Устройство для балансировки роторов

Изобретение относится к испытательной технике. Устройство для балансировки роторов состоит из уравновешивающей массы, способной перемещаться относительно вала ротора и занимать относительно нее оптимальное положение и фиксироваться в этом положении. В качестве уравновешивающей массы используют массивное кольцо, внутри которого располагают вал ротора. Кольцо крепят к валу ротора при помощи пружин, размещенных внутри герметичной камеры, которую заполняют отвердевающим материалом, способным неоднократно изменять свое агрегатное состояние. Устройство дополнительно содержит внешний источник тепла для разогрева данного отвердевающего материала. Технический результат: повышение надежности. 1 ил.

 

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

Известно устройство для 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.

Недостатками решения являются 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 балансировки роторов, содержащее уравновешивающую массу, способную перемещаться относительно вала ротора и занимать относительно нее оптимальное положение и фиксироваться в этом положении.

Отличительные признаки:

В качестве уравновешивающей массы используют массивное кольцо, внутри которого располагают вал ротора, кольцо крепят к валу ротора при помощи пружин, размещенных внутри герметичной камеры, которую заполняют отвердевающим материалом, способным неоднократно изменять свое агрегатное состояние.

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.

Очевидно, что если твердой уравновешивающей массе придать аналогичные свойства, т.е. способность занимать такое же угловое и радиальное положение, которое пространственно противоположны неуравновешанной (избыточной) массе ротативной системы и фиксироваться в этом положении, то процесс балансировки с использованием твердой уравновешивающей массы будет идентичен процессу балансировки ротора и с использованием вещества в жидкотекучем состоянии, частично заполняющем балансировочную камеру и способным затвердевать при стабилизации динамической системы.

Изобретение осуществляется следующим образом.

На вал ротора надевают уравновешивающую массу в виде массивного кольца, внутренний диаметр которого должен быть больше диаметра вала, а его габариты и масса достаточными для устранения максимально возможного дисбаланса, который может возникнуть в процессе эксплуатации ротора. Кольцо крепят к валу ротора при помощи пружин, податливость которых должна обеспечивать кольцу способность перемещаться относительно вала ротора и занимать такое угловое и радиальное положения, которые пространственно противоположны неуравновешенной массе ротора и оптимальны с точки зрения устранения дисбаланса при его закритической частоте вращения. Пружины размещают внутри кольцевой камеры, стенки которой герметично соединяют с внутренней поверхностью кольца, валом ротора и выполнены из эластичного материала, например резины. Полость камеры заполняют отвердевающим материалом, способным неоднократно изменять свое агрегатное состояние при подводе и отводе теплоты, например парафином.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении дисбаланса (появлении вибрации) кольцевую камеру внешним источником тепла нагревают до температуры плавления парафина и ротор начинают вращать с закритической частотой. Благодаря податливости пружин уравновешивающаяся масса (массивное кольцо) займет оптимальное положение и дисбаланс исчезнет, при этом стенки кольцевой камеры соответствующим образом сдеформируются, а затвердевающий материал перераспределится внутри камеры. Сохраняя обороты закритическими, кольцевую камеру начинают охлаждать до температуры ниже температуры плавления парафина. Отвердевающий материал (парафин) зафиксирует пружины и расположение балансировочной массы, т.е. массивного кольца, что обеспечит стабилизацию динамической системы при рабочей частоте вращения ротора.

При возникновении необходимости повторной балансировки ротора ее повторяют по вышеизложенной схеме.

Изобретение поясняется чертежом.

На вал ротора 1 надевают массивное кольцо 2, которое крепят к валу 1 при помощи пружин 3. Пружины 3 размещают внутри кольцевой камеры 4, стенки которой 5 герметично соединены с внутренней поверхностью кольца 6 и валом ротора 1. Полость камеры 4 заполняют парафином. При возникновении дисбаланса ротора 1 кольцевую камеру 4 разогревают и начинают вращать ротор 1 с закритической частотой ω. В результате кольцо 2 из положения I займет оптимальное положение II. Затем камеру 4 охлаждают, парафин в камере 4 затвердеет, что зафиксирует пружины 3 и расположение кольца 2 в положении II.

Устройство для балансировки роторов, содержащее уравновешивающую массу, способную перемещаться относительно вала ротора и занимать относительно него оптимальное положение и фиксироваться в этом положении, отличающееся тем, что в качестве уравновешивающей массы используют массивное кольцо, внутри которого располагают вал ротора, кольцо крепят к валу ротора при помощи пружин, размещенных внутри герметичной камеры, которую заполняют отвердевающим материалом, способным неоднократно изменять свое агрегатное состояние, а устройство дополнительно содержит внешний источник тепла для разогрева данного отвердевающего материала.