Устройство для автоматической балансировки роторов

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для автоматической балансировки роторов машин и механизмов, работающих на закритической скорости. Устройство содержит кольцевую балансировочную камеру, полностью заполненную легкоплавкими материалами, обладающими способностью расплавляться при разогреве опоры и отвердевать за счет естественного отвода теплоты в результате теплообмена между опорой и окружающей средой. Между ротором и поверхностью подшипника установлен кольцевой пьезоэлемент, противоположные грани которого замкнуты через сопротивление. Сопротивление при этом расположено как можно ближе к балансировочной камере. Техническим результатом данного изобретения является обеспечение автоматического уравновешивания дисбаланса любых роторных систем. 1 ил.

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

Известно устройство для автоматической балансировки роторов (RU 2171457, кл. G 01 М 1/32), содержащее кольцевую камеру, заполненную отвердевающим материалом и имеющую упругие торцевые стенки, жесткость которых выбирается из условия обеспечения самоустановки ротора при заданной скорости его вращения в процессе балансировки. Опору ротора на газовой смазке устанавливают внутри кольцевой камеры. В качестве отвердевающего материала используют легкоплавкие вещества, обладающие способностью расплавляться при разогреве опоры, вызванном вибрацией ротора, и отвердевать за счет естественного отвода теплоты в результате теплообмена между опорой и окружающей средой при исчезновении вибраций ротора.

Недостатками решения является использования его только на опорах на газовой смазке.

Задачей заявляемого изобретения является возможность создания универсального балансировочного устройства для установки на любые роторные.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в обеспечении автоматического уравновешивания дисбаланса любых роторных систем.

Указанный технический результат обеспечивается за счет использования дисбаланса, т.е. происходит биение ротора в опорах. Для этого между ротором и подшипником размещают кольцевой пьезоэлемент, противоположные грани которого соединены сопротивлением, способным отдавать свою энергию для разогрева легкоплавких веществ. При биении ротора в разбалансированном положении возникает электрический ток в контуре. Легкоплавкое вещество, внутри камеры, меняет свое агрегатное состояние с твердого на жидкое, используя тепловую энергию, выделяемую сопротивлением. Под действием центробежных сил на закритической скорости ротор переходит в сбалансированное положение, легкоплавкое вещество затвердевает и фиксирует сбалансированное положение. При возникновении последующей разбалансировки механизма устройство вступает в работу автоматически по описанной выше схеме.

Ограничительные признаки: устройство для автоматической балансировки роторов, содержащее кольцевую балансировочную камеру, полностью заполненную легкоплавкими материалами, обладающими способностью расплавляться при разогреве опоры и отвердевать за счет естественного отвода теплоты в результате теплообмена между опорой и окружающей средой.

Отличительные признаки: между балансировочной камерой и поверхностью подшипника установлен кольцевой пьезоэлемент, противоположенные грани которого замкнуты через сопротивление.

Известно, что балансировка - это технологический процесс совмещения главной центральной оси инерции ротора с его осью вращения. Одним из методов балансировки является изменение положения опор ротора так, чтобы ось вращения ротора, обычно проходящая через центры сечений подшипниковых опор, совпала с главной центральной осью инерции ротора (ГОСТ 22061-76).

Изобретение осуществляется следующим образом.

В начале работы легкоплавкое вещество в балансировочной камере находится в твердом состоянии и заполняет собой всю камеру. Жесткость стенок камеры должна быть достаточной для удержания ротора в сбалансированном состоянии, при жидком состоянии вещества, и допускающей две степени свободы. При переходе скорости вращения ротора свыше критической и при наличии дисбаланса происходит биение ротора в собственных опорах. Оно передается на пьезоэлемент, установленный между ротором и подшипником. Вырабатываемая в нем электроэнергия переходит в тепловую с помощью сопротивления. Для этого противоположные грани пьезоэлемента замкнуты между собой через сопротивление. Далее тепловая энергия передается к легкоплавкому веществу, которое под действием этой энергии меняют свое агрегатное состояние с твердого на жидкое. Упругие стенки балансировочной камеры получают возможность перемещатся и перемещать вслед за собой ротор. При этом ось вращения ротора, проходящая через центры сечений балансировочных камер, совпадет с главной центральной осью инерции. Дисбаланс системы исчезнет, следовательно, исчезнет биение. Легкоплавкое вещество перестанет получать тепловую энергию и под действием температуры окружающей среды охладится и изменит свое агрегатное состояние с жидкого на твердое. При этом деформация торцевых стенок будет зафиксирована до момента возникновения новых условий дисбаланса. Если изменится частота вращения или возникнет дисбаланс при его эксплуатации на рабочей частоте вращения, то процесс балансировки ротора произойдет автоматически по вышеизложенной схеме.

Изобретение поясняется чертежом, где показан пример его реализации.

На ротор 1 устанавливают теплопроизводящий элемент 2, который состоит из пьезоэлемента, воспринимающего механические колебания и переводящего их в электрическую энергию, и сопротивления, расположенного как можно ближе к балансировочной камере 3, заполненной легкоплавкими веществами 4. Внешней стороной балансировочная камера расположена внутри подшипниковой опоры 5.

Формула изобретения

Устройство для автоматической балансировки роторов, содержащее кольцевую балансировочную камеру, полностью заполненную легкоплавкими материалами, обладающими способностью расплавляться при разогреве опоры и отвердевать за счет естественного отвода теплоты в результате теплообмена между опорой и окружающей средой, отличающееся тем, что между ротором и поверхностью подшипника установлен кольцевой пьезоэлемент, противоположные грани которого замкнуты через сопротивление, расположенное как можно ближе к балансировочной камере.

РИСУНКИ