Способ устранения критической скорости ротора на подшипниках качения

 

.% 107788

Класс 46т, 1

СССР

,л-1 Щ ЭЦр р

lId>,.

БИ 6 " "

14.Ь»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 1

К ABTOPCKOMY СВИД ТКЛьотвУ

В. Я. Натанзон

СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ КРИТИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ

РОТОРА НА ПОДШИПНИКАХ КАЧЕНИЯ

Заявлено 18 октября 1956 т. за № 558830 в Комитет ио делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Изобретени1е касается способа устранения критической скорости ротора (в рабочем диапазоне его работы), при которой появляющаяся возмущающая периодическая сила создает сильные колеоания вала iH вызывает тряску всей установки.

Особенностью изобретения является устранение критической скорости горизонтального или вертикального ротора на подшипниках качени я путем помещения на роторе, вблизи его опор, двух дополнительных грузов, имеющих суммарную неуравновешенность большую, чем у ротора и противоположно направленную. При этом ротор предполагается упругим, а в подшипниках есть зазоры, примерно одинаковые для обеих опор.

На фиг. 1 изображена схема расположения грузов на роторе, где:

G — вес ротора; G, и 62 — вес дополнитель ных грузов; h, и hq — вынос грузов относительно оси недеформированного ротора; е — смещен не центра тяжести ротора относительно

его ocu.

На фиг. 2 — схема действия центроберкных сил инерции в зависимости от скоростями вращения ротора при со(оз,р, где: оз — текущее значение угловой скорости вращения; 11 и I.— центробежные cN;IbI инерции от грузов G> 1и 62, о — прогиб ротора от дисбаланса; е — смещение центра тяжести относительно оси недеформнрованного ро7ор3; б — зазор в подшипниках.

На фиг. 3 схема действия центробежных сил инерции в зависимо".тп от скорости вра1цения ротора прн оз ) озкр, где: со — текущее значение угловой скорости вращения; I> |и 4— центробежная сила инерции от грузов G> и G, p — прогиб ротора от дисбаланса; е — смещение центра тяжести относительно оси недеформнрсванного ротора; б" — зазор в подшипниках.

На фиг. 4 — график изменения прогиба по угловой скорости вращегрия ротора, где: 0)i — угловая скорость врагцения ротора в момент отрыва от опор; вз вр — критическая скорость опертого ротора; оз. — угловая скорость вращения ротора в момент касания опор после прохода критической скороспи; о„ " — критическая скорость свободного (не опертого) ротора.

Неуравновешенность ротора об словлена наличием дисбаланса, имеющего место вследствие неизбежных технологических ошибок. при которых центр тяжести. ротора оказывается всегда смешенным относительно осн вращения на некоторую малую величину.

¹ 107788

Поэтому при вращении ротора образуется центробе>кная сила, прижимающая его к подшипникам так, что зазоры в пнх выбираются в сторону смещения центра тяжести. Назовем такое вращение режимом «касания».

С ростом скорости сила прижатия вала ротора к опорам возрастает по квадрату угловой с корсети в, а также вследствие увеличения прогиба р оси ротора в сторону действия центроое>кной силы от д ивбаланса.

Предусматривается, ro сила тяжести мала, по сравнению с силой инерции, и периодическими изменениями при>катия можно пренебречь, Примепительно к горизонтальному ротору подобное предложение вполне обосновано только для «легких» роторов, в которы.; достаточно мал «крнтерий легкости» где:

Д вЂ” ускорение силы тяжести-, о> р — критическая угловая скорость; д — радиальный зазор в подшипниках.

Таким ооразом, «легким» считается ротор с большой угловой скоростью а «р и относительно большим зазором д":, Для такого горизонтального ротора все явления будут протекать практически так же, как и для соответствующего вертикального ротора.

На роторе весом 0 вблизи его опор закреплены дополнительные грузы

Gt и G2, расположенные в одной плоскости, проходящей через его ось со смеще н ием от нее на величину h и

hz (co orâåòñòâåнно1 в сторону, обрат. ную смещению центра тяжести ротора (фиг. 1).

