RU2020311C1

RU2020311C1 - Damper

Info

Publication number: RU2020311C1
Authority: RU
Inventors: И.Д. Эскин; Ю.Н. Проничев
Original assignee: Самарский государственный аэрокосмический университет
Priority date: 1991-05-20
Filing date: 1991-05-20
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: damper has case, vibrator made of two bushings having [- shaped cross-section and provided with trapezium hollows in their shelves, stator having H-shaped cross-section whose shelves are provided with trapezium projections one opposite to another which are answered to the hollows of the vibrator and flexibly hysteresis member made of two multilayer blocks each of each is assembled with two belts provided with outer projections, two groups of corrugated belts interposed between them and central group of smooth belts pressed out in assembling condition and fit with interference in ring spaces which are formed with projections of stator and vibrator and cannot slide over contact surfaces of the stator. The hollows of top self of the stator are dummy so that the shelf has continuous outer cylindric surface. There is a working gap between top shelf of the stator and case that is filled with oil. Sealing rings are set on each bushing of the vibrator for axial movements. Rubber sealing spacers are fit in ring grooves of the sealing rings with interference over faces of the bushings of the vibrator. Additional rubber sealing spacers are fit into ring grooves provided with the bushings of the vibrator with interference over faces of outer ring of the bearing.. EFFECT: improved design. 2 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к авиадвигателестроению и предназначено для гашения колебаний турбомашин. The invention relates to aircraft engine manufacturing and is intended to damp vibrations of turbomachines.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей устройства. The aim of the invention is to expand the operational capabilities of the device.

На фиг.1 изображен демпфер, продольный разрез; на фиг.2 - демпфер, вид справа; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - вид пакета до сборки в демпфер; на фиг.5 - вариант демпфера для жесткого ротора; на фиг.6 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.7 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.8 - вид по стрелке Г на фиг. 1; на фиг.9 - разрез Д-Д на фиг.1; на фиг.10 - вид по стрелке Е на фиг.1. Figure 1 shows a damper, a longitudinal section; figure 2 - damper, right side view; figure 3 is a section aa in figure 2; figure 4 is a view of the package before assembly in the damper; figure 5 is a variant of a damper for a rigid rotor; figure 6 is a section bB in figure 2; figure 7 - section bb in figure 1; on Fig - view along arrow G in Fig. 1; figure 9 is a section DD in figure 1; figure 10 is a view along arrow E in figure 1.

Демпфер комбинированного трения содержит (фиг.1, 2, 3) устанавливаемый с натягом в опору 1 корпус 2, размещенные в нем вибратор 3 и статор 4. Вибратор 3 выполнен в виде двух втулок, имеющих в поперечном сечении вид швеллера, на полках втулок выполнены трапецеидальные выступы 5. Причем на внутренних полках вибратора 3 впадины, образующие выступы 5, сделаны несквозными, благодаря чему имеется цилиндрическая поверхность, по которой вибратор с натягом насаживается на наружное кольцо подшипника 6. The combined friction damper contains (Figs. 1, 2, 3) a body 2 mounted with an interference fit in the support 1, a vibrator 3 and a stator 4 located therein. The vibrator 3 is made in the form of two bushings having a cross-sectional view of a channel, on the shelves of the bushings trapezoidal protrusions 5. Moreover, on the inner shelves of the vibrator 3, the depressions forming the protrusions 5 are made through, so that there is a cylindrical surface along which the vibrator is tightened onto the outer ring of the bearing 6.

