RU126782U1 - DYNAMIC VIBRATION DAMPER FOR ROTARY MACHINES - Google Patents

DYNAMIC VIBRATION DAMPER FOR ROTARY MACHINES Download PDF

Info

Publication number
RU126782U1
RU126782U1 RU2012153900/11U RU2012153900U RU126782U1 RU 126782 U1 RU126782 U1 RU 126782U1 RU 2012153900/11 U RU2012153900/11 U RU 2012153900/11U RU 2012153900 U RU2012153900 U RU 2012153900U RU 126782 U1 RU126782 U1 RU 126782U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rod
vibration damper
dynamic vibration
inertial mass
gear
Prior art date
Application number
RU2012153900/11U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Равиль Галимзянович Сахабиев
Рамиль Рафисович Гайнутдинов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Северо-западные магистральные нефтепроводы" (ОАО "СЗМН")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Северо-западные магистральные нефтепроводы" (ОАО "СЗМН") filed Critical Открытое акционерное общество "Северо-западные магистральные нефтепроводы" (ОАО "СЗМН")
Priority to RU2012153900/11U priority Critical patent/RU126782U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU126782U1 publication Critical patent/RU126782U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

1. Динамический гаситель вибрации, содержащий упругий стержень и инерционную массу, выполненную с центральным отверстием для размещения на стержне с возможностью перемещения вдоль него, стержень на одном конце снабжен элементом крепления для консольного закрепления динамического гасителя вибрации на роторной машине, отличающийся тем, что для перемещения инерционной массы вдоль стержня на внутренней поверхности центрального отверстия инерционной массы и на внешней поверхности стержня выполнена соответствующая резьба, при этом для вращения инерционной массы относительно оси стержня используется зубчатое зацепление и мотор-редуктор, зубчатое зацепление состоит из ведомой шестерни и продольных пазов на стержне, выполненных по резьбе, мотор-редуктор состоит из электродвигателя постоянного тока и ведущей шестерни, а электропитание двигателя осуществляется от источника постоянного тока, коммутируемого через устройство беспроводного управления, причем источник постоянного тока, устройство беспроводного управления и электродвигатель постоянного тока размещены в углублениях, выполненных в корпусе инерционной массы.2. Динамический гаситель вибрации по п.1, отличающийся тем, что упругий стержень содержит ниппельный элемент крепления, на котором нарезана резьба.3. Динамический гаситель вибрации по п.1, отличающийся тем, что углубления, выполненные в корпусе инерционной массы, снабжены заглушками для закрепления размещенных в них источника постоянного тока, устройства беспроводного управления и электродвигателя постоянного тока.4. Динамический гаситель вибрации по п.3, отличающийся тем, что инерционная �1. Dynamic vibration damper containing an elastic rod and an inertial mass made with a Central hole for placement on the rod with the ability to move along it, the rod at one end is equipped with a fastening element for cantilever fastening of the dynamic vibration damper on a rotary machine, characterized in that for movement the inertial mass along the rod on the inner surface of the Central hole of the inertial mass and on the outer surface of the rod corresponding thread is made, while for The inertial mass relative to the axis of the shaft is gear and a gear motor, the gear consists of a driven gear and longitudinal grooves on the shaft, made by thread, the gear motor consists of a direct current motor and a pinion gear, and the motor is powered from a direct current source switched through a wireless control device, and the DC source, the wireless control device and the DC motor are placed in ubleniyah made in the case of inertial massy.2. The dynamic vibration damper according to claim 1, characterized in that the elastic rod comprises a nipple fastening element on which a thread is cut. The dynamic vibration damper according to claim 1, characterized in that the recesses made in the inertial mass body are equipped with plugs for securing the direct current source, wireless control device and direct current electric motor located therein. The dynamic vibration damper according to claim 3, characterized in that the inertial �

Description

Полезная модель относится к машиностроению и предназначена для поглощения негативных механических колебаний на элементах динамически нагруженных машин.The utility model relates to mechanical engineering and is designed to absorb negative mechanical vibrations on elements of dynamically loaded machines.

Большинство процессов, происходящих в природе и технике, являются колебательными. К таким процессам относится очень широкий круг самых разнообразных явлений от вибрации звучащей струны до землетрясений. Термин вибрация чаще всего используется там, где колебания имеют относительно малую амплитуду и не слишком низкую частоту. В настоящее время устранение негативных вибраций приобретает особое значение в связи с ростом мощностей роторных машин и в соответствии с требованием увеличения их долговечности и надежности, обеспечения устойчивости и управляемости механических систем.Most of the processes occurring in nature and technology are oscillatory. Such processes include a very wide range of the most diverse phenomena from vibration of a sounding string to earthquakes. The term vibration is most often used where vibrations have a relatively small amplitude and not too low frequency. At present, the elimination of negative vibrations is of particular importance in connection with the growth of capacities of rotary machines and in accordance with the requirement to increase their durability and reliability, to ensure stability and controllability of mechanical systems.

