Виброизолирующее устройство для крепления подшипника в корпусе механизма

 

@ ессчг;-,ц.., - И: C:

Союз Советснмх

Соцр аямотммеских

Реса блик

<1 653440

ОП- А„И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61),14полнительное к авт. свид-ву(22) Заявленоl 1.10. 76 (21) 2410936/25-27 с присоединением заявки № ! (23) Приоритет

Опубликовано25. 03.79.Бюллетень № 11 и (51) М. Кл.

Р 16 С 35/06

Государственный неметет

СССР еа делам нзебретеннй н еткрытнй (53) УДК 621.822..5 (088.8) Дата опубликования описания29.03.79 (72) Авторы изобретения

М. Д. Генкин, В. Г. Елезов и В. В. Яблонский

Государственный научно-исследовательский институт машиноведения им. академика А. А. Благонравова (71) Заявитель! (54) ВИБРОИЗОЛИРУЮШЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ

ПОДШИПНИКА В КОРПУСЕ МЕХАНИЗМА

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для снижения вибраций корпусов роторных механизмов, установленных на подвижных объектах, например судах.

Известно виброизолирующее устройство для крепления подшипника в корпусе механизма с помощью нелинейных упругих элементов, расположенных в кольцевом пространстве между корпусом и подшипником (1).

Однако это устройство не обеспечивает одновременно надежную центровку вала и эффективную виброизоляцию корпуса при установке роторных механизмов на подвижных объектах, например судах. Объясняется это тем, что при возвратно-поворотных движениях (наклонах) корпуса вокруг сво15 ей продольной оси или оси, ей параллельной, для выполнения требований по расцентровке вала нелинейные упругие элементы опоры приходится выбирать жесткими. Эти элементы в условиях воздействия на них весо- 2О вой нагрузки не обеспечивают достаточно низких значений собственных частот амор- тизированного ротора, необходимых для его хорошей виброизоляции.

Цель изобретения..— повышение эффективности устройства путем обеспечения разгрузки нелинейных упругих элементов и компенсации вибрационных усилий, действующих со стороны подшипника на корпус через эти упругие элементы.

Для этого виброизолирующее устройство снабжено двумя парами силовозбудителей, расположенных взаимно перпендикулярно, двумя датчиками расцентровки вала, расположенными по направлениям взаимодействия пар силовозбудителей с подшипником, и двумя блоками управления, каждый из которых соединен с одной из пар силовозбудителей и соответствующим этой паре датчиком расцентровки вала.

Кроме того, силовозбудители могут быть выполнены в виде электромагнитных вибраторов, имеющих общий якорь кольцевой формы, а каждый блок управления может быть выполнен в виде соединенных с входом аналогового сумматора фильтра нижних частот и через фазоинвертор фильтра верхних частот, а также усилителя мощности, вход которого соединен с выходом аналогового сумматора, а выход — с одной из пар электро653440 магнитных вибраторов, при этом входы фазоинвертора и фильтра нижних частот присоединены к одному из датчиков расцентровки вала.

На фиг. 1 изображено предлагаемое вибрационное устройство, продольный разрез, и схема блока управления; на фиг. 2 †- разрез А — А фиг. 1

Виброизолирующее устройство для крепления подшипника 1 в корпусе 2 механизма содержит втулку 3, взаимодействующую с корпусом через нелинейные упругие элементы 4. Кроме того, оно снабжено двумя парами электромагнитных вибраторов, сердечники 5 с катушками 6 которых жестко крепятся в радиальной плоскости симметрии опоры к корпусу 2 с его внутренней стороны по двум взаимно перлердикулярныи направлениям и взаимодействуют по этим направлениям через воздушные зазоры 7 с коль; цевым якорем 8, выполненным в виде соосН0 óñòàíîâëåííîé на втулке цилиндрической обоймы, состоящей из отдельных плоских колец из магнитомягкого материала. Устройство снабжено также двумя датчиками расцентровки вала 9 (например, датчиками перемещения втулки 3 относительно корпуса 2 по направлениям действия каждой пары вибраторов), выход каждого из которых подключен непосредственно к фильтру верхних .частот 10 и через фазоинвертор 11 — к фильтру нижних частот 12, а выходы фильтров через усилители 13 соединены с входами аналогового сумматора 14, к выходу которого подключен вход усилителя мощности

15 с двухтактным выходом, соединенйым катушками возбуждения одной из пар сердечников по схеме включения обмоток вибра. тора дифференциального типа. Датчик относительного перемещения . втулки по горизонтали, а также остальные элементы цепи формирования управляющего сигнала для горизонтальной пары вибраторов йа чертеже не показаны.

