RU1380U1

RU1380U1 - Self balancing device

Info

Publication number: RU1380U1
Application number: RU93038860/28U
Authority: RU
Inventors: Георгий Дмитриевич Шекун; Александр Николаевич Горбенко; Хуань Шуан Цзян
Original assignee: Комсомольский-на-Амуре политехнический институт
Priority date: 1993-07-27
Filing date: 1993-07-27
Publication date: 1995-12-16

Abstract

1. Самобалансирующее устройство, содержащее механизм автоматического уравновешивания дисбаланса, выполненный в виде корректирующих колец, центры которых на докритических скоростях вращения совмещены с центром приводного вала, свободно висящими в балансировочной камере, которая закреплена на приводном валу ротора и заполнена жидкостью, отличающееся тем, что внутренний радиус корректирующих колец соизмерим с наружным радиусом контактирующей поверхности балансировочной камеры с образованием радиального зазора, обеспечивающим скольжение корректирующих колец по контактирующей поверхности балансировочной камеры.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механизм уравновешивания дисбаланса снабжен радиально-разнесенными балансировочными камерами.3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что радиально-разнесенные балансировочные камеры снабжены корректирующими кольцами, масса которых уменьшается с увеличением радиуса контактирующей поверхности.4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что контактирующая поверхность балансировочной камеры снабжена демпфирующей оболочкой.5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что контактирующая поверхность корректирующих колец выполнена в виде заостренной кольцевой кромки.6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что корректирующие кольца снабжены технологическими отверстиями.7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что механизм уравновешивания дисбаланса выполнен в виде корректирующего диска, насаженного на приводной вал.8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что корректирующий диск установлен между силовыми дисками и/или с двух сторон или с одной стороны силового диска.1. Self-balancing device containing a mechanism for automatically balancing the imbalance, made in the form of corrective rings, the centers of which at subcritical speeds of rotation are aligned with the center of the drive shaft, freely hanging in the balancing chamber, which is mounted on the rotor drive shaft and filled with liquid, characterized in that the inner the radius of the corrective rings is commensurate with the outer radius of the contacting surface of the balancing chamber with the formation of a radial clearance that provides sliding correction rings on the contact surface of the balancing chamber. 2. The device according to claim 1, characterized in that the imbalance balancing mechanism is equipped with radially spaced balancing chambers. The device according to claim 2, characterized in that the radially spaced balancing chambers are equipped with corrective rings, the mass of which decreases with increasing radius of the contacting surface. The device according to claim 3, characterized in that the contacting surface of the balancing chamber is provided with a damping shell. The device according to claim 4, characterized in that the contacting surface of the correction rings is made in the form of a pointed annular edge. The device according to claim 5, characterized in that the corrective rings are provided with technological holes. The device according to claim 6, characterized in that the imbalance balancing mechanism is made in the form of a correction disk mounted on the drive shaft. The device according to claim 7, characterized in that the correction disk is installed between the power disks and / or on both sides or on one side of the power disk.

Description

Самобалансирующее устройствоSelf balancing device

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть применена для автоматической компенсации дисбаланса ротора на закритических частотах его эксплуатации.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used to automatically compensate for the imbalance of the rotor at supercritical frequencies of its operation.

Уровень техники заключается в следующем.The prior art is as follows.

Известно самобалансирующее устройство ротора, содержащее два корректирующих кольца, свободно висящими на приводном валу в балансировочной камере, которая закреплена на приводном валу и здполнена жидкостью, и выполнена так, что на докритических скоростях центры колец совпадают с центром вала, feme критической скорости центробежные силы, приложенные к центрам масс колец, поворачивают их к легкой части ротора. Центр масс системы приближается к центру ротора, уменьшая дисбаланс системы УКуинджи А,А,, Колосов Ю,А,, Народицкая Ю.И, Автоматическое уравновешивание роторов быстроходных машин,- М,: Машиностроение, 1974,- 152 с,/.A self-balancing rotor device is known, which contains two correction rings hanging freely on the drive shaft in a balancing chamber, which is mounted on the drive shaft and filled with liquid, and is designed so that at subcritical speeds the centers of the rings coincide with the center of the shaft, feme of critical speed centrifugal forces applied to the centers of mass of the rings, turn them to the light part of the rotor. The center of mass of the system approaches the center of the rotor, reducing the imbalance of the system UKuindzhi A, A ,, Kolosov Yu, A ,, Naroditskaya Yu.I., Automatic balancing of the rotors of high-speed machines, - M: Engineering, 1974, - 152 s, /.