В связи с возможностью значительного сокращения затрат на обслуживание оборудования и предотвращения аварий многие предприятия добычи и транспортировки нефти и газа переходят на обслуживание и ремонт машин и оборудования по фактическому состоянию. Основой такого перехода является вибродиагностика, позволяющая в любой момент времени иметь полную информацию о состоянии работающего оборудования. Вибродиагностика позволяет:Due to the possibility of a significant reduction in the cost of servicing equipment and preventing accidents, many enterprises for the extraction and transportation of oil and gas are switching to servicing and repairing machinery and equipment in actual condition. The basis of such a transition is vibration diagnostics, which allows at any time to have complete information about the state of the operating equipment. Vibrodiagnostics allows you to:

- организовать входной контроль качества комплектующих изделий (например, подшипники качения) и машин (например, насосов, электродвигателей);- organize incoming quality control of components (for example, rolling bearings) and machines (for example, pumps, electric motors);

- оценить состояние оборудования;- assess the condition of the equipment;

- предотвратить прогрессирующий износ агрегатов, исключить их поломки и преждевременный выход из строя и обеспечить контроль над качеством проведения ремонтных работ- prevent the progressive wear of the units, eliminate their breakdowns and premature failure and ensure control over the quality of repair work

Вибрационный сигнал в большинстве случаев имеет весьма сложный характер и несет большой объем информации о техническом состоянии объекта обследования. Корректно организованные замеры вибрационных параметров позволяют выявлять большинство дефектов еще на начальной стадии их появления. Современные приборы достаточно качественно производят обработку сигналов, но, как и всякая диагностика, данный ее вид носит несколько вероятностный характер. Причем по мере наработки объема информации о каждом конкретном агрегате вероятность правильного выявления дефекта будет неизменно возрастать.The vibration signal in most cases is very complex and carries a large amount of information about the technical condition of the object under examination. Correctly organized measurements of vibrational parameters make it possible to identify most defects even at the initial stage of their appearance. Modern devices produce signal processing with sufficient quality, but, like any diagnostics, this type of signal is somewhat probabilistic. Moreover, as the amount of information about each particular unit has been accumulated, the probability of the correct detection of a defect will constantly increase.

Помимо непосредственно снятого с агрегата вибрационного сигнала, важно контролировать так же и иные параметры, характеризующие его работу, например температурный режим, нагрузку, режим перекачивания (для насосов). В частности при диагностике подшипников качения фактором, снижающим достоверность заключения, могут стать кавитационные процессы, проистекающие в насосах.In addition to the vibration signal directly taken from the unit, it is important to control other parameters characterizing its operation, for example, temperature, load, and pumping modes (for pumps). In particular, in the diagnosis of rolling bearings, cavitation processes occurring in pumps can become a factor that reduces the reliability of the conclusion.

Колебательные процессы всегда связаны с резонансами. Для рабочих агрегатов колебания происходят под действием постоянной вынуждающей силы, причем, принимая во внимание, что в роторных машинах - это движение вращательное, то сила в проекциях на выделенные направления (как правило, вертикальное, поперечное и осевое) имеет гармонический характер.Vibrational processes are always associated with resonances. For working units, oscillations occur under the action of a constant driving force, and taking into account that in rotary machines this is rotational movement, the force in projections onto the selected directions (usually vertical, transverse and axial) has a harmonic character.

Каждая механическая система имеет так называемую собственную частоту, при совпадении с которой вынуждающей силы, происходит явление резонанса, то есть неограниченное нарастание амплитуды колебаний, хотя для реальных систем амплитуда, конечно же, ограничена. Возрастание амплитуды чаще всего приводит к негативным последствиям, и если агрегат в силу своих конструкционных особенностей имеет резонанс в рабочей области, повышенный уровень вибрации может привести к разрушению, как отдельных рабочих узлов, так и агрегата в целом. Для того чтобы избежать таких последствий в механических системах, в частности в роторных машинах, проводится отстройка от резонанса и демпфирование. Демпфирование позволяет снизить интенсивность вибрации на резонансной частоте и вблизи нее. Отстройка от резонанса производится путем изменения жесткости опорной системы или массы, что требует конструктивных изменений и, как правило, неприемлемо. Снижение жесткости приводит к смещению резонанса в низкочастотную область, а увеличение - в высокочастотную.Each mechanical system has a so-called natural frequency, with which the driving force coincides, a resonance phenomenon occurs, that is, an unlimited increase in the oscillation amplitude, although for real systems the amplitude is, of course, limited. An increase in the amplitude most often leads to negative consequences, and if the unit, due to its design features, has resonance in the work area, an increased level of vibration can lead to destruction of both individual work units and the unit as a whole. In order to avoid such consequences in mechanical systems, in particular in rotary machines, detuning from resonance and damping are carried out. Damping reduces the intensity of vibration at and near the resonant frequency. Detuning from resonance is done by changing the rigidity of the support system or mass, which requires structural changes and, as a rule, is unacceptable. A decrease in stiffness leads to a shift of the resonance to the low-frequency region, and an increase to a high-frequency region.

Насосный агрегат представляет собой довольно сложную механическую систему, для которой существует большое количество резонансных частот различных по направлениям. И хотя уже на стадии проектирования обеспечивается отстройка от резонансов, в действительности часто на эксплуатируемых агрегатах можно наблюдать резонансные явления.The pump unit is a rather complex mechanical system for which there are a large number of resonant frequencies of different directions. And although at the design stage, detuning from resonances is provided, in reality, resonant phenomena can often be observed on operated units.

