LV15247B - Rotoru balansēšanas ierīce ar toroidālu korpusu - Google Patents

Description

IZGUDROJUMA APRAKSTS [001] Izgudrojums attiecas uz mašīnbūves un mašīnzinību nozari un paredzēts iekārtām ar rotējošiem nelīdzsvarotiem rotoriem automātiskai balansēšanai.

[002] Ir zināmas automātiskās balansēšanas ierīces ar taisnstūra korpusa šķērsgriezuma formu, kurā brīvi pārvietojas koriģējoši lodveida ķermeņi [1-3]. To trūkums ir tas, ka koriģējošiem lodveida ķermeņiem pāreju un darba režīmos ir divi kontaktpunkti ar korpusu. Ierīces trūkums ir arī tas, ka korpuss ir piepildīts ar šķidru vielu.

[003] Pēc konstruktīvā risinājuma vistuvākais piedāvātajam izgudrojumam ir automātiskais balansieris [4], kurš sastāv no ar eļļu piepildīta korpusa un tajā ievietotiem koriģējošajiem lodveida ķermeņiem, kuri darba režīmā izvietojas uz toroidālas virsmas (prototips). Prototipa trūkums ir tāds, ka to izmantojot rotējošu elementu līdzsvarošanai, koriģējošajiem lodveida ķermeņiem rodas papildu pretestības spēks no korpusā iepildītās eļļas, kas nedod koriģējošajiem lodveida ķermeņiem iespēju ieņemt optimālu darba režīma stāvokli sakarā ar to, ka pretestības spēks samazina balansēšanas ierīces jutīgumu. Tas ir saistīts ar to, ka uz koriģējošajiem lodveida ķermeņiem iedarbojas spēks, kas cenšas to pārvietot tuvāk optimālajai vietai, bet, jo tuvāk lodveida ķermenis pietuvojas pie tās vietas, jo spēks paliek mazāks. Ja balansēšanas ierīcē pretestības spēks, kas darbojas uz koriģējošu lodveida ķermeni kļūst lielāks, tad tas apstājas tālāk no optimālās vietas. Tajā pašā laikā koriģējoši lodveida ķermeņi nespēj paātrināties līdz rotora ātrumam, nekontaktējot ar balansēšanas ierīces korpusu divos punktos, kas izraisa papildu virsmas nodilumu.

[004] Izgudrojuma mērķis ir koriģējošo lodveida ķermeņu paātrinājuma līdz rotora ātrumam nodrošināšana un rotora vibrāciju samazināšana ar balansēšanas ierīces korpusa iekšējo koriģējošo lodveida ķermeņu ieskriešanās un darba virsmu dažādu velšanās berzes koeficienta lielumu, kas nodrošina dažādu berzes spēku. Piedāvātajam izgudrojumam balansēšanas ierīce sastāv no toroidāla korpusa, kuram iekšējās virsmas šķērsgriezums ir aplis un kurā brīvi pārvietojas vismaz divi koriģējoši lodveida ķermeņi. Toroidāla automātiskās balansēšanas ierīces korpusa forma dod iespēju līdz minimumam samazināt berzes spēka lielumu, kas nodrošina nelīdzsvaroto masu balansēšanu. Korpusā ir ievietoti koriģējoši lodveida ķermeņi ar noteiktu rādiusu. Lai paātrinātu koriģējošo lodveida ķermeņu iziešanu uz balansēšanas režīmu un ar to kompensētu rotora disbalansu, balansēšanas ierīces korpusa ieskriešanās virsma izgatavota ar lielāku raupjumu, savukārt balansēšanas ierīces korpusa ieskriešanās darba virsma izgatavota ar mazāku raupjumu un papildus tiek apstrādāta (tas nodrošina virsmām dažādu berzes koeficienta lielumu), tādejādi nodrošinot minimālu berzes speķu starp koriģējošajiem lodveida ķermeņiem un balansēšanas ierices korpusu darba režīmā.

[005] Izgudrojuma izpratnei ir pievienoti sekojoši zīmējumi:

1. zīm. Balansēšanas ierīce (kopskats): korpuss (1); koriģējoši lodveida ķermeņi (2); virsma ar palielinātu raupjumu (ieskriešanās virsma) (3); virsma ar samazinātu raupjumu (darba virsma) (4).

2a. zīm. Sākuma nosacījumi pēc fāzu koordinātēm Ψ un Ψ’ pie a=0 un a’=0 ar velšanās berzes koeficientu k=10'⁴ m.

2b. zīm. Sākuma nosacījumi pēc fāzu koordinātēm Ψ un Ψ’ pie a=0 un a’=0 ar velšanās berzes koeficientu k=10'⁵ m.

[006] Piedāvātā balansēšanas ierīces konstrukcija sastāv no sekojošiem elementiem (1. zīm.): korpusā (1) ar diametru D izvietoti koriģējoši lodveida ķermeņi (2) ar diametru d, kas brīvi pārvietojas (koriģējošā lodveida ķermeņa diametrs d ir mazāks par korpusa diametru D, t.i. d<D). Rotora paātrinājuma gaitā koriģējošie lodveida ķermeņi (2) kustas pa ieskriešanās virsmu (3) ar palielinātu raupjumu un šķērso darba virsmu (4), kurai raupjums ir mazāks, kā rezultātā pretestības spēks starp koriģējošajiem lodveida ķermeņiem (2) un toroidālā korpusa ieskriešanās virsmu (3) palielinās. Palielinātais pretestības spēks paātrina koriģējošos lodveida ķermeņus (2) līdz balansiera korpusa ātrumam. Korpusa (1) iekšējās virsmas šķērsgriezums piedāvātajā balansēšanas ierīcē ir aplis ar diametru D (l.zīm.), un korpusa (1) iekšējās virsmas šķērsgriezuma un koriģējošo lodveida ķermeņu (2) diametru attiecība ir lielāka par vismaz 1,4 t.i. D>l,4 d vai lielāka par 1,0 un mazāka par 1,15, t.i. d<D<l,15 d. Darba virsmas zonas (4) platums nav lielāks par koriģējošo lodveida ķermeņu (2) diametru. Jāatzīmē, ka darba virsmas zona (4) atrodas uz korpusa (1) iekšējās virsmas perifērijas (1. zīm.).

