Устройство для автоматической балансировки роторов

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для уравновешивания вращающихся элементов машин и механизмов. Устройство для автоматической балансировки роторов, содержащее устанавливаемую на опорах балансировочную камеру, заполненную отвердевающим материалом, в качестве которого используют легкоплавкие вещества, обладающие способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние, причем отвердевающий материал выполняет функцию уравновешивающей массы. Балансировочную камеру заполняют отвердевающим материалом частично и выполняют ее в виде полого цилиндра, расположенного внутри ротора. На валу ротора устанавливают центробежную муфту, которая за счет центробежных сил, возникающих от вибрации, вызванной дисбалансом ротора при его вращении с рабочей частотой, приводит во вращение предварительно установленный соосно с ротором генератор электрического тока, токопроводы которого замыкаются на электронагревательную спираль, расположенную на внутренних стенках балансировочной камеры. Данное изобретение направлено на повышение надежности устройства при его использовании на различных режимах эксплуатации ротативных систем. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для автоматического уравновешивания вращающихся элементов машин и механизмов.

Известно устройство для автоматической балансировки роторов (1. Козин В.М., Шекун Г.Д. Патент РФ и RU 2189021 С1, 10.09.2002), содержащее устанавливаемую на подшипниковых опорах балансировочную камеру, заполненную отвердевающей жидкостью, при этом балансировочную камеру выполняют в виде полого цилиндра, расположенного внутри ротора. В гнездах подшипниковых опор устанавливают пьезоэлементы, которые посредством токопроводов замыкаются на электронагревательную спираль, расположенную на внутренних стенках балансировочной камеры, а в качестве отвердевающего материала используют легкоплавкие вещества, обладающие способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние. Отвердевающий материал выполняет функцию уравновешивающей массы, а балансировочную камеру заполняют 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 автоматической балансировки роторов, содержащее устанавливаемую на опорах балансировочную камеру, заполненную отвердевающим материалом, в качестве которого используют легкоплавкие вещества, обладающие способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние, причем отвердевающий материал выполняет функцию уравновешивающей массы, балансировочную камеру заполняют отвердевающим материалом частично и выполняют ее в виде полого цилиндра, расположенного внутри ротора.

Отличительные признаки:

На валу ротора устанавливают центробежную муфту, которая за счет дополнительных центробежных сил, возникающих от вибрации, вызванной дисбалансом ротора при его вращении с рабочей частотой, приводит во вращение предварительно соосно установленный с ротором генератор электрического тока, токопроводы которого замыкаются на электронагревательную спираль, расположенную на внутренних стенках 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 и появлению вследствие этого дополнительных к основным (при отсутствии вибрации) центробежных сил, то появляется возможность использовать это явление для получения источника тепловой энергии за счет “включения” в работу предлагаемого устройства. При этом устройство будет “включаться” автоматически.

Изобретение осуществляется следующим образом.

На валу балансировочной камеры, частично заполненной легкоплавким материалом, например сплавом Вуда, устанавливают центробежную муфту и соосно с валом - генератор электрического тока, например магнето. Муфту регулируют так, чтобы она приводила во вращение генератор только за счет дополнительных к основным (при сбалансированном роторе) центробежных сил, возникающих от вибрации, вызванной дисбалансом ротора при его вращении с рабочей частотой. Вырабатываемый генератором ток посредством токопроводов замыкают на электронагревательную спираль, которую располагают на внутренних стенках балансировочной камеры.

При вращении несбалансированного ротора за счет дополнительных центробежных сил муфта приведет во вращение генератор, вырабатывающий ток, величина которого расплавит легкоплавкий материал уравновешивающей массы. При вращении ротора с закритической частотой расплавленный материал, выполняющий функцию уравновешивающей массы, примет оптимальное расположение внутри балансировочной камеры и обеспечит сбалансированность системы. После наступления момента сбалансированности вибрация ротора и дополнительные центробежные силы исчезнут. Частоту вращения ротора снижают. Муфта отключит генератор, что остановит приток тепловой энергии. 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 уравновешивание произойдет автоматически по вышеизложенной схеме.

Изобретение поясняется чертежом, где показан пример его реализации.

На валу 1 балансировочной камеры 2, частично заполненной легкоплавким материалом 3, устанавливают центробежную муфту 4 и генератор 5. Посредством токопроводов 6 генератор 5 замыкают на электронагревательную спираль 7. Вырабатываемый генератором 5 ток при вращении ротора 8 с частотой ω расплавит материал 3, который примет из положения 9 оптимальное положение 10 внутри балансировочной камеры 2.

Формула изобретения

Устройство для автоматической балансировки роторов, содержащее устанавливаемую на опорах балансировочную камеру, заполненную отвердевающим материалом, в качестве которого используют легкоплавкие вещества, обладающие способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние, причем отвердевающий материал выполняет функцию уравновешивающей массы, балансировочную камеру заполняют отвердевающим материалом частично и выполняют ее в виде полого цилиндра, расположенного внутри ротора, отличающееся тем, что на валу ротора устанавливают центробежную муфту, которая за счет центробежных сил, возникающих от вибрации, вызванной дисбалансом ротора при его вращении с рабочей частотой, приводит во вращение предварительно установленный соосно с ротором генератор электрического тока, токопроводы которого замыкаются на электронагревательную спираль, расположенную на внутренних стенках балансировочной камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1