Устройство работает следующим образом. При выключенных цепях управления уст

„, .„ройство работает как известное. При вклю чен и и це пи управле ния, огсутств ии наклона корпуса и неподвижном роторе на выходе датчика 9 появляется напряжение, величина которого пропорциональна смещению втулки 3 от соосного с корпусом 2 положения (олределяется статической деформацией упругих элементов 4 под воздействием весовой нагрузки), а знак отражает направление перемещения втулки. Выходное напряжение датчика 9 через фазоинвертор ll, фильтр нижних частот 12, усилитель 13 и сумматор

14 подается на усилитель мощности 15, в результате чего ток в катушке верхнего сердечника увеличивается, а нижнего — уменьшается. Это приводит к появлению вертикальной силы взаимодействия между сср50

k

В качестве датчиков расцентровки вала могут быть использованы электромеханические динамометры, измеряющие усилия, передаваемые упругими элементами на корпус в направлениях действия пар вибраторов на втулку. При этом компенсация вибрационных сил на корпус может быть более полной, так как система управления устройства контролирует и снижает не только упругую составляющую вибрационных сил, как это имело место при использовании датчиков смещения, но и демпфирующую. дечниками (корпусом) и якорем (валом), которая уменьшает возникшую расцентровку вала до величины, определяемой динамической точностью канала вертикальной стабилизации.

При включенных цепях управления, неподвижном роторе и возвратно-поворотных движениях корпуса вокруг своей продольной оси или оси, ей параллельной, одновременно аналогично работают каналы вертикальной и горизонтальной стабилизации вала.

Процесс стабилизации (центрирования) вала сопровождается уменьшением статической деформации нелинейны упругих элементов, что приводит к снижению их динамической жесткости и, как следствие, к lIOвышению виброизолирующей способности устройства.

Для устранения стабилизирующих (ужесточающих подвеску ротора) воздействий в диапазоне вибрации параметры фильтров нижних частот выбираются так, чтобы их частоты среза были значительно меньше, чем минимальная частота вибрационного спектра. т

25 При вращении ротора на выходе датчиков 9, кроме квазистатических составляющих сигнала, определяемых поворотными движениями корпуса, образуются составляющие, пропорциональные вибрационны." перемещениям втулки, вызванным вращением неуравновешенного ротора. Эти составляющие с частотой оборотов ротора и ее гармоник поступают на входы фильтров верхних частот 10, где происходит их отделение

От квазистатических составляющих сигнаЗ5 ла. После усиления выходных сигналов фильтров верхних частот в усилителях 13, они через сумматоры 14 подаются на входы усилителей мощности 15, изменяя токи в катушках сердечников так, что возникающие при этом силы взаимодействия между сердечниками 5 и кольцевым якорем 8 частично компенсируют вибрационные усилия, передавасvlblE на корпус колеблющейся втулкой через упругие элементы устройства. В результате уменьшения амплитуды возму45 щающих корпус усилий его вибрации снижаются.

653440

%иг. 2 т"иг,1 Составитель И. Антипова

Редактор И. Острова Техред О. Луговая Корректор М. Ряшко

Заказ 1273/27 Тираж 1138 Подписное

LlHHHIlH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Для улучшения частотных характеристик вибраторов их сердечники и якорь набирают из отдельных тонких (доли мм) и изолированных друг от друга пластин.

Устройство по сравнению с известным позволяет значительно увеличить виброизолирующий эффект за счет разгрузки нели- нейных упругих элементов и компенсации вибрационных сил на корпусе, а также увеличить надежность центрирования вала, при установке роторных механизмов на подвижных объектах, например судах, когда возможны возвратно-поворотные движения корпуса вокруг его продольной оси или оси, ей параллельной.

Формула изобретения

1. Виброизолирующее устройство для крепления подшипника в корпусе механизма с помощью нелинейных упругих элементов, расположенных в кольцевом пространстве между .корпусом и подшипником, отличающееся тем, что, с целью повышения его эффективности путем обеспечения разгрузки нелинейных упругих элементов и компенсации вибрационных усилий, действующих со стороны подшипника на корпус через эти упругие элементы, оно снабжено двумя парами силовозбудителей, расположенных взаимно перпендикулярно, двумя датчиками расцентровки вала, расположенными по направлениям взаимодействия пар силовозбудителей с подшипником, и двумя блоками управления, каждый из которых соединен с одной из пар силовозбудителей и соответствующим этой паре датчиком расцентровки вала.

2. Виброизолирующее устройство для крепления подшипника в корпусе механизма по п. 1, отличающееся тем, что, силовоз- будители выполнены в виде электромагнитных вибраторов, имеющих общий якорь кольцевой формы.

3. Виброизолирующее устройство для, крепления подшипника в корпусе механизма по п. 1, отличающееся тем, что каждый блок управления выполнен в виде соединенных с входом аналогового сумматора фильтра нижних частот и через фазоинвертор фильтра верхних частот, а также усилителя мощности, вход которого соединен с выходом аналогового сумматора, а выход — с одной из пар электромагнитных вибраторов, при этом входы фазоинвертора и фильтра нижних частот присоединены к одному из датчиков расцентровки вала.

Источник информации, принятый во вни25 мание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР.

¹ 333310, кл. F 16 С 35/06, 1970.