Можно отметить, что у трети диагностируемых и ремонтируемых машин мощностью 3-5 МВт в той или иной мере проявляется резонанс на передней подшипниковой опоре с частотой кратной второй оборотной. Для выявления резонансов используется методика снятия скоростных характеристик ротора электродвигателя на выбеге, как показано на фиг.1. Здесь хорошо видны основные признаки резонанса: изменение амплитуды и фазы. Причем можно сделать вывод о том, что агрегат работает именно на резонансной частоте, поскольку в момент отключения происходит резкое падение амплитуды в 10 раз с одновременным оборотом фазы более чем на 100°.It can be noted that a third of diagnosed and repaired machines with a capacity of 3-5 MW show resonance to one degree or another at the front bearing support with a frequency multiple of the second reverse. To identify resonances, a technique is used to record the speed characteristics of the rotor of the electric motor on the coast, as shown in figure 1. Here the main signs of resonance are clearly visible: a change in amplitude and phase. Moreover, we can conclude that the unit operates precisely at the resonant frequency, since at the time of shutdown there is a sharp drop in amplitude by 10 times with a simultaneous phase rotation of more than 100 °.

Такая ситуация характерна для достаточно большого количества насосных агрегатов данного класса.This situation is typical for a sufficiently large number of pumping units of this class.

Наиболее распространенными конструкциями динамических гасителей вибрации (антивибраторов) являются конструкции стержневые, состоящие из грузов, укрепленных на стержне. (См., например, SU 1490344 от 30.06.1989, F16F 15/00 или SU 1357626 от 07.12.1987, F16F 15/10). В частности, динамический гаситель колебаний, раскрытый в авторском свидетельстве SU1490344, содержит соединяемый с защищаемым объектом упругий стержень с установленной на нем инерционной массой. С целью повышения эффективности гашения колебаний он снабжен размещенной коаксиально стержню и установленной на его свободном конце втулкой, а инерционная масса установлена на втулке с возможностью осевого перемещения. Кроме того, втулка установлена на стержне с возможностью осевого перемещения и фиксации. Динамический гаситель колебаний имеет две разнесенные резонансные частоты колебаний, одна из которых определяется расстоянием от точки заделки упругого стержня до центра массы, а вторая расстоянием от точки заделки упругого стержня до точки закрепления на нем втулки, таким образом, осуществляется гашение колебаний защищаемого объекта на двух различных частотах. Регулировка резонансных частот гасителя колебаний осуществляется при перемещении втулки относительно упругого стержня и массы относительно втулки. Недостатком данного устройства является то, что в процессе эксплуатации требуется постоянная подстройка, выполняемая вручную.The most common designs of dynamic vibration dampers (antivibrators) are rod structures, consisting of loads mounted on the rod. (See, for example, SU 1490344 from 06/30/1989, F16F 15/00 or SU 1357626 from 12/07/1987, F16F 15/10). In particular, the dynamic vibration damper disclosed in the copyright certificate SU1490344 contains an elastic rod connected to the protected object with an inertial mass mounted on it. In order to increase the efficiency of damping oscillations, it is equipped with a sleeve placed coaxially and installed on the free end of the sleeve, and the inertial mass is mounted on the sleeve with the possibility of axial movement. In addition, the sleeve is mounted on the rod with the possibility of axial movement and fixation. A dynamic vibration damper has two spaced resonant vibration frequencies, one of which is determined by the distance from the point of incorporation of the elastic rod to the center of mass, and the second by the distance from the point of incorporation of the elastic rod to the point of attachment of the sleeve on it, thus damping the vibrations of the protected object at two different frequencies. The resonant frequencies of the vibration damper are adjusted when the sleeve is moved relative to the elastic rod and the mass relative to the sleeve. The disadvantage of this device is that during operation requires constant adjustment, performed manually.

В конструкции стержневых динамических гасителей вибрации (антивибраторов), стержень является упругим элементом. Настройка динамического гасителя вибрации осуществляется с помощью перемещения груза по стержню. Вследствие этого изменяется расстояние l от центра массы до точки крепления, а следовательно, и жесткость антивибратора, определяемая формулой:In the design of rod dynamic vibration dampers (anti-vibrators), the rod is an elastic element. The dynamic vibration damper is adjusted by moving the load along the rod. As a result of this, the distance l from the center of mass to the attachment point changes, and hence the anti-vibration stiffness determined by the formula:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где Е - модуль упругости материала стержня;where E is the elastic modulus of the rod material;

I - момент инерции сечения стержня;I is the moment of inertia of the rod section;

l - расстояние от центра массы до точки крепления.l is the distance from the center of mass to the attachment point.

Основным недостатком применения рассмотренных динамических гасителей вибрации является то, что они оказываются эффективными в сравнительно узком диапазоне частот вследствие небольших значений масс антивибраторов, допускаемых в машиностроении. В связи с этим их применение дает большой эффект лишь для машин с достаточно узким диапазоном регулирования скоростей. Приведенные конструкции устанавливаются обычно непосредственно на корпусе машины и предназначены для устранения колебаний корпуса.The main disadvantage of using the considered dynamic vibration dampers is that they turn out to be effective in a relatively narrow frequency range due to the small mass values of antivibrators allowed in mechanical engineering. In this regard, their use gives a great effect only for machines with a fairly narrow range of speed control. The above designs are usually installed directly on the machine body and are designed to eliminate body vibrations.

Выходом из этого положения является применение, например, динамических гасителей вибрации с регулируемыми параметрами.A way out of this situation is the use, for example, of dynamic vibration dampers with adjustable parameters.

