступицах колес места максимального радиального биения посадочных поверхностей, насаживают колеса на вал с натягом, совмещая промаркированные места на валу и на ступице.

Способ балансировки сборного ротора // 2554666

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при монтаже сборных роторов газоперекачивающих агрегатов. При сборке ротора балансируют вал и все его элементы, балансируют собранный ротор и крепят его к валам двигателя и компрессора, производят коррекцию монтажных дисбалансов установкой грузиков, их массу определяют исходя из масс частей сборного ротора, дисбалансы которых корректируют в данных плоскостях, величин биений балансировочных поверхностей ротора и удаления места установки грузика от оси вращения.

Ротор центробежного компрессора // 2550720

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании и сборке роторов центробежных компрессоров перекачивающих агрегатов. Ротор центробежного компрессора, содержащий вал и установленные на нем элементы, упорный диск, установленный на валу с зазором и взаимодействующий с валом посредством конической поверхности и сопряженной с ней конической втулки, расположенных со стороны бурта вала, прижимное кольцо, установленное с противоположной стороны диска, стопорное кольцо, причем в теле вала (или диска) выполнен канал для сообщения зазора между валом и диском с источником давления, при этом в нем на посадочной поверхности диска со стороны, противоположной бурту, выполнена коническая поверхность, в которую установлен кольцевой конический элемент, взаимодействующий с прижимным кольцом, причем конусность их поверхностей больше, чем конусность втулки со стороны бурта вала, а кольцевой конический элемент имеет торцовую поверхность, взаимодействующую с аналогичной поверхностью упорного диска.

Способ диагностики повреждения деталей машин // 2540195

Шнекоцентробежный насос // 2539934

Изобретение относится к шнекоцентробежным насосам и может быть использовано в тех областях машиностроения, где требуется применение насосов, перекачивающих жидкости с содержанием растворенного и свободного газа.

Вибрационно-демпфирующая прокладка для лопасти вентилятора и вентилятор для турбореактивных авиационных двигателей // 2539924

Вибрационно-демпфирующая прокладка (10) предназначена для размещения между платформой (12) лопасти (6) вентилятора и диском (2) вентилятора. Прокладка имеет радиально внешнюю поверхность (18), оснащенную, по меньшей мере, одной пластиной (16a, 16b) в контакте с платформой лопасти вентилятора, и радиально внутреннюю поверхность (20), сформированную верхней по потоку поверхностью (22), обращенной к диску (2), и нижней по потоку поверхностью (24), отделенной от верхней по потоку поверхности уступом (26).

Способ балансировки сборного ротора // 2531158

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сборке и балансировке сборных роторов компрессоров газоперекачивающих агрегатов. В способе балансировки сборного ротора балансируют вал с использованием плоскостей коррекции дисбалансов на концах вала и его муфты и балансируют собранный ротор, при этом измеряют биения соединительных фланцев муфт относительно их балансировочных поверхностей, определяют и маркируют места максимального радиального биения фланцев.

Турбонасосный агрегат жрд // 2526996

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в ракетостроении, в турбонасосных агрегатах (ТНА) жидкостных и ядерных ракетных двигателей.

Способ формирования сигналов отклонения ротора в системах магнитного подвеса роторных машин и устройство для его реализации (варианты) // 2507420

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам магнитного подвеса (СМП) роторных машин, и может найти применение в компрессорах, турбодетандерах и других установках.

Звукоизолированный диагонально-центробежный вентилятор // 2503857

Изобретение относится к звукоизолированному диагонально-центробежному вентилятору, содержащему диагонально-центробежную крыльчатку, соединенную с электродвигателем, расположенным в кожухе.

Глушитель шума выхлопной струи пара (варианты) // 2586804

Глушитель предназначен для снижения шума выхлопной струи пара. Глушитель состоит из верхней и нижней ступеней. Глушитель содержит корпус, звукопоглощающую внутреннюю облицовку, крышу, дренажное устройство, выхлопной трубопровод. Звукопоглощающая внутренняя облицовка установлена с зазором по отношению к внутренней боковой поверхности корпуса и выполнена из мультипористого поглотителя, сплетенного из пористых нитей, работающего по принципу резонатора Гельмгольца. Верхняя ступень представляет собой звукопоглощающий диссипативный блок и состоит из комплекта звукопоглощающих элементов толщиной Н, установленных с зазором S между ними, при этом эффективность шумопоглощения зависит от соотношения H/S, а ниже крышки глушителя, выполненной в виде конуса с теплоизолированной звукопоглощающей облицовкой, расположена защитная сетка. Звукопоглощающие элементы глушителя могут быть выполнены в виде цилиндрических перфорированных кассет, зажатых между параллельными горизонтальными тарелками со сквозными отверстиями, количество и расположение которых соответствует количеству и расположению цилиндрических перфорированных кассет, при этом шумопоглощающий волокнистый материал размещен между цилиндрами и намотан на внешнюю поверхность цилиндров, для укрепления и предотвращения его сползания зажимается хомутами, при этом струя пара направляется внутрь перфорированных цилиндров, являющихся газоходами. Технический результат - снижение уровня шума выхлопной струи пара. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Двухконтурный турбореактивный двигатель // 2589574

