Гидродинамический демпфер

 

Изобретение относится к машиностроению и касается создания средств для гашения колебаний роторов, при этом оно может быть использовано при проектировании демпфирующих устройств опор роторов турбомашин. Гидродинамический демпфер имеет втулку статора с отверстиями для подачи смазки. Втулка статора содержит установленную в нее с демпфирующим зазором втулку вибратора и расположенные в ней кольца, уплотняющие демпфирующий зазор. Втулка статора выполнена тонкостенной с двумя цилиндрическими поясками по наружному диаметру высотой не менее величины демпфирующего зазора, по которым она установлена в корпус опоры. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении эффективности работы демпфера посредством обеспечения линейности динамических характеристик (жесткости и демпфирования) во всем рабочем диапазоне демпфера. 2 ил.

Изобретение относится к средствам для гашения колебаний роторов и может быть использовано как демпфирующее устройство опор роторов турбомашин.

Известен демпфер опор роторов (а. с. 1236222, F 16 F 7/00, БИ 21, 86), содержащий втулку статора с каналами для подачи смазки, расположенную в ней с зазором втулку вибратора, шариковые клапанные устройства и уплотнительные кольца.

Недостатком этого демпфера являются нелинейные характеристики жесткости и демпфирования при амплитудах колебания втулки вибратора более чем 0,4 величины демпфирующего зазора, что может вызвать срывные режимы работы роторной системы, заключающиеся в расширении зон резонансных колебаний с повышенными уровнями вибрации.

Известен также гидродинамический демпфер опор роторов а. с. 1567815, (F 16 F 7/00, БИ 20, 90), содержащий втулку статора с каналами для подачи смазки, расположенную в ней с зазором втулку вибратора, уплотнительные кольца и размещенную в зазоре втулку из упругодемпфирующего материала с эластичной оболочкой, охватывающей с натягом втулку вибратора и толщина которой меньше величины зазора.

Недостатком этого демпфера является низкая технологичность, заключающаяся в сложности изготовления втулки из упругодемпфирующего материала с эластичным покрытием с заданными упругодемпфирующими характеристиками.

В основу изобретения поставлена задача повысить эффективность демпфера в работе за счет обеспечения линейности его динамических характеристик (жесткости и демпфирования) во всем рабочем диапазоне, что исключает срывные режимы работы роторной системы, заключающиеся в расширении зон резонансных колебаний с повышенными уровнями вибрации и повышении технологичности изготовления демпфера.

Данная задача решается за счет того, что в гидродинамическом демпфере, содержащем втулку статора с отверстиями для подачи смазки, установленную в нее с демпфирующим зазором втулку вибратора и расположенные в ней кольца, уплотняющие демпфирующий зазор, отличающуюся тем, что втулка статора выполнена тонкостенной (1. . . 3 мм) с двумя цилиндрическими поясками по наружному диаметру высотой не менее величины демпфирующего зазора, по которым она установлена в корпус опоры.

На фиг. 1 показан продольный разрез гидродинамического демпфера, а на фиг. 2 - амплитудно-частотная характеристика ротора на демпферах с нелинейным и линейным демпфированием.

Гидродинамический демпфер содержит напрессованную на подшипник качения 1 втулку вибратора 2, установленную с демпфирующим зазором δ, уплотненным по торцам металлическими разрезными кольцами 3, в тонкостенную втулку статора 4 с отверстиями 5 для подачи смазки в демпфирующий зазор, и с двумя цилиндрическими поясками 6 по наружному диаметру высотой не менее величины демпфирующего зазора δ, по которым она установлена в корпус опоры 7. От вращения втулка вибратора фиксируется штифтом 8, установленным с натягом в корпус опоры, а во втулку вибратора с зазором, превышающим демпфирующий зазор δ, что позволяет втулке вибратора совершать прецессионное движение.

Гидродинамический демпфер работает следующим образом.

При колебаниях ротора смазка в демпфирующем зазоре выдавливается в окружном направлении. За счет сил вязкого трения между слоями жидкости происходит рассеяние энергии колебаний ротора и снижение уровня вибрации. Обычно гидродинамический демпфер имеет линейные характеристики (жесткости и демпфирования) при малых амплитудах колебаний втулки вибратора (менее 0,4δ) и нелинейные - при больших (больше 0,4δ), что может привести при дисбалансах больше критического к срывным режимам работы роторной системы, заключающейся в расширении зон резонансных колебаний с повышенными уровнями вибрации (см. фиг. 2).

Под действием давления жидкости в демпферном зазоре при больших амплитудах колебаний (более 0,4δ) тонкостенная втулка статора толщиной 1. . 3 мм будет деформироваться, увеличивая демпфирующий зазор. Нижняя граница толщины втулки статора 4 выбирается из условий прочности и долговечности конструкции, а верхняя граница - из условий достаточности деформаций реальных конструкций демпферов. Расстояние между цилиндрическими поясками 6 можно подобрать таким образом, что ее деформация при увеличении амплитуды колебаний втулки вибратора 2 будет обеспечивать относительную (по отношению к величине δ) амплитуду колебаний менее 0,4 и, следовательно, линейные характеристики демпфера во всем рабочем диапазоне.

Таким образом, применение тонкостенной втулки статора с двумя цилиндрическими поясками на наружном диаметре высотой больше демпфирующего зазора обеспечивает плавное изменение зазора в зависимости от нагрузки и линейные характеристики демпфера во всем рабочем диапазоне.

Формула изобретения

Гидродинамический демпфер, содержащий втулку статора с отверстиями для подачи смазки, установленную в нее с демпфирующим зазором втулку вибратора и расположенные в ней кольца, уплотняющие демпфирующий зазор, отличающийся тем, что втулка статора выполнена тонкостенной с двумя цилиндрическими поясками по наружному диаметру высотой не менее величины демпфирующего зазора, по которым она установлена в корпус опоры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2