Наиболее близким аналогом заявленного технического решения является динамический гаситель вибрации, раскрытый в описании патента РФ на полезную модель RU 109814 U1, опубликованном 27.10.2011 (МПК F16F 7/104). Динамический гаситель вибрации, включает в себя упругий стержень и инерционную массу, выполненные с возможностью перемещения инерционной массы вдоль стержня. Стержень представляет собой консоль, которая состоит из ниппельной части, на которую нарезана резьба, а в центре вдоль стержня просверлено отверстие разного диаметра для размещения приводного механизма и проводки кабеля. Также вдоль стержня с возможностью вращения вокруг своей оси закреплена штанга с наружной резьбой, а в инерционной массе выполнено ответное отверстие с внутренней резьбой для штанги. Для вращения штанги в конструкцию устройства входит электродвигатель. Для передачи крутящего момента на штангу установлен планетарный редуктор.The closest analogue of the claimed technical solution is a dynamic vibration damper, disclosed in the description of the patent of the Russian Federation for utility model RU 109814 U1, published on 10.27.2011 (IPC F16F 7/104). A dynamic vibration damper includes an elastic rod and an inertial mass made with the possibility of moving the inertial mass along the rod. The rod is a console, which consists of a nipple part into which the thread is cut, and a hole of different diameters is drilled in the center along the rod to accommodate the drive mechanism and cable wiring. Also, a rod with an external thread is fixed along the rod with the possibility of rotation around its axis, and a counter-hole with an internal thread for the rod is made in the inertial mass. To rotate the rod, an electric motor is included in the design of the device. To transmit torque to the rod, a planetary gearbox is installed.

Эффективность описанного выше динамического гасителя вибрации может быть существенно нарушена при его «расстройке» за счет отклонения от расчетных величин жесткости или массы. Так же отрицательное влияние оказывает анизотропия свойств устройства, связанная с наличием продольной штанги, установленной вдоль стержня с одной стороны, что вызывает, в частности, различие собственных частот в направлениях ортогональных оси антивибратора.The effectiveness of the dynamic vibration damper described above can be significantly impaired by its “detuning” due to deviations from the calculated values of stiffness or mass. The anisotropy of the device’s properties, associated with the presence of a longitudinal rod mounted along the rod on one side, also causes a negative effect, which causes, in particular, a difference in natural frequencies in the directions orthogonal to the axis of the anti-vibrator.

Полезная модель направлена на решение задачи по созданию более эффективного динамического гасителя вибрации для роторных машин.The utility model is aimed at solving the problem of creating a more effective dynamic vibration damper for rotary machines.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности гашения вибраций роторных машин за счет повышения изотропности свойств устройства при обеспечении автоматического и дистанционного контроля процесса гашения вибраций.The technical result of the utility model is to increase the vibration damping efficiency of rotary machines by increasing the isotropic properties of the device while providing automatic and remote control of the vibration damping process.

Для решения поставленной задачи заявлен динамический гаситель вибрации, содержащий упругий стержень и инерционную массу, выполненную с центральным отверстием для размещения на стержне с возможностью перемещения вдоль него, стержень на одном конце снабжен элементом крепления для консольного закрепления динамического гасителя вибрации на роторной машине. Для перемещения инерционной массы вдоль стержня на внутренней поверхности центрального отверстия инерционной массы и на внешней поверхности стержня выполнена соответствующая резьба, при этом для вращения инерционной массы относительно оси стержня используется зубчатое зацепление и мотор-редуктор, зубчатое зацепление состоит из ведомой шестерни и продольных пазов на стержне, выполненных по резьбе, мотор-редуктор состоит из электродвигателя постоянного тока и ведущей шестерни, а электропитание двигателя осуществляется от источника постоянного тока, коммутируемого через устройство беспроводного управления, причем источник постоянного тока, устройство беспроводного управления и электродвигатель постоянного тока размещены в углублениях, выполненных в корпусе инерционной массы.To solve this problem, a dynamic vibration damper is declared, containing an elastic rod and an inertial mass made with a central hole for placement on the rod with the ability to move along it, the rod at one end is equipped with a fastener for cantilever fastening of the dynamic vibration damper on a rotary machine. A corresponding thread is made to move the inertial mass along the rod on the inner surface of the central hole of the inertial mass and on the outer surface of the rod, while gearing and a gear motor are used to rotate the inertial mass relative to the axis of the rod, the gearing consists of a driven gear and longitudinal grooves on the rod made by thread, the gear motor consists of a DC motor and pinion gear, and the motor is powered from a source tinuous current through the switched wireless control device, wherein the DC power source, a wireless control apparatus and the DC motor are arranged in recesses made in the housing of the inertial mass.

Упругий стержень динамического гасителя вибрации содержит ниппельный элемент крепления, на котором нарезана резьба.The elastic rod of the dynamic vibration damper contains a nipple fastening element on which the thread is cut.

Углубления, выполненные в корпусе инерционной массы, снабжены заглушками для закрепления размещенных в них источника постоянного тока, устройства беспроводного управления и электродвигателя постоянного тока.The recesses made in the inertial mass body are equipped with plugs for fixing the direct current source, wireless control device and direct current electric motor placed in them.

