Способ автоматической балансировки роторов

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для уравновешивания вращающихся элементов машин и механизмов. Способ автоматической балансировки роторов заключается в заполнении балансировочного пространства уравновешивающей массой, в качестве которой используют двухкомпонентную смесь, и нагреве ее в случае дисбаланса ротора до температуры выше температуры плавления ее компонента с меньшей теплоемкостью. При этом балансировочное пространство заполняют указанной двухкомпонентной смесью полностью, причем данная двухкомпонентная смесь состоит из текучей уравновешивающей массы с большой плотностью и теплоемкостью, обладающей способностью в процессе балансировки ротора перемещаться под действием центробежных сил и занимать при вращении ротора с закритической частотой положение, противоположное неуравновешенной массе ротора при подводе тепловой энергии, и фиксирующего эту массу вещества с меньшей плотностью и теплоемкостью, которое обладает способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние при подводе и отводе тепловой энергии. Данное изобретение направлено на повышение эффективности уравновешивания дисбаланса.

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

Известен способ автоматической балансировки роторов (RU 2158907 С1, 10.11.2000), заключающийся в частичном заполнении балансировочного пространства уравновешивающими массами, в качестве которых используют вещества, обладающие начальным свойством текучести, способностью в процессе вращения ротативной системы перемещаться под действием инерционных сил и занимать в области закритического режима работы положение, противоположное неуравновешенной массе ротативной системы, и свойством затвердевать до полной их фиксации в балансировочном пространстве. В качестве уравновешивающих масс используют вещество, способное после затвердевания восстанавливать свои начальные свойства текучести при подводе энергии и вновь затвердевать до фиксированного состояния в балансировочном пространстве при отводе энергии, при этом в качестве такого вещества используют двухкомпонентную смесь, основой которой является вещество, обладающее начальным свойством текучести, а наполнителем является твердое вещество с плотностью и температурой плавления, превышающими плотность и температуру плавления основы, способное под действием инерционных сил перемещаться в балансировочном пространстве.

Недостатком способа являются: наличие свободной поверхности у уравновешивающих масс в жидкотекучем состоянии, что в процессе балансировки будет приводить к дополнительным перегрузкам опор ротора из-за их расплескивания и самопроизвольного переливания; необходимость прогревания всего объема балансировочной камеры, что требует значительных энергозатрат и увеличивает длительность процесса балансировки; низкая подвижность твердых веществ, т.к. при перемещении их элементов они неизбежно будут контактировать как между собой, так и со стенками балансировочной камеры, что неизбежно будет ограничивать их способность под действием инерционных сил перемещаться в балансировочном пространстве.

Задача изобретения заключается в устранении отмеченных недостатков.

Технический результат - повышение эффективности уравновешивания дисбаланса.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные - способ автоматической балансировки роторов, заключающийся в заполнении балансировочного пространства уравновешивающей массой, в качестве которой используют двухкомпонентную смесь, и нагреве ее в случае дисбаланса ротора до температуры выше температуры плавления ее компонента с меньшей теплоемкостью.

Отличительные - балансировочное пространство заполняют указанной двухкомпонентной смесью полностью, причем данная двухкомпонентная смесь состоит из текучей уравновешивающей массы с большой плотностью и теплоемкостью, обладающей способностью в процессе балансировки ротора перемещаться под действием центробежных сил и занимать при вращении ротора с закритической частотой положение, противоположное неуравновешенной массе ротора при подводе тепловой энергии, и фиксирующего эту массу вещества с меньшей плотностью и теплоемкостью, которое обладает способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние при подводе и отводе тепловой энергии.

Известно (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 выполняют в виде полого цилиндра, расположенного внутри ротора, и размещают на валу ротора. Балансировочную камеру полностью заполняют двухкомпонентной смесью, состоящей из текучей уравновешивающей массы с большой плотностью и теплоемкостью, например, ртути и фиксирующего эту массу вещества с меньшими плотностью и теплоемкостью, например, парафина, т.е. фиксирующее вещество должно обладать способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние при подводе и отводе тепловой энергии. Если при вращении ротора возникает дисбаланс (вибрация), то балансировочную камеру разогревают до температуры выше температуры плавления фиксирующего вещества (парафина) и начинают вращать ротор с закритической частотой. Уравновешивающие массы (ртуть) примут оптимальное расположение внутри балансировочной камеры, что обеспечит сбалансированность системы. После этого камеру охлаждают, фиксирующее вещество затвердеет, и ротор примет сбалансированное состояние. При последующих возникновениях дисбаланса ротора во время его эксплуатации уравновешивание производят по вышеизложенной схеме.

Состав двухкомпонентной смеси подбирают таким, чтобы ее коэффициент температурного расширения был не больше коэффициента температурного расширения материала ротора во избежание повреждения балансировочной камеры при ее нагреве.

Формула изобретения

Способ автоматической балансировки роторов, заключающийся в заполнении балансировочного пространства уравновешивающей массой, в качестве которой используют двухкомпонентную смесь, и нагреве ее в случае дисбаланса ротора до температуры выше температуры плавления ее компонента с меньшей теплоемкостью, отличающийся тем, что балансировочное пространство заполняют указанной двухкомпонентной смесью полностью, причем данная двухкомпонентная смесь состоит из текучей уравновешивающей массы с большой плотностью и теплоемкостью, обладающей способностью в процессе балансировки ротора перемещаться под действием центробежных сил и занимать при вращении ротора с закритической частотой положение, противоположное неуравновешенной массе ротора при подводе тепловой энергии, и фиксирующего эту массу вещества с меньшей плотностью и теплоемкостью, которое обладает способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние при подводе и отводе тепловой энергии.