[007] Prototipā palielināto pretestības spēku nodrošina korpusā iepildītā eļļa, kas turpina ietekmēt efektīvo balansiera darbību arī darba režīmā un nedod iespēju koriģējošajiem lodveida ķermeņiem ieņemt optimālo darba stāvokli. Izgudrojumā tuvojoties darba režīmam, kad palielinās centrbēdzes spēks, koriģējošie lodveida ķermeņi (2) pāriet uz darba virsmu (4) un apstājas attiecībā pret rotējošo korpusu optimālā vietā pretī rotora disbalansam, ko nodrošina samazinātie pretestības spēki (velšanās berzes koeficients, к<10⁵ m) starp darba virsmu (4) un koriģējošajiem lodveida ķermeņiem (2). Šajā brīdī darbojas tikai rotācijas pretestības spēki. Rotora bremzēšanas laikā koriģējošie lodveida ķermeņi noiet no darba virsmas (4) un, pārvietojoties uz virsmu (3) (velšanās berzes koeficients, k>3· 10'⁵ m), ātri apstājas palielinātā pretestības spēka dēļ.

[008] Tā kā balansiera korpusam un koriģējošajiem lodveida ķermeņiem ir asinhrona rotācija, rotora paātrinājuma rezultātā un bremzēšanas laikā koriģējošie lodveida ķermeņi būtiski neietekmē ekvivalento disbalansa lielumu, kā rezultātā samazinās pārvietojumi rezonansē. Izgudrojuma izmantošana nodrošina vibrāciju samazināšanu mašīnās ar rotējošām masām pārejas un darba režīmos, piemēram, slīpēšanas diski, CD disku skaņotāji un citas.

[009] Salīdzinājumā ar prototipu piedāvātajā ierīcē nav vajadzīgs piepildīt autobalansēšanas ierīces korpusu ar eļļu, lai paātrinātu koriģējošus lodveida ķermeņus. Tas aizsargā ierīci no eļļas noteces un samazina ražošanas un ekspluatācijas izdevumus.

INFORMĀCIJAS AVOTI [010]

1. Филимонихин Г.Б. „Уравновешивание и виброзащита роторов пассивными автобалансирами”, Автореф. дис. на соиск. учен. степ, д-ра техн, наук: 05.02.09 Динамика и прочность машин, Национальный технический университет Украины Киевский политехнический институт, Киев, 2005. -44 с.

2. Горбенко А.Н. „Об условиях устойчивости автобалансировки ротора шарами или маятниками”, Вибрации в технике и технологиях - 2008. - №1 (50). - с. 16-21.

3. Филимонихин Г.Б. „Универсальный стенд для исследования динамики пассивных автобалансиров и его апробация шаровым автобалансиром”, Зб1рник наукових праць КДТУ. - 2001. Вип. №9, - с.101-107.

4. Patent 2002/0056338 Al US. „Cost effective and reliable automatic balansier for high speed applications”, patent 2002/0056338 Al US, Stefan Olausson, Anders Hagglund, Paul Wierzba. Appl. No. - 60/216,152. Filed Jul. 3, 2000. Patented May 16, 2002. (prototips)

Claims (3)

1. PRETENZIJAS

   1. Rotējošu rotoru balansēšanas ierīce, kas sastāv no toroidāla korpusa (1), kuram iekšējās virsmas šķērsgriezums ir aplis ar diametru D un kurā brīvi pārvietojas vismaz divi koriģējoši lodveida ķermeņi (2) ar diametru d, atšķiras ar to, ka rotoru vibrāciju samazināšanai ierīces korpusa (1) iekšējā virsma ietver ieskriešanās virsmas zonu (3) un darba virsmas zonu (4) ar mazāku virsmas raupjumu nekā ieskriešanās virsmas zonai (3), turklāt darba virsmas zonas (4) platums nav lielāks par koriģējošo lodveida ķermeņu (2) diametru un darba virsmas zona (4) atrodas uz korpusa (1) iekšējās virsmas perifērijas.
2. 2. Balansēšanas ierīce saskaņā ar 1. pretenziju atšķiras ar to, ka korpusa (1) iekšējās virsmas šķērsgriezums ir aplis, un korpusa (1) iekšējās virsmas šķērsgriezuma un koriģējošo lodveida ķermeņu (2) diametru attiecība ir lielāk par vismaz 1,4 , t.i. D>1.4 d.
3. 3. Balansēšanas ierice saskaņā ar 1. pretenziju atšķiras ar to, ka korpusa (1) iekšējās virsmas šķērsgriezums ir aplis, un korpusa (1) iekšējās virsmas šķērsgriezuma un koriģējošo lodveida ķermeņu (2) diametru attiecība ir lielāka par 1,0 un mazāka par 1,15, t.i. d<D<l,15 d.