Возрастание скорости вращения с> ротора приведет к существованию двух режимов рабогы. Первый ре>ким — режим «касания», наступает при докритической скорости вращения ротора в(о,р, когда центробежпые силы инерции дололнительных грузов прижимают вал ротора к опорам, смещая его ось по отношению к оси подшипников на величину зазоров 6". В этот момент центробежная сила и!нерции 1 ротора меньше. чем центр о беж ные силы:ине рции

I и Iq or дополнительных грузов (фиг. 2), С ростом угловой скорости наступает. второй режим — режим «свободного вала», вследствие того, что центробежная сила инерции ротора растет быстрее, чем растут центробежные силы инерциями от грузов, так как последние зависят только от оР, а величина центробежной силы инерции ротора зав иси т, кроме того, и от прогиба р ос я ротора. В результате наступает режим равновесия, при котором вал ротора отходит от опор и находится во взвешенном состоянии.

При дальнейшем росте угловой скорости вал ротора касается опор с противоположной стороны и вновь начинается режим «касания», так как в этом случае вместе с прогибом вала растет я откло нен ие оси недеформированного вала от оси подшипников до величины б": (фиг. 3).

Таким образом, режущим «свободного вала» существует в некотором диапазоне скоростей от ю1 до (og.

Пр и скорости o>(o>i вал оудет при>кат к опорам за счет большей величины центробежной силы инерции и от грузов, но сравнени>ю с центробежными силами инерции or дисбаланса ротора, и наоборот, при скорости co)0)2 за счет большего значения центробе>кной силы HIHepgHIH от д|исбаланса.

Для каждого режима существуют различные критические скорости: о «р — для режима «касания» и н кр — для режима «свободного хода». Пр и эпом к,р )o> „,.

Способ устранения критической скорости ротора состоит в таком подборе грузов G> и G2 и |их неуравновешенности, чтобы (d)(и,р (0)g. При этом всегда будет о (ь,р, т. е. о,р всегда придется на интервал режима касания и критическое состояние при о=в,р невозможно, То же будет и при критической скорости со=о.р если соолюдено услови е co>(0>«р (О2.

Таким образом, поскольку в интервале 0>t — 0>2 вал не касается опор, возможная при этих условиях на концах критическая скорость будет не ь>,р, а «>,р и, следовательно, вал

М 107788 пройдет интервал ()) — () без критической скорости. Это будет исключать юли значительно уменьшать сильные колебания ротора, которые имел и бы место пр1и критической скорости.

Угловые скоро".ти ()> перехода от чсрвого ре)кима ко второму (о и перехода от второго к первому вычисляются аналитическими в зависимости от вел ичи ны подобранных грузов 6( и бг, их выноса h> и h, а также в зависимости от смещения центра тя>кести е и от зазора в подшипниках ф

Изменение прогиба р ротора в завилимости от угловой скорости () .;редставлено на фиг. 4. Здесь пунктирной кривой изображено изменение прогиба для опертого ротора, а штрихпунктирной для «свободного» ротора, т. е. если бы при любом значении (0 он был бы «свободным». Кирной кривой обозначено фактическое изменеиис прогиба при, соблюден ни условия. ())> (и кр (0)p+(1) нр.

Как видно, в этом случае величина прогиба при любом значении () имеет конечную вели чину и, прин имает максимальное значение при ()) =() .

Применение предложенного способа устраняет необходимость делать ротор и корпус машины слишком жесткими для повьипения его критической скорости.

Предмет изобретения

Способ устранения критической скорости ротора на подшипниках качен ия, от л и ч а ю шийся тем, что к ротору, вблизи его опор, со стороны противоположной прогибу, вызываемому дисбалансом, в плоскости, проходящей через ось ротора и центр тяжести, крепят на требуемом расстоянии от оси вращения грузы с суммарной неуравновешенностью большей, чем у ротора.

Способ устранения критической скорости ротора на подшипниках качения Способ устранения критической скорости ротора на подшипниках качения Способ устранения критической скорости ротора на подшипниках качения Способ устранения критической скорости ротора на подшипниках качения Способ устранения критической скорости ротора на подшипниках качения 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к динамической балансировке

Изобретение относится к машиностроению, в частности к измерительной технике, и может быть использовано для динамической балансировки деталей машин

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания

Изобретение относится к машиностроению, в частности к поршневым двигателям с кривошипами коленчатого вала, расположенными в одной плоскости

 // 200348
Наверх