Двухконтурный турбореактивный двигатель содержит рабочее колесо вентилятора, имеющее лопатки и охваченное кольцевым картером. Картер содержит средства всасывания воздуха в кольцевом зазоре, образованном между картером и радиально наружными концами лопаток рабочего колеса вентилятора. Средства всасывания содержат входное отверстие, выполненное в виде, по меньшей мере, одной входной щели во внутренней стенке картера и соединенное с всасывающим каналом, проходящим вниз по потоку. Входная щель средств всасывания расположена в осевом направлении только напротив размещенной вверху по потоку хорды лопаток рабочего колеса вентилятора на их радиально наружном конце. Изобретение направлено на упрощение конструкции и уменьшение широкополосного шума. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Вентилятор // 2597737

Изобретение относится к вентилятору для создания воздушного потока, содержащему корпус, включающий впускной воздуховод, и сопло, соединенное с корпусом. Сопло содержит внутренний проход для приема воздушного потока из корпуса и воздуховыпускное отверстие, через которое воздушный поток испускается из вентилятора. Внутренний проход продолжается вокруг отверстия или канала, через который воздух снаружи сопла затягивается воздухом, испускаемым из воздуховыпускного отверстия. Корпус содержит канал, имеющий воздуховпускное отверстие и воздуховыпускное отверстие, а также содержит крыльчатку, установленную в канале и обеспечивающую протягивание воздушного потока через канал, и электродвигатель, приводящий в действие крыльчатку. Шумоподавляющая полость расположена под воздуховпускным отверстием канала. Входное отверстие полости расположено под и предпочтительно соосно с воздуховпускным отверстием канала. Изобретение направлено на снижение шума, издаваемого вентилятором. 23 з.п. ф-лы, 11 ил.

Центробежный насос // 2602465

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано в турбонасосных агрегатах (ТНА) ЖРД верхних ступеней ракет в качестве разгонных блоков многоразового включения и с продолжительным временем работы. Центробежный насос включает корпус (1) насоса, центробежное рабочее колесо (2), диффузорный канал (3) с языком (4) диффузора, подшипниковую опору (5). На периферии спирального одновиткового канала выполнены дополнительные полости (6), (7), перепускные отверстия (8) и перепускной трубопровод (9). При работе насоса жидкость из полости (6) через отверстия (8) сбрасывается через трубопровод (9) в полость (7), что обеспечивает равномерность эпюры давления под рабочим колесом (2). Это исключает «появление» радиальной силы, действующей на подшипниковую опору 5. Изобретение направлено на повышение работоспособности подшипниковой опоры ТНА при длительной работе на различных режимах по оборотам, что достигается значительным уменьшением радиальной силы, действующей на центробежное колесо и, следовательно, на подшипниковую опору. 3 ил.

Ротор и турбомашина, содержащая указанный ротор // 2602713

Ротор содержит систему демпфирования вибраций, включающую по меньшей мере одну группу пьезоэлектрических преобразователей, распределенных по окружности ротора и подключенных по меньшей мере к одной диссипативной цепи. Пьезоэлектрические преобразователи подключены так, чтобы объединять диссипативную цепь или каждую из диссипативных цепей с соответствующей группой по меньшей мере из двух преобразователей, подключенных параллельно. Преобразователи группы или каждой из групп равномерно распределены по ротору под углом. Другое изобретение группы относится к турбомашине, содержащей указанный выше ротор. Группа изобретений позволяет повысить эффективность демпфирования вибраций ротора, а также снизить массу системы демпфирования вибраций. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ диагностики повреждения деталей машин // 2606164

Изобретение относится к области диагностики повреждения деталей машин в процессе их непрерывной эксплуатации и может быть использовано для определения технического состояния машинных агрегатов и обеспечения их безопасной, ресурсосберегающей эксплуатации. В предложенном способе диагностики измеряют уровень вибрации в информативных точках корпуса машины в информативной полосе частот, фиксируют выбросы вибрации, длительность интервалов между выбросами, строят тренды изменения длительности интервалов и их отношений, сравнивают полученные значения с критическими границами, и по результатам сравнения судят о состоянии деталей машины. Согласно изобретению наблюдают изменение тренда вибрации на протяжении всего жизненного цикла машины; селектируют выбросы вибрации во времени; строят тренды длительности интервалов между выбросами вибрации и их отношений; запоминают стадии повреждения деталей машины. Изобретение направлено на предотвращение аварий машин в условиях непрерывной эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 16 ил.