Корпус инерционной массы заявленного устройства, выполнен в форме массивного цилиндра с центральным отверстием и дополнительно снабжен по меньшей мере одной защитной крышкой, закрывающей размещенные в отверстиях корпуса конструктивные элементы, а именно: источник постоянного тока, устройство беспроводного управления и электродвигатель постоянного тока, закрепленные заглушками. Защитная крышка выполнена в форме кольца с буртиком и полностью закрывает торцевую поверхность цилиндрического корпуса инерционной массы.The inertial mass body of the claimed device is made in the form of a massive cylinder with a central hole and is additionally equipped with at least one protective cover that covers structural elements located in the housing openings, namely, a direct current source, a wireless control device, and a direct current electric motor, fixed with plugs. The protective cover is made in the form of a ring with a shoulder and completely covers the end surface of the cylindrical body of inertial mass.

Конструктивные элементы динамического гасителя вибраций, а именно: источник постоянного тока, устройство беспроводного управления и электродвигатель постоянного тока, закрепленные заглушками, размещены в отверстиях корпуса инерционной массы с соблюдением условия равномерного их распределения и максимального обеспечения изотропности свойств массивного корпуса инерционной массы.Structural elements of a dynamic vibration damper, namely: a direct current source, a wireless control device, and a direct current electric motor, fixed with plugs, are placed in the openings of the inertial mass casing under the condition of their uniform distribution and maximizing the isotropy of the properties of the massive inertial mass casing.

На фиг.2 показан динамический гаситель вибраций в разобранном виде.Figure 2 shows a dynamic vibration damper disassembled.

На фиг.3 показан динамический гаситель вибраций в сборе.Figure 3 shows the dynamic vibration damper assembly.

Динамический гаситель вибрации содержит упругий стержень 1 и инерционную массу 2 цилиндрической формы, выполненную с центральным отверстием для размещения ее на стержне с возможностью перемещения. Корпус инерционной массы содержит несколько углублений для размещения источника постоянного тока 3, который закреплен в нем заглушкой 4. Под заглушкой 5 размещен электродвигатель постоянного тока 10, соединенный с ведущей шестерней 6, функционирующий как мотор-редуктор. В следующем углублении размещается устройство беспроводного управления 7, закрепленное заглушкой 11. Ведущая шестерня 6 взаимодействует с ведомой шестерней 9, посаженной на ось 8, закрепленной на корпусе инерционной массы 2. Для вращения инерционной массы 1 используется зубчатое зацепление ведомой шестерни 9 и продольных пазов на стержне 1, выполненных по резьбе, нанесенной на стержень 1. То есть, выступы резьбы, нанесенной на стержень 1, прорезаны продольными пазами на глубину и с шагом, соответствующими зубцам шестерни 9. Все элементы механизма, перемещающего инерционную массу по стержню динамического гасителя вибраций закрыты от механических повреждений и загрязнения защитной крышкой 12.Dynamic vibration damper contains an elastic rod 1 and an inertial mass 2 of a cylindrical shape made with a central hole for placement on the rod with the possibility of movement. The body of the inertial mass contains several recesses to accommodate the DC source 3, which is fixed in it by a plug 4. Under the plug 5 there is a DC motor 10 connected to the pinion 6, which functions as a gear motor. In the next recess, the wireless control device 7 is mounted, fixed by a plug 11. The drive gear 6 interacts with the driven gear 9, mounted on the axis 8, mounted on the body of the inertial mass 2. To rotate the inertial mass 1, gearing of the driven gear 9 and the longitudinal grooves on the shaft is used 1, made according to the thread applied to the shaft 1. That is, the protrusions of the thread applied to the shaft 1 are cut by longitudinal grooves to a depth and in increments corresponding to the teeth of the gear 9. All elements of the mechanism and conveying the inertial mass of the dynamic vibration reducer rod are closed by mechanical damage and contamination of the protective cover 12.

Заявленная полезная модель предназначена для снижения уровня вибрации на рабочих оборотах роторных машин. Для установки данного механизма не требуется никаких изменений в конструкции защищаемого агрегата, что, несомненно, является достоинством такого типа вибрационной наладки.The claimed utility model is designed to reduce the level of vibration at the working speed of rotary machines. To install this mechanism does not require any changes in the design of the protected unit, which, undoubtedly, is the advantage of this type of vibration adjustment.

Для настройки собственной частоты динамического гасителя вибрации инерционная масса 2 перемещается по упругому стержню 1 с использование дистанционного управления. Перемещение происходит по резьбе вращением инерционной массы 2. Вращение инерционной массы 2 относительно оси стержня 1 осуществляется взаимодействием зубчатого зацепления и мотора-редуктора. Электропитание двигателя осуществляется от источника постоянного тока 3, коммутируемого через устройство беспроводного управления 7.To adjust the natural frequency of the dynamic vibration damper, the inertial mass 2 moves along the elastic rod 1 using remote control. The movement occurs along the thread by rotation of the inertial mass 2. The rotation of the inertial mass 2 relative to the axis of the rod 1 is carried out by the interaction of the gearing and the gear motor. The engine is powered from a direct current source 3, switched through a wireless control device 7.

Принцип работы основан на том, что вынужденные колебания на частоте большей, чем резонансная, происходят в противофазе по отношению к вынуждающей силе, т.е. если резонансная частота динамического гасителя вибрации будет несколько меньше частоты колебаний защищаемого объекта, то колебания будут гаситься.The principle of operation is based on the fact that forced oscillations at a frequency greater than the resonant frequency occur in antiphase with respect to the driving force, i.e. if the resonant frequency of the dynamic vibration damper is slightly less than the oscillation frequency of the protected object, then the oscillations will be damped.

