RU2050485C1

RU2050485C1 - Damper

Info

Publication number: RU2050485C1
Application number: RU92003467/28A
Authority: RU
Inventors: Н.П. Глухов; А.В. Лихачев
Original assignee: Центральное конструкторское бюро машиностроения
Priority date: 1992-11-02
Filing date: 1992-11-02
Publication date: 1995-12-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: damper has stepped movable member supported by articulation in reservoir filled with liquid. Movable member is provided with bearing to give support for rotor and centering springs in its upper portion; lower portion of movable member is thickened forming dampening cylinder; center of rotation of articulation is located between ends of dampening cylinder. EFFECT: enhanced stability of dampening characteristics and enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к быстровращающимся в упругодемпферных опорах вертикальным роторам машин и приборов, например газовых центрифуг, в частности к демпфирующим опорам таких машин. The invention relates to vertical rotors of machines and devices, for example, gas centrifuges, which are rapidly rotating in elastic damper bearings, for example, to damping supports of such machines.

Известен демпфер газовой центрифуги [1] содержащий подвижный элемент с подшипником для опоры ротора, шарнирно опертый нижней частью в резервуаре, заполненном демпфирующей жидкостью, и удерживаемый в верхней части центрифугирующими пружинами. Простая в исполнении конструкция демпфера [1] позволяет осуществлять эффективное демпфирование низкочастотных колебаний ротора, однако распределение демпфирующих и массовых сил на подвижном элементе таково, что на шарнире возникают боковые усилия реакций. Это, в свою очередь, требует полного исключения боковых смещений в шарнире для обеспечения эффективности демпфирования и стабильности демпфирующих характеристик, поскольку даже небольшие боковые смещения в шарнире под действием больших боковых нагрузок при малых демпфирующих зазорах значительно искажают параметры демпфера. Known damper gas centrifuge [1] containing a movable element with a bearing for supporting the rotor, pivotally supported by the lower part in the tank filled with damping fluid, and held in the upper part by centrifuging springs. The simple design of the damper [1] allows efficient damping of the low-frequency oscillations of the rotor, however, the distribution of damping and mass forces on the movable element is such that lateral reaction forces occur on the hinge. This, in turn, requires the complete exclusion of lateral displacements in the hinge to ensure damping efficiency and stability of damping characteristics, since even small lateral displacements in the hinge under the influence of large lateral loads at small damping gaps significantly distort the damper parameters.

Известен демпфер быстровращающегося вертикального ротора [2] выполненный в виде подвижного элемента ступенчатой формы с закрепленным в верхней части подшипником для опоры ротора, в нижней утолщенной части образующего демпфирующий цилиндр, помещенный в полость с демпфирующей жидкостью, а в средней части шарнирно опертого на мембрану, проходящую по верхнему торцу демпфирующего цилиндра. Внутри демпфирующего цилиндра выполнена камера, в которой упруго установлен второй демпфирующий элемент. Known damper of a rapidly rotating vertical rotor [2] made in the form of a step-shaped movable element with a bearing fixed to the upper part for supporting the rotor, in the lower thickened part forming a damping cylinder, placed in a cavity with damping fluid, and in the middle part articulated on a membrane passing on the upper end of the damping cylinder. Inside the damping cylinder there is a chamber in which a second damping element is resiliently mounted.

Как известно, демпфер быстровращающегося в упругодемпферных опорах ротора должен обеспечивать подавление низкочастотных колебаний ротора при прохождении пусковых частот и низкочастотных, и высокочастотных прецессионных и нутационных колебаний ротора на рабочей скорости вращения. Если для подавления низкочастотных колебаний ротора требуется оптимальное сочетание упругих и демпфирующих сил из-за слабой зависимости оптимальных параметров от массы демпфирующего элемента, приведенной к подшипнику опоры, то для гашения высокочастотной неустойчивости требуется максимальное уменьшение приведенной массы демпфирующего элемента. Для расширения частотного диапазона эффективного демпфирования в конструкции демпфера [2] предусмотрено введение второго подвижного элемента, что усложняет конструкцию. As is known, the damper of a rotor fast-rotating in the elastic damper bearings must suppress the low-frequency oscillations of the rotor when passing the starting frequencies and low-frequency and high-frequency precession and nutation oscillations of the rotor at the operating rotation speed. If in order to suppress the low-frequency oscillations of the rotor, an optimal combination of elastic and damping forces is required due to the weak dependence of the optimal parameters on the mass of the damping element reduced to the bearing of the support, to suppress high-frequency instability, a maximum reduction in the reduced mass of the damping element is required. To expand the frequency range of effective damping in the design of the damper [2], the introduction of a second movable element is provided, which complicates the design.