Статор 4 демпфера в поперечном сечении имеет вид двутавра, на полках которого сделаны трапецеидальные выступы 7, ответные впадинам полок вибратора 3, причем пазы верхней полки статора 4 выполнены несквозными таким образом, что полка имеет сплошную наружную цилиндрическую поверхность. Упругогистерезисный элемент демпфера выполнен в виде двух пакетов 8, набранных из трех групп лент. В центре каждого пакета расположены гладкие ленты 9 (фиг. 4), по обе стороны от которых расположены две группы гофрированных лент 10, снаружи с обеих сторон пакета поставлено по ленте 11 с наружными выступами 12, причем вершины гофров опираются на ленты 11 в местах выступов 12, в их среднем сечении, и на гладкие ленты 9 в середине пролетов между выступами. Стыки лент равномерно разведены по окружности и находятся в местах выступов. The cross section of the stator 4 of the damper is in the form of an I-beam, on the shelves of which trapezoidal protrusions 7 are made, corresponding to the hollows of the shelves of the vibrator 3, and the grooves of the upper shelf of the stator 4 are made through so that the shelf has a continuous outer cylindrical surface. The elastic hysteresis damper element is made in the form of two packets 8, recruited from three groups of tapes. In the center of each package there are smooth ribbons 9 (Fig. 4), on both sides of which there are two groups of corrugated ribbons 10, on the outside on both sides of the packet there is a ribbon 11 with external protrusions 12, and the corrugation peaks rest on the ribbons 11 in places of the protrusions 12, in their middle section, and on smooth tapes 9 in the middle of the spans between the protrusions. The joints of the tapes are evenly spaced around the circumference and are located in places of protrusions.

Пакеты перед сборкой в демпфер полностью выжимаются последовательно пролет за пролетом. Этим достигается одинаковая жесткость пролетов демпфера. Выжатые пакеты 8 вставляются в кольцевые зазоры втулок вибратора 3 таким образом, что середины выступов лент 11 совпадают с серединами выступов 5 вибратора 3. Втулки вибратора со вставленными в них пакетами собираются затем со статором 4 с натягом по выступам статора, обеспечивающим отсутствие проскальзывания пакетов в статоре при деформациях демпфера. Packages before assembly in the damper are completely squeezed sequentially, span after span. This achieves the same stiffness of the damper spans. Squeezed packets 8 are inserted into the annular gaps of the bushings of the vibrator 3 so that the midpoints of the protrusions of the tapes 11 coincide with the midpoints of the protrusions 5 of the vibrator 3. The vibrator bushings with the packets inserted into them are then assembled with the stator 4 with an interference fit over the protrusions of the stator, ensuring that the packets do not slip in the stator with deformation of the damper.

Для гарантии отсутствия проскальзывания служит шпонка 13 (фиг.3), в которой сделаны сквозные отверстия 14 для протока масла. Сборка вибратора 3 с наружным кольцом подшипника 6 может быть произведена до сборки статора, причем суммарная величина боковых зазоров между статором и наружным кольцом составляет 0,3-0,5 мм для предотвращения прижогов беговой дорожки подшипника. To ensure the absence of slipping, a key 13 (Fig. 3) is used, in which through holes 14 are made for the oil flow. The assembly of the vibrator 3 with the outer ring of the bearing 6 can be done before the stator is assembled, and the total size of the side gaps between the stator and the outer ring is 0.3-0.5 mm to prevent burns on the treadmill of the bearing.

Между статором 4 и внутренней полкой вибратора 3 имеется зазор 15 (фиг. 2, 3), ограничивающий смещение в демпфере сухого трения, поэтому он выполнен меньшим по величине, чем зазор 16 между наружной поверхностью выступов втулок вибратора 3 и внутренней поверхностью ответных впадин наружной полки статора 4. Between the stator 4 and the inner shelf of the vibrator 3 there is a gap 15 (Fig. 2, 3), which limits the displacement in the dry friction damper, therefore it is made smaller in size than the gap 16 between the outer surface of the protrusions of the bushings of the vibrator 3 and the inner surface of the counter cavities of the outer shelf stator 4.

На каждую втулку вибратора с центровкой по ней с торцов с возможностью подвижки в осевом направлении надеты уплотнительные кольца 17, 18, в кольцевые канавки которых вставлены резиновые уплотнительные прокладки 19. Конструкция собрана в корпус 2 таким образом, что между статором 4 и корпусом 2 демпфера имеется рабочий зазор 20. O-rings 17, 18 are mounted on each vibrator hub centered on it from the ends with the possibility of axial movement, with rubber sealing gaskets 19 inserted into the ring grooves of the latter. The structure is assembled into the housing 2 in such a way that there is a damper between the stator 4 and the damper housing 2 working clearance 20.