Недостатком известного самобалансирующего устройства является то, что, во-первых, взаимодействие корректирующих колец с поверхностью приводного вала в процессе эксплуатации чаще всего носит ударный характер, так как внутренний диаметр корректирующих колец намного больше наружного диаметра шейки вала, что затрудняет синхронизацию и стабилизацию уравновешенности системы в целом; во-вторых, усилие взаимодействия корректирующих колец с контактирующей поверхностью приводного вала сконцентрировано на относительно малой площади, что вызывает повышеннне напряжения в месте контакта; в-третьих, при перекатывании корректирующего кольца относительная скорость вро тренней части её поверхности в момент контакта определяется не только касательной, но и нормальной к поверхности приводного вала составляющей, что приводит к возникновению дополнительной импулбсйой- - нагрузки, вызывающей ударные явления: наклеп, износ контактирующей поверхности валаA disadvantage of the known self-balancing device is that, firstly, the interaction of the corrective rings with the surface of the drive shaft during operation is most often shock-like, since the inner diameter of the corrective rings is much larger than the outer diameter of the shaft neck, which makes it difficult to synchronize and stabilize the system’s balance in whole; secondly, the interaction force of the correction rings with the contacting surface of the drive shaft is concentrated on a relatively small area, which causes increased stress at the contact point; thirdly, when rolling the correction ring, the relative velocity of the temporal part of its surface at the moment of contact is determined not only by the tangent, but also by the component normal to the surface of the drive shaft, which leads to the emergence of an additional impulse - load, causing shock phenomena: hardening, contact wear shaft surface

f3 f3

/ / пи 1C (3 01 Щ/32// pi 1C (3 01 Щ / 32

и дополнительную вибрацию .ротора.and additional vibration of the rotor.

Признаки прототипа совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели: механизм автоматического уравновешивания дисбаланса; приводной вал; ротор; корректирующие кольца; балансировочная камера, заполненная жидкостью.Signs of the prototype coinciding with the essential features of the claimed utility model: mechanism for automatically balancing the imbalance; drive shaft; rotor; corrective rings; liquid balancing chamber.

Причиной, препятствующей получению в прототипе требуемого технического результата, . обеспечение процесса скольжения между контактирующими поверхностями корректирующих колец и приводного вала, является использование корректирующих колец с внутренним диаметром значительно превышающим диаметр контактирующей поверхности приводного вала, а также использование механизма аБТоь/1атичвского уравновешивания дисбаланса соответствующего механизь/ у механического балансировочного устройства маятникового типа при уменьшеш-ш до нуля радиуса подвеса маятников.The reason that prevents the receipt of the required technical result in the prototype,. ensuring the sliding process between the contacting surfaces of the corrective rings and the drive shaft, is the use of corrective rings with an inner diameter significantly exceeding the diameter of the contacting surface of the drive shaft, as well as the use of the ABToy / 1-mechanism of balancing the imbalance of the corresponding mechanical / pendulum-type mechanical balancing device when decreasing to zero radius pendulum suspension.

Сущность полезной модели заключается в следующем.The essence of the utility model is as follows.

Полезная модель направлена на решение задачи стабилизации автоматического уравновешивания дисбаланса ротора за счет скольжения корректирующих колец по контактирующей поверхности балансировочной камеры, которая может быть снабжена демпфирующей оболочкой и выполнена в виде силового диска многодискового ротора.The utility model is aimed at solving the problem of stabilizing the automatic balancing of rotor imbalance by sliding the correction rings on the contact surface of the balancing chamber, which can be equipped with a damping shell and made in the form of a power disk of a multi-disk rotor.