В случае идеального антивибратора, работающего без трения, система обладает тем свойством, что при скорости численно равной парциальной частоте антивибратора амплитуда перемещений корпуса обращается в нуль, что позволяет применять его на фиксированных скоростях.In the case of an ideal antivibrator that works without friction, the system has the property that, at a speed numerically equal to the partial frequency of the antivibrator, the amplitude of movement of the body vanishes, which allows it to be used at fixed speeds.

Однако всегда существует демпфирование в самом динамическом гасителе вибрации, что делает принципиально невозможным обращение в нуль перемещений корпуса роторной машины. При условии малости такого демпфирования можно получить приближенные оценки,However, there is always damping in the most dynamic vibration damper, which makes it fundamentally impossible to zero the movements of the body of the rotary machine. Provided that such damping is small, approximate estimates can be obtained,

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

β - рабочая частота,β is the operating frequency,

µ - отношение массы виброгасителя к массе защищаемого объекта,µ is the ratio of the mass of the vibration damper to the mass of the protected object,

Е - результирующая неуравновешенность,E is the resulting imbalance,

А - амплитуда вибраций,A is the amplitude of the vibrations,

которые позволяют понять основные особенности работы динамического гасителя вибрации:which allow you to understand the main features of the dynamic vibration damper:

1) уровень вибрации корпуса практически прямо пропорционален силам демпфирования в динамическом гасителе вибрации и обратно пропорционален их массе;1) the vibration level of the housing is almost directly proportional to the damping forces in the dynamic vibration damper and inversely proportional to their mass;

2) перемещение самих динамических гасителей вибрации определяется в основном их массой.2) the movement of the dynamic vibration dampers themselves is determined mainly by their mass.

Эффект применения динамического гасителя вибрации определяется при сопоставлении вибраций систем без антивибраторов и с антивибраторами. За эффективность L (в дБ) принимается величинаThe effect of using a dynamic vibration damper is determined when comparing the vibration of systems without anti-vibration and anti-vibration. The efficiency L (in dB) is taken as

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

где А0 - амплитуда вибраций без динамического гасителя вибрации,where A 0 is the amplitude of vibrations without a dynamic vibration damper,

А - с динамическим гасителем вибрации.A - with a dynamic vibration damper.

Эффективность динамического гасителя вибрации максимальна при рабочей скорости, совпадающей с собственными частотами системы. И существенно нарушается при их «расстройке». Так же имеется и тот факт, что чем выше эффективность настройки динамического гасителя вибрации, тем резче она падает при расстройке.The effectiveness of the dynamic vibration damper is maximum at an operating speed that matches the natural frequencies of the system. And it is essentially broken at their "detuning". There is also the fact that the higher the efficiency of tuning a dynamic vibration damper, the sharper it falls during detuning.

Расчет динамического динамического гасителя вибрации состоит в определении его конструктивных размеров и массы, которые бы удовлетворяли условию снижения вибрации до приемлемого уровня.The calculation of the dynamic dynamic vibration damper consists in determining its structural dimensions and mass, which would satisfy the condition of reducing vibration to an acceptable level.

В качестве расчетной схемы используется невесомая консольная балка, ориентированная строго вертикально, с точечной массой на верхнем конце. Тогда можно составить уравнение движения такой системы, и определить собственную частоту, для которой и будет работать динамический гаситель вибрации.As a design scheme, a weightless cantilever beam is used, oriented strictly vertically, with a point mass at the upper end. Then you can compose the equation of motion of such a system, and determine the natural frequency, for which the dynamic vibration damper will work.

Воспользуемся уравнениями Лагранжа в виде:We use the Lagrange equations in the form:

Figure 00000005
,
Figure 00000005
,

где Т - кинетическая, а U - потенциальная энергия системы, которые в свою очередь выглядят как:where T is kinetic, and U is the potential energy of the system, which in turn looks like:

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

где α - угол отклонения стержня от вертикали,where α is the angle of deviation of the rod from the vertical,

k - жесткость стержня,k is the stiffness of the rod,

m - масса точечного груза,m is the mass of the point load,

l - длина стержня,l is the length of the rod,

g - ускорение свободного падения.g is the acceleration of gravity.

После проведения дифференцирования получаем уравнение Лагранжа:After differentiation, we obtain the Lagrange equation:

Figure 00000008
,
Figure 00000008
,

Откуда видно, что собственная частота заданной системы определяется как:It can be seen that the natural frequency of a given system is defined as:

Figure 00000009
Figure 00000009

Теперь все параметры динамического гасителя вибрации определены теоретическим путем, однако в действительности придется настраивать реальное устройство, и это можно сделать двумя способами, во первых изменяя высоту положения груза, во вторых можно использовать стержень с различной жесткостью по направлениям, в совокупности, это даст широкие возможности для настройки.Now all the parameters of the dynamic vibration damper are determined theoretically, however, in reality, it is necessary to adjust the real device, and this can be done in two ways, firstly by changing the height of the load position, secondly, you can use a rod with different stiffness in the directions, in the aggregate, this will give great opportunities for settings.

Так же существуют и эмпирические формулы для выбора диаметра стержня и его длины в зависимости от частоты колебаний, от которых необходимо избавиться.There are also empirical formulas for choosing the diameter of the rod and its length depending on the frequency of oscillations, which must be eliminated.

Figure 00000010
,
Figure 00000010
,

m - масса в кг; d - диаметр в см; k - коэффициент частоты, k=f/50, f - частота колебаний Гц.m is the mass in kg; d is the diameter in cm; k is the frequency coefficient, k = f / 50, f is the oscillation frequency of Hz.