Ослабляющие вибрацию полосы для разгрузки жидкости для звуковой защиты корпуса вентилятора турбинного двигателя летательного аппарата // 2607688

Изобретение относится к звуковой защите корпуса вентилятора турбинного двигателя летательного аппарата. Устройство звуковой защиты для корпуса летательного аппарата содержит панель (6) звуковой защиты с полосами (10), ослабляющими вибрацию. Полосы прижаты с одной стороны к внешней поверхности (6a) панели (6), а с другой стороны - к внутренней поверхности корпуса вентилятора. Каждая ослабляющая полоса (10) имеет два противоположных края (14), каждый из которых имеет верхний по потоку конец и нижний по потоку конец, расположенные на расстоянии друг от друга вдоль направления центральной оси (2). Один из двух противоположных краев (14) полос (10) имеет такую форму, чтобы жидкость, присутствующая на этом краю, могла протекать под действием силы тяжести в направлении любого одного или обоих из его верхнего по потоку и нижнего по потоку концов. Изобретение повышает надежность двигателя летательного аппарата. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Шнекоцентробежный насос // 2614299

Изобретение относится к области насосостроения. Шнекоцентробежный насос состоит из корпуса (1) с подводом (2) и отводом (3), крышки (4), перегородки (5), вала (6) крыльчатки (7) и шнека (8). Корпус (1) и крышка (4) соединены с корпусом (9) подшипников. Между перегородкой (5) и крышкой (4) выполнена полость (10) высокого давления, соединенная с отводом (3) каналами (11). Перегородка (5) образует уплотнение (12) несущего диска (13) крыльчатки (7) и щелевые уплотнения (14), (15) втулки (16), между которыми расположена разделительная полость (17), соединенная отверстиями (18) с полостью (10). Перегородка (5), диск (13) и втулка (16) образуют разгрузочную полость (19), соединенную отверстиями (20) в диске (13) с полостью(21) входа крыльчатки (7). За уплотнением (15) имеется полость (22) слива, отделенная от подшипников (24), (25) уплотнением (26) вала (6). Полость (22) соединена каналами (23) слива, выполненными в крышке (4). Изобретение направлено на исключение поступления в насос воздуха из окружающей среды и ухудшения его антикавитационных качеств за счет поддержания при работе насоса давления в полости (17), близкого к давлению на выходе насоса. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Усовершенствованный кожух для блиска турбомашины и турбомашина, оборудованная таким кожухом // 2618371

Изобретение относится к кожуху (10) для блиска (20) турбомашины (1), содержащему внутреннее покрытие (11), изготовленное из истираемого материала, и множество периферийных щелей (12), расположенных в указанном покрытии (11) из истираемого материала, причем кожух дополнительно содержит периферийную полость (13), образованную в покрытии (11) из истираемого материала, полость, в которую ведут щели (12), при этом щели (12) ведут в полость (13) и проходят между полостью (13) и внутренней поверхностью (15) кожуха (10). Изобретение также относится к турбомашине, содержащей такой кожух и блиск. Достигается улучшение в аэродинамическом и акустическом уровне путем уменьшения турбулентной интенсивности потока воздуха вблизи внутренней поверхности кожуха. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Турбомашина, узел турбомашины, содержащий кожух, рабочее колесо и щеточное уплотнение, и способ усовершенствования уплотнения // 2622451

Турбомашина содержит статор, имеющий кожух, ротор, а также щеточное и лабиринтное уплотнения. Ротор включает рабочее колесо, расположенное внутри кожуха, а щеточное уплотнение расположено между рабочим колесом и кожухом. Выше по потоку перед щеточным уплотнением расположена основная полость, ограниченная углубленной поверхностью кожуха и поверхностью рабочего колеса. В основной полости, выше по потоку перед указанным щеточным уплотнением, расположена по меньшей мере одна перегородка, проходящая от кожуха к рабочему колесу. Лабиринтное уплотнение расположено ниже по потоку от щеточного уплотнения. Другое изобретение группы относится к узлу указанной выше турбомашины, в котором перегородка имеет верхний и нижний по потоку концы, первую и вторую стороны, проходящие между указанными концами, и обращенную к рабочему колесу поверхность, пересекающую поверхность кожуха у своего верхнего по потоку конца и нижнего по потоку конца. При усовершенствовании уплотнения и снижении вихреобразования в турбомашине размещают щеточное уплотнение между рабочим колесом и кожухом турбомашины. Лабиринтное уплотнение размещают ниже по потоку от щеточного уплотнения. Формируют полость между рабочим колесом и кожухом выше по потоку перед указанным щеточным уплотнением, причем полость ограничена углубленной поверхностью кожуха и поверхностью рабочего колеса. Размещают в полости по меньшей мере одну перегородку, проходящую к рабочему колесу. Группа изобретений позволяет повысить эффективность щеточного уплотнения за счет снижения вихреобразования перед ним. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 11 ил.