Технический результат, который может бытьTechnical result that may be

получен при реализации полезной модели, заключается в стабилизации процесса автоматического уравновешй вания дисбаланса ротора;obtained when implementing a utility model, it consists in stabilizing the process of automatic balancing of the rotor unbalance;

в автоматическом сведении к миниму неуранорешенных сил и моментов, действующих на ротор; исключении ударных импульсов между кон. ;: г i 11 ш in automatic minimization of unresolved forces and moments acting on the rotor; elimination of shock pulses between con. ;: g i 11 w

t - : t -:

.f-i .-. ..f-i .-. .

Полезная модель характеризуется следующими существенными признаками.The utility model is characterized by the following essential features.

Ограничительные признаки: приводной вал ротора, корректирующие кольца, балансировочная камера, заполненная жидкостью, механизм автоматического уравновешивания дисбаланса.Restrictive signs: rotor drive shaft, corrective rings, fluid-filled balancing chamber, automatic imbalance balancing mechanism.

Отличительные признаки:Features:

-внутренний радиус корректирующих колец соизмерим с наружным радиусом контактирующей поверхности балансировочной камеры- the inner radius of the correction rings is commensurate with the outer radius of the contacting surface of the balancing chamber

с образованием радиального зазора, обеспечивающим скольжение между контактирующими поверхностями;with the formation of a radial clearance, providing sliding between the contacting surfaces;

-механизм уравновешивания дисбаланса снабжен радиально-разнесенными балансировочными камерами;- the imbalance balancing mechanism is equipped with radially spaced balancing chambers;

-в радиально-разнесенных балансировочШ)1х камерах установлены корректирующие кольца, масса которых уменьшается с увеличением радиуса контактирующей поверхности;- in radially spaced balancing (1) chambers, correction rings are installed, the mass of which decreases with increasing radius of the contacting surface;

-контактирующая поверхность балансировочной снабжена демпфирующей оболочкой;- the contacting surface of the balancing is equipped with a damping shell;

-контактирущая поверхность корректирующих колец выполнена в виде заостренной кольцевой кромки;-contacting surface of the correction rings is made in the form of a pointed annular edge;

-корректи дощие кольца снабжены технологическими отверстиями;- Correct plank rings equipped with technological holes;

-механизм уравновешивания дисбаланса выполнен в виде коррек- у тищющего диска, насаженного на приводной вал;- the mechanism of balancing the imbalance is made in the form of a corrector for a mopping disk mounted on the drive shaft;

-корректирующий диск установлен между силовыми дисками ротора или с торцевой поверхности силового диска ротора;- a correction disk is installed between the rotor power disks or from the end surface of the rotor power disk;

-корректирующий диск выполнен в виде силового диска,correction disk is made in the form of a power disk,

П р и ч и н н о-с ледст-венная связь мевду сово1огпностью существенных признаков заявляемой полезной модели и достигаемым техническим результатом заключается в том, что минимальный радиальный зазор между поверхностями корректирующихA r and h of n about-s ice-cold connection between the essential features of the claimed utility model and the technical result achieved is that the minimum radial clearance between the surfaces of the corrective

колец и контактирующей поверхности балансировочной камеры исключает возможность перекатывания корректирующих колец по контактирующей поверхности камеры, а создает условие, при котором корректирующие кольца осуществляют скольжение по контактирующей поверхности балансировочной камеры. При скольжении нормальная составляющая относительной скорости отсутствует, что исключает возможность появления в местах контакта ударньк импульсов. Кроме этого, исключается возможность отрыва компенсирующего кольца от контактирующей поверхности балансировочной камеры, а площадь контакта возрастает, что снижает напряжения в материале контактирующих деталейrings and the contacting surface of the balancing chamber eliminates the possibility of rolling the correction rings on the contacting surface of the chamber, and creates a condition under which the correction rings slide along the contacting surface of the balancing chamber. When sliding, the normal component of the relative velocity is absent, which excludes the possibility of the appearance of impact pulses at the contact points. In addition, the possibility of separation of the compensating ring from the contacting surface of the balancing chamber is excluded, and the contact area increases, which reduces stresses in the material of the contacting parts

При использовании радиально-разнесенных балансировочных камер и установке в них корректирующих колец, масса которых уменьшается с увеличением радиуса, исключается возможность появления изгибающих моментов от сил инерции. При этом внутреннее компенсирующее кольцо должно быть более массивным, чем внешние кольца.When using radially spaced balancing chambers and installing corrective rings in them, the mass of which decreases with increasing radius, the possibility of bending moments from inertia forces is excluded. In this case, the inner compensating ring should be more massive than the outer rings.

Применение демпфирующей оболочки контактирующей поверхности балансировочной камеры способствует снижению уровни CJ чaйныx колебаний, а при заполнении полости балансировочной камеры жидкостью - уменьшает силы трения скольжения между контактирующими поверхностями, так как демпфирующая оболочка может быть выполнена из пористого материала.The use of the damping shell of the contacting surface of the balancing chamber helps to reduce the CJ level of random oscillations, and when filling the cavity of the balancing chamber with liquid, it reduces the sliding friction forces between the contacting surfaces, since the damping shell can be made of porous material.

Выполнение внутренней поверхности корректирующих колец в виде заостренной кольцевой кромки при минимальном радиальном зазоре с контактирующей поверхностью балансировочной камеры позволяет корректирующему кольцу отклоняться в осевом направлении и компен Ировать неуравновешенность в двух плоскостях. Технологические отверстия, необходимые для сбалансированности корректирующих колец на докритических частотах вращения ротора, способствуют также стабилизации уравновешенности и на закритических частотах за счет перераспределения массовых сил корректирующих колец.The implementation of the inner surface of the correction rings in the form of a pointed annular edge with a minimum radial clearance with the contacting surface of the balancing chamber allows the correction ring to deviate in the axial direction and compensate for imbalance in two planes. Technological holes necessary for balancing the corrective rings at subcritical rotor speeds also contribute to the stabilization of equilibrium at supercritical frequencies due to the redistribution of the mass forces of the corrective rings.

Балансировочные камеры с корректирукшцши кольцами можно объединить одним корпусом, который становится корректирущим диском в составе многодискового ротора, или выполнять функции типичного силового диска как однодискового ротора, так и ротора другой более сложной формы Расположение корректирующих дисков и их функциональная принадлежность в составе многодискового или монодискового ротора может определяться различными техническими решениями. Использование корректирующего диска, как механизма самоуравновешенности ротора, позволяет расширить технические возможности и практическую реализацию предлагаемого самобалансирующего устройства.Balancing chambers with corrective rings can be combined into one body, which becomes a correcting disk as part of a multi-disk rotor, or perform the functions of a typical power disk of both a single-disk rotor and a rotor of another more complex shape. The location of corrective disks and their functional accessory as part of a multi-disk or single-disk rotor can determined by various technical solutions. The use of a corrective disk as a mechanism of self-balancing of the rotor allows you to expand the technical capabilities and practical implementation of the proposed self-balancing device.

Заявляемая полезная модель пояснена рисунками. На фиг.1 показана принципиальная схема самобалансирующего устройства с одной балансировочной камерой; на фиг,2 - самобалансирующее устройство с радиально-разнесенными балансировочными камерами; на фиг.З - самобалансирующее устройство в виде силового диска ротора с использованием демпфирующей оболочки на контактирующей поверхности; на фиг,4 представлено сечение А-А по фиг,1; на фиг,5 - сечение Б-Б по фиг.З,The inventive utility model is illustrated by drawings. Figure 1 shows a schematic diagram of a self-balancing device with one balancing chamber; in Fig.2 - a self-balancing device with radially spaced balancing cameras; Fig. 3 - self-balancing device in the form of a rotor power disk using a damping shell on a contact surface; on Fig, 4 presents a section aa of Fig; 1; in Fig.5 - section BB in Fig.Z,

Самобалансирующее устройство содержит приводной вал I; силовой диск 2; корректирующие кольца 3 с технологическими отверстиями 4; балансировочную камеру 5 с корпусом б, контактирующей поверхностью 7 и демпфирующей оболочкой 8,The self-balancing device comprises a drive shaft I; power disk 2; correction rings 3 with technological holes 4; balancing chamber 5 with the housing b, the contacting surface 7 and the damping shell 8,

Полость балансировочной камеры 5 заполнена жидкой или консистентной средойThe cavity of the balancing chamber 5 is filled with a liquid or grease

Самобалансирующее устройство работает следующим образом.Self-balancing device operates as follows.