Figure 00000011
,
Figure 00000011
,

L - длина стержня.L is the length of the rod.

При d=4 см, f=100 Гц, k=2, следовательно, m=2*(4/2)2=8 кгFor d = 4 cm, f = 100 Hz, k = 2, therefore, m = 2 * (4/2) 2 = 8 kg

Тогда

Figure 00000012
Then
Figure 00000012

Максимальная восстанавливающая сила для такого демпфера составит:The maximum restoring force for such a damper will be:

F=0,1 d3_-1]/L, где [σ-1] - допустимое напряжение при знакопеременном цикле для стали 45 примерно равно 1000 кг/см2 тогда в нашем случае получаемF = 0.1 d 3_-1 ] / L, where [σ -1 ] is the allowable stress during an alternating cycle for steel 45 is approximately equal to 1000 kg / cm 2 then in our case we get

F=(0,1*23*1000)/29=220 кг.F = (0.1 * 2 3 * 1000) / 29 = 220 kg.

Полученные расчеты показывают, для гашения вибрации на подшипниковых тумбах роторной машины в осевом направлении на частоте 100 Гц, необходим динамический гаситель длиной 350 мм, диаметром 40 мм, и инерционной массой 8 кг.The obtained calculations show that in order to damp the vibration on the bearing pedestals of the rotary machine in the axial direction at a frequency of 100 Hz, a dynamic absorber with a length of 350 mm, a diameter of 40 mm, and an inertial mass of 8 kg is required.

Поскольку расчеты основаны на модельной схеме конструкции с рядом допущений, длина стержня - 350 мм, является несколько завышенной, что в последствии используется для настройки динамического гасителя вибрации.Since the calculations are based on a model design scheme with a number of assumptions, the shaft length is 350 mm, which is somewhat overestimated, which is subsequently used to adjust the dynamic vibration damper.

В процессе настройки необходимо добиться минимальной величины амплитуды вибрации. В нашем случае наиболее оптимальным является изменение активной длины стержня, т.е. расстояния от основания до центра тяжести груза с помощью перемещения инерционной массы вдоль оси стержня.In the process of tuning, it is necessary to achieve a minimum value of the amplitude of vibration. In our case, the most optimal is the change in the active length of the rod, i.e. the distance from the base to the center of gravity of the load by moving the inertial mass along the axis of the rod.

Для установки данного механизма не требуется вносить изменения в конструкцию агрегата. Такой подход к вибрационной наладке наиболее эффективен, поскольку позволяет подходить к вибрации комплексно и учитывать то, что вибрация представляет собой непрерывное объемное поле, распространенное по подшипниковой тумбе во всех направлениях и заранее предсказать, как вибрация перераспределится в проекциях на стандартные направления (вертикальное, поперечное, осевое) практически невозможно.To install this mechanism is not required to make changes to the design of the unit. This approach to vibration adjustment is most effective because it allows you to approach vibration in a comprehensive way and take into account the fact that vibration is a continuous volume field distributed throughout the bearing housing in all directions and to predict in advance how the vibration will be redistributed in projections to standard directions (vertical, transverse, axial) is almost impossible.

В процессе настройки осуществляют непрерывный контроль (временная характеристика) следующих вибропараметров:In the process of tuning, continuous monitoring (time response) of the following vibration parameters is carried out:

1. Амплитуд и фаз гармонических составляющих виброскорости в требуемом направлении на подшипниковой опоре.1. The amplitudes and phases of the harmonic components of the vibration velocity in the desired direction on the bearing support.

2. Амплитуд и фаз гармонических составляющих виброскорости в параллельно оси требуемого направления на инерщионной массе.2. The amplitudes and phases of the harmonic components of the vibration velocity in parallel to the axis of the desired direction on the inertial mass.

3. Общих уровней вибрации по 3 ортогональным направлениям на подшипниковой опоре.3. General vibration levels in 3 orthogonal directions on the bearing support.

Настройка сводится к минимизации амплитуды виброскорости резонансной гармоники на подшипниковой тумбе в требуемом направлении при одновременном противофазном состоянии данной гармоники подшипниковой опоры и инерционной массы.The setup is reduced to minimizing the amplitude of the vibration velocity of the resonant harmonic on the bearing pedestal in the required direction with the simultaneous antiphase state of this harmonic of the bearing support and inertial mass.

Вторым условием настройки является снижение общего уровня виброскорости в требуемом направлении.The second condition for tuning is to reduce the overall level of vibration velocity in the desired direction.

При исполнении двух этих условий воздействие динамической силы динамичесого гасителя вибрации считается положительным.When these two conditions are met, the effect of the dynamic force of the dynamic vibration damper is considered positive.

Claims (4)

1. Динамический гаситель вибрации, содержащий упругий стержень и инерционную массу, выполненную с центральным отверстием для размещения на стержне с возможностью перемещения вдоль него, стержень на одном конце снабжен элементом крепления для консольного закрепления динамического гасителя вибрации на роторной машине, отличающийся тем, что для перемещения инерционной массы вдоль стержня на внутренней поверхности центрального отверстия инерционной массы и на внешней поверхности стержня выполнена соответствующая резьба, при этом для вращения инерционной массы относительно оси стержня используется зубчатое зацепление и мотор-редуктор, зубчатое зацепление состоит из ведомой шестерни и продольных пазов на стержне, выполненных по резьбе, мотор-редуктор состоит из электродвигателя постоянного тока и ведущей шестерни, а электропитание двигателя осуществляется от источника постоянного тока, коммутируемого через устройство беспроводного управления, причем источник постоянного тока, устройство беспроводного управления и электродвигатель постоянного тока размещены в углублениях, выполненных в корпусе инерционной массы.1. Dynamic vibration damper containing an elastic rod and an inertial mass made with a Central hole for placement on the rod with the ability to move along it, the rod at one end is equipped with a fastening element for cantilever fastening of the dynamic vibration damper on a rotary machine, characterized in that for movement the inertial mass along the rod on the inner surface of the Central hole of the inertial mass and on the outer surface of the rod made the corresponding thread, while for The inertial mass relative to the axis of the shaft is gear and a gear motor, the gear consists of a driven gear and longitudinal grooves on the shaft, made by thread, the gear motor consists of a direct current motor and a pinion gear, and the motor is powered from a direct current source switched through a wireless control device, and the DC source, the wireless control device and the DC motor are placed in ubleniyah made in the body of inertial mass. 2. Динамический гаситель вибрации по п.1, отличающийся тем, что упругий стержень содержит ниппельный элемент крепления, на котором нарезана резьба.2. The dynamic vibration damper according to claim 1, characterized in that the elastic rod comprises a nipple fastening element on which a thread is cut. 3. Динамический гаситель вибрации по п.1, отличающийся тем, что углубления, выполненные в корпусе инерционной массы, снабжены заглушками для закрепления размещенных в них источника постоянного тока, устройства беспроводного управления и электродвигателя постоянного тока.3. The dynamic vibration damper according to claim 1, characterized in that the recesses made in the inertial mass housing are provided with plugs for securing the direct current source, wireless control device and direct current electric motor located therein. 4. Динамический гаситель вибрации по п.3, отличающийся тем, что инерционная масса, выполненная в форме цилиндра с центральным отверстием, дополнительно снабжена по торцу по меньшей мере одной защитной крышкой.
Figure 00000001
4. The dynamic vibration damper according to claim 3, characterized in that the inertial mass, made in the form of a cylinder with a central hole, is additionally provided with at least one protective cover at the end.
Figure 00000001
RU2012153900/11U 2012-12-13 2012-12-13 DYNAMIC VIBRATION DAMPER FOR ROTARY MACHINES RU126782U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153900/11U RU126782U1 (en) 2012-12-13 2012-12-13 DYNAMIC VIBRATION DAMPER FOR ROTARY MACHINES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153900/11U RU126782U1 (en) 2012-12-13 2012-12-13 DYNAMIC VIBRATION DAMPER FOR ROTARY MACHINES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU126782U1 true RU126782U1 (en) 2013-04-10

Family

ID=49153558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012153900/11U RU126782U1 (en) 2012-12-13 2012-12-13 DYNAMIC VIBRATION DAMPER FOR ROTARY MACHINES

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU126782U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2723919C1 (en) * 2019-07-09 2020-06-19 Публичное акционерное общество "Пролетарский завод" Method of detuning from resonance system vertical electric pump unit-foundation-inlet and outlet pipelines

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2723919C1 (en) * 2019-07-09 2020-06-19 Публичное акционерное общество "Пролетарский завод" Method of detuning from resonance system vertical electric pump unit-foundation-inlet and outlet pipelines

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018529901A (en) Vibration absorber with rotating mass
CN102758874B (en) Self-adaptive variable-damping variable-stiffness shock absorber for multi-frequency component vibration of rotary machine rotator
CN103512732B (en) Fan blade of wind generating set fatigue loading test method
CN103629299B (en) A kind of passive/half initiatively selectable cantilever beam type dynamic vibration absorber
CN103821185B (en) Model pile foundation with horizontal power charger
CN105471124A (en) Vibration-absorbing apparatus for motor stator, motor stator and motor
Li et al. Coupled lateral-torsional-axial vibrations of a helical gear-rotor-bearing system
CN213632532U (en) Main shaft dynamic balance detection device
CN104180991B (en) Comprehensive performance testing machine for ultra-high speed oil bearing
CN205785734U (en) Vibrator test device
RU126782U1 (en) DYNAMIC VIBRATION DAMPER FOR ROTARY MACHINES
JP5831869B2 (en) Vibration reduction device for reciprocating machine and reciprocating machine
US20190284800A1 (en) Tuned dynamic damper and method for reducing the amplitude of oscillations
CN105545473A (en) Vibration reducing diesel generator
EP3211218A1 (en) Acoustic damping system for a wind turbine tower
KR20170043684A (en) An Extra-large excavator hydraulic pump drive gear box lubrication and noise attenuation devices
CN203729350U (en) Model pile foundation with horizontal motive power loading device
CN208763746U (en) A kind of direct connection single-cylinder water-cooling diesel generating set
JP2014180668A (en) Shaker and construction machine
Ermolaev et al. Vibration damping in a motor drive shaft system operating under active power flow oscillation
JP5542197B2 (en) Apparatus and method for damping vibration of piston engine, and piston engine
CN101126323A (en) Rotor for a turbomachine
CN204553224U (en) A kind of chiller plant and compressor thereof
CN104533791A (en) Compressor
Ermolaev et al. Analysis of mechanical power flow in an electric drive operating under vibration conditions

Legal Events

Date Code Title Description
PD1K Correction of name of utility model owner