Для жестких роторов с целью недопущения срывных режимов на наружной поверхности верхней полки статора 4 по ее краям выполнены выступы 21 (фиг. 5), таким образом, что величина зазора между наружной поверхностью выступов и корпусом составляет 0,6-0,7 величины рабочего зазора гидродинамического демпфера. Уплотнительные кольца 17 и 18 поджимаются к торцам корпуса 2 и форсуночного кольца 22 давлением от резиновых уплотнительных прокладок 19 и давлением масла в замкнутой кольцевой области, образованной зазорами 15, 16 и радиальными каналами 23, сделанными в стенке 24 статора 4. For rigid rotors in order to prevent stall conditions on the outer surface of the upper stator flange 4, protrusions 21 are made along its edges (Fig. 5), so that the gap between the outer surface of the protrusions and the housing is 0.6-0.7 of the working gap hydrodynamic damper. O-rings 17 and 18 are pressed against the ends of the housing 2 and the nozzle ring 22 by pressure from the rubber gaskets 19 and the oil pressure in the closed annular region formed by the gaps 15, 16 and radial channels 23 made in the wall 24 of the stator 4.

Уплотнение торцов рабочего зазора 20 организует длинный гидравлический демпфер со сдавливаемой пленкой, последовательно включенный с пластинчатым демпфером сухого трения. В кольцевые канавки во втулках вибратора 3 вставлены резиновые уплотнительные прокладки 25 с натягом по торцам наружного кольца подшипника, благодаря чему организуется длинный гидродинамический демпфер с рабочей областью, образованной зазорами 15, 16 и каналами 23, работающий параллельно с демпфером сухого трения. Демпфер вместе с уплотнительным кольцом 18 фиксируется шпонкой 26 (фиг.1, 9, 10), одним концом запрессованной в форсуночное кольцо 22, а другим входящей в шпоночный паз, выполненный с зазором 27 по периметру шпонки, большим по величине суммы величин зазоров 15 и 20. Уплотнительное кольцо 17 фиксируется от проворота фиксатором 28 (фиг.1, 8). Масло в рабочий зазор 20 попадает через кольцевую канавку 29, питающее отверстие 30 в корпусе 2 демпфера и питающую канавку 31 в опоре 1 ротора, для стока масла из рабочих зазоров демпфера во втулках вибратора предусмотрены сквозные каналы 32 (фиг.6). Масло для смазки подшипника подается тремя форсунками 33, выполненными за одно целое с форсуночным кольцом 22. Корпус 2 демпфера вместе с форсуночным кольцом 22 крепится к опоре 1 с помощью шпилек 34, контровочных шайб 35 и гаек 36. The sealing of the ends of the working gap 20 organizes a long hydraulic damper with a compressible film, connected in series with a plate damper of dry friction. Rubber sealing gaskets 25 are inserted into the annular grooves in the bushings of the vibrator 3 with an interference fit on the ends of the outer ring of the bearing, thereby organizing a long hydrodynamic damper with a working area formed by the gaps 15, 16 and channels 23, working in parallel with the dry friction damper. The damper together with the o-ring 18 is fixed with a key 26 (Figs. 1, 9, 10), one end pressed into the nozzle ring 22, and the other included in the keyway, made with a gap 27 around the perimeter of the key, larger in magnitude of the sum of the gaps 15 and 20. The sealing ring 17 is fixed from rotation by the latch 28 (Fig.1, 8). Oil enters the working gap 20 through the annular groove 29, the supply hole 30 in the damper body 2 and the supply groove 31 in the rotor support 1, through channels 32 are provided for oil drain from the working gaps of the damper in the vibrator bushings (Fig. 6). Oil for lubricating the bearing is supplied by three nozzles 33, made in one piece with the nozzle ring 22. The damper housing 2 together with the nozzle ring 22 is attached to the support 1 using the studs 34, lock washers 35 and nuts 36.