При вращении приводного вала I на закритических частотах корректи| щ1« е кольца 3, обладающие возможностью углового и частично линейного перемщения, под действием центробежных сил и моментов, приложенных к их центрам масс, поворачиваются к легкой стороне ротора.Центр масс системы приближается к центру ротора.When the drive shaft I rotates at supercritical correction frequencies | u1 e rings 3, with the possibility of angular and partially linear displacement, under the action of centrifugal forces and moments applied to their centers of mass, turn to the light side of the rotor. The center of mass of the system approaches the center of the rotor.

уменьшая дисбаланс системы. Относительно малый радиальный зазор между внутреноними поверхностями корректирующих колец 3 и контактирующей поверхностью V балансировочной камеры 5 способствует при наличии центробежных сил плотнол у прижатию корректирующих колец 3 к контактирующей поверхности 7 и исключает свободу их линейного перемещенияreducing system imbalance. The relatively small radial clearance between the inner surfaces of the correction rings 3 and the contacting surface V of the balancing chamber 5 contributes to the tightness of the pressing rings of the correction rings 3 against the contacting surface 7 in the presence of centrifugal forces and excludes the freedom of their linear movement

Использование радиально-разнесенных балансировочных камер 5 (фиг.2 и фиг,3), а также заостренных вцутренних поверхностей корректирующих колец 3 (фиг.З) с технологическими отверстиями способст ует повышению эффективности уравновешивания дисбаланса ротора, так как на закритических частотах вращения ротора корректирующие кольца 3 обладают большей возможностью и свободой угловых перемещений в радиально-разнесенных полостях. При этом демпфирующая оболнка 8 гасит вибрацию при случайных колебаниях контактирующих деталей.The use of radially spaced balancing chambers 5 (Fig. 2 and Fig. 3), as well as pointed inner surfaces of the correction rings 3 (Fig. 3) with technological holes, can improve the efficiency of balancing the rotor imbalance, since at the supercritical rotor frequencies of the rotor, the correction rings 3 have greater ability and freedom of angular movements in radially spaced cavities. In this case, the damping shell 8 dampens vibration during random vibrations of the contacting parts.

Самобалансирующее устройство, выполненное в ввде силового диска многодискового ротора, в процессе вращения приводного вала кроме автоматического уравновешивания дисбаланса системы, может выполнять функции силового диска, то есть передавать крутящий момент потребителям механической энергии.A self-balancing device made in the input of the power disk of a multi-disk rotor, in the process of rotation of the drive shaft, in addition to automatically balancing the imbalance of the system, can also perform the functions of a power disk, that is, transmit torque to consumers of mechanical energy.

ЗаявительApplicant

Проректор по наухшой работе /: 3 :i z- С.И.ФеоктистовVice-rector for dry work /: 3: i z- S.I. Feoktistov

Claims

1. Self-balancing device containing a mechanism for automatically balancing the imbalance, made in the form of corrective rings, the centers of which at subcritical speeds of rotation are aligned with the center of the drive shaft, freely hanging in the balancing chamber, which is mounted on the rotor drive shaft and filled with liquid, characterized in that the inner the radius of the corrective rings is commensurate with the outer radius of the contacting surface of the balancing chamber with the formation of a radial clearance that provides sliding correction rings along the contact surface of the balancing chamber.

2. The device according to p. 1, characterized in that the imbalance balancing mechanism is equipped with radially spaced balancing chambers.

3. The device according to p. 2, characterized in that the radially spaced balancing chambers are equipped with corrective rings, the mass of which decreases with increasing radius of the contacting surface.

4. The device according to p. 3, characterized in that the contacting surface of the balancing chamber is provided with a damping shell.

5. The device according to p. 4, characterized in that the contacting surface of the correction rings is made in the form of a pointed annular edge.

6. The device according to p. 5, characterized in that the corrective rings are equipped with technological holes.

7. The device according to p. 6, characterized in that the imbalance balancing mechanism is made in the form of a correction disk mounted on the drive shaft.

8. The device according to claim 7, characterized in that the correction disk is installed between the power disks and / or on both sides or on one side of the power disk.

9. The device according to p. 8, characterized in that the corrective disk is made in the form of a power disk.