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 содержит 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 частично заполняют отвердевающим материалом и выполняют ее в виде полого цилиндра, расположенного внутри ротора. На наружную поверхность балансировочной камеры наматывают обмотку, концы которой автоматически замыкаются при возникновении дисбаланса ротора с помощью механического прерывателя и размыкаются с его же помощью после уравновешивания ротора, а саму камеру помещают внутри неподвижного кожуха, изготовленного из намагниченного ферромагнитного материала. 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 уравновешивания вращающихся элементов машин и механизмов.

Известно устройство для автоматической балансировки роторов (1. В.М.Козин, Г.Д.Шекун. 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 наружную поверхность балансировочной камеры наматывают обмотку, концы которой автоматически замыкаются при возникновении дисбаланса ротора с помощью механического прерывателя и размыкаются с его же помощью после уравновешивания ротора, а саму камеру помещают внутри неподвижного кожуха, изготовленного из намагниченного ферромагнитного материала.

Известно (2. Шекун Г.Д. Патент РФ № 2118805), что вещество в жидкотекучем состоянии и частично заполняющее балансировочную камеру при закритической частоте 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.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Балансировочную камеру выполняет в виде полого цилиндра, расположенного внутри ротора, и размещают внутри неподвижного (защитного) кожуха, изготовленного из намагниченного ферромагнитного материала. Балансировочную камеру частично заполняют отвердевающим материалом из легкоплавкого вещества с большим удельным весом, например сплавом Вуда. На наружную поверхность балансировочной камеры наматывают обмотку, концы которой соединяют с механическим прерывателем, установленным на камере и способным автоматически замыкать обмотку при возникновении дисбаланса, т.е. вибрации, и размыкать после уравновешивания ротора.

Если при вращении ротора возникнет дисбаланс, то от вибрации прерыватель замкнет обмотку. Вращение короткозамкнутой обмотки в постоянном магнитном поле, создаваемом кожухом, приведет к генерации в ней электрического тока. Обмотка разогреется, что вызовет расплав отвердевающего материала и приобретение им текучести. После этого ротор начинают вращать с закритической частотой. Расплавленный материал, выполняющий функцию уравновешивающей массы, примет оптимальное расположение внутри балансировочной полости и обеспечит сбалансированность системы. После наступления момента сбалансированности вибрация ротора прекратится, прерыватель разомкнет обмотку и соответственно прекратится поступление тепловой энергии в балансировочную камеру. Материал уравновешивающей массы затвердевает и ротативная система примет сбалансированное состояние. При повторном возникновении дисбаланса ротора при его эксплуатации уравновешивание вновь производят по вышеизложенной схеме.

Изобретение поясняется чертежом, где показан пример его реализации.

Балансировочную камеру 1 размещают внутри намагниченного неподвижного кожуха 2. На наружной поверхности 3 камеры 1 наматывают обмотку 4 и устанавливают прерыватель 5, который от вибрации, вызванной дисбалансам ротора 6, будет автоматически замыкать концы обмотки 4. Выделение тепла от вырабатываемого тока расплавит уравновешивающую массу 7, которая при закритической частоте ω примет из положения 8 оптимальное положение 9.

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 частично заполняют отвердевающим материалом и выполняют ее в виде полого цилиндра, расположенного внутри ротора, отличающееся тем, что на наружную поверхность балансировочной камеры наматывают обмотку, концы которой автоматически замыкаются при возникновении дисбаланса ротора с помощью механического прерывателя и размыкаются с его же помощью после уравновешивания ротора, а саму камеру помещают внутри неподвижного кожуха, изготовленного из намагниченного ферромагнитного материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1