Демпфер комбинированного трения работает следующим образом. На рабочих режимах при небольших дисбалансах, когда динамическая сила, действующая на опору ротора, не может преодолеть действие сил сухого трения на выступах вибратора 3, демпфер сухого трения выключен из работы и как жесткое тело вместе с ротором прецессирует в рабочем зазоре 20 гидродинамического демпфера. Так как торцы рабочего зазора уплотнены, гидродинамический демпфер работает здесь как длинный демпфер со сдавливаемой пленкой, обеспечивая нормальную работу двигателя на рабочих режимах. Damper combined friction works as follows. In operating conditions with small imbalances, when the dynamic force acting on the rotor support cannot overcome the effect of dry friction forces on the protrusions of the vibrator 3, the dry friction damper is turned off and, like a rigid body, rotates along with the rotor in the working gap 20 of the hydrodynamic damper. Since the ends of the working gap are sealed, the hydrodynamic damper works here as a long damper with a compressible film, ensuring the normal operation of the engine in operating conditions.

В экстремальной ситуации с ростом амплитуды смещения ротора в опоре при некоторой величине смещения сила, действующая со стороны ротора на опору, преодолеет силы трения на выступах вибратора 3 и демпфер сухого трения, включается в работу последовательно с длинным гидродинамическим демпфером. Энергия колебаний будет рассеиваться в демпфере сухого трения в основном за счет проскальзывания с трением лент пакетов 8 при их деформации. Одновременно с демпфером сухого трения в работу включается еще один гидродинамический демпфер, энергия колебаний в котором будет рассеиваться за счет продавливания масла по каналам, образованным зазорами 15, 16 и радиальными каналами 23. Совместная работа двух демпферов исключает касание валов двигателя в экстремальной ситуации. In an extreme situation, with an increase in the amplitude of the displacement of the rotor in the support at a certain amount of displacement, the force acting from the side of the rotor on the support will overcome the friction forces on the protrusions of the vibrator 3 and the dry friction damper, is switched on in series with a long hydrodynamic damper. The vibrational energy will be dissipated in the dry friction damper mainly due to slippage with friction of the tapes of the packets 8 during their deformation. Simultaneously with the dry friction damper, another hydrodynamic damper is included in the work, the vibration energy in which will be dissipated by forcing the oil through the channels formed by the gaps 15, 16 and radial channels 23. The joint operation of the two dampers eliminates the contact of the motor shafts in an extreme situation.

Демпфер эффективно работает во всем диапазоне рабочих частот и дисбалансов. Постановка демпфера в опоры роторов исключает касание валов двигателя в экстремальных ситуациях. The damper works effectively in the entire range of operating frequencies and imbalances. The installation of the damper in the support of the rotors eliminates the contact of the motor shafts in extreme situations.

Claims

1. COMBINED FRICTION DAMPER OF ROTOR SUPPORTS, comprising a housing that is fitted with an interference fit into a support, a vibrator with shelves having trapezoidal cavities, a stator with shelves having trapezoidal protrusions, corresponding to the hollows of the vibrator and forming annular cavity cavities with the protrusions, made in the form of two compressed multilayer bags, each of two tapes with external protrusions located between them, two groups of corrugated tapes and the central group of hl adhesive tapes inserted with an interference fit into the annular cavities without the possibility of slipping on the contact surfaces of the stator, characterized in that, in order to expand operational capabilities, the stator is made in the form of an I-beam in diametric section, the trapezoidal protrusions on the shelves of which are made one against the other, the vibrator - in in the form of two channels of a sleeve with annular grooves having a diametrical cross section, the depressions of the upper stator flange are made through so that the flange has a continuous outer cylindrical surface void, an oil-filled working gap is formed by the upper stator shelf and the housing, the damper is equipped with vibrator rings mounted on each vibrator sleeve and centered on it with ring grooves placed in the latter rubber gaskets with an interference fit on the ends of the vibrator bushings and additional rubber sealing gaskets located in the annular grooves of the vibrator bushings, fitted with an interference fit on the ends of the outer ring rotor bearing.

2. The damper according to claim 1, characterized in that, in order to increase reliability for rigid rotors, protrusions are made on the outer surface of the upper stator shelf at its edges, the outer surface of which and the housing have a gap of 0.6 - 0.7 working clearance.