Изобретение направлено на повышение стабильности демпфирующих характеристик при упрощении конструкции демпфера с расширенным частотным диапазоном эффективного демпфирования с одним демпфирующим элементом и одной упругой связью. The invention is aimed at improving the stability of damping characteristics while simplifying the design of the damper with an extended frequency range of effective damping with one damping element and one elastic coupling.

Сущность изобретения состоит в том, что в демпфере, содержащем подвижный элемент ступенчатой формы с шарнирной опорой, нижняя утолщенная часть которого образует демпфирующий цилиндр, расположенный в резервуаре, заполненном демпфирующей жидкостью, с подшипником для опоры ротора и центрирующими пружинами верхней части, шарнирная опора расположена между торцами демпфирующего цилиндра. The essence of the invention lies in the fact that in the damper containing a step-shaped movable element with a hinge support, the lower thickened part of which forms a damping cylinder located in a tank filled with damping fluid, with a bearing for supporting the rotor and centering springs of the upper part, the hinge bearing is located between the ends of the damping cylinder.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично изображен вертикальный разрез ротора с демпфером. The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows a vertical section of a rotor with a damper.

Ротор 1 с упругой иглой 2 опирается на подпятник подшипника 3 опоры, установленный в верхней части 4 подвижного элемента ступенчатой формы, нижняя утолщенная часть которого образует демпфирующий цилиндр 5 и установлена на шарнире 6 в резервуаре 7 с демпфирующей жидкостью в корпусе 8. Подвижный элемент удерживается в вертикальном положении центрирующими пружинами 9. Шарнирная опора 6 расположена между верхним 10 и нижним 11 торцами демпфирующего цилиндра 5. The rotor 1 with an elastic needle 2 rests on the thrust bearing 3 of the bearings mounted in the upper part 4 of the step-shaped movable element, the lower thickened part of which forms a damping cylinder 5 and is mounted on a hinge 6 in the tank 7 with damping fluid in the housing 8. The movable element is held in vertical position by the centering springs 9. The hinge support 6 is located between the upper 10 and lower 11 ends of the damping cylinder 5.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При приведении ротора 1 во вращение его низкочастотные колебания, например колебания при разгоне от неуравновешенности ротора, и высокочастотные колебания на рабочей скорости вращения передаются через упругую иглу 2 и подпятник подшипника 3 на верхнюю часть подвижного элемента 4, в результате чего подвижный элемент перемещается в резервуаре 7, качаясь на шарнире 6. При таких движениях подвижного элемента возникают упругая восстанавливающая сила при деформации центрирующих пружин 9 и демпфирующие силы при перемещении демпфирующей жидкости главным образом в зазоре между демпфирующим цилиндром 5 и корпусом 8. Для получения таких же оптимальных, приведенных к подпятнику 3 демпфирующих характеристик, как и в известной конструкции [2] при сохранении величины демпфирующего зазора между цилиндром 5 и корпусом 8 следует несколько увеличить высоту демпфирующего цилиндра, однако результирующая массовых сил, приведенная к подпятнику 3, уменьшится. Причем, если выбрать положение шарнира 6 между верхним торцом 10 и нижним торцом 11 демпфирующего цилиндра 5 таким, при котором боковые силы, приложенные к верхней части подвижного элемента (выше шарнира 6), уравновешивают боковые силы, приложенные к нижней части подвижного элемента (ниже шарнира 6), то боковая реакция в шарнире 6 становится минимальной и шарнир 6 испытывает только вертикальную нагрузку от ротора 1. The operation of the device is as follows. When the rotor 1 is brought into rotation, its low-frequency oscillations, for example, oscillations during acceleration from rotor imbalance, and high-frequency oscillations at the working rotation speed are transmitted through the elastic needle 2 and the bearing 3 of the bearing 3 to the upper part of the movable element 4, as a result of which the movable element moves in the tank 7 swinging on the hinge 6. With such movements of the movable element, an elastic restoring force occurs when the centering springs 9 deform and damping forces when the damping fluid moves and mainly in the gap between the damping cylinder 5 and the casing 8. To obtain the same damping characteristics brought to the thrust bearing 3 as in the known design [2], while maintaining the damping gap between the cylinder 5 and the casing 8, the height of the damping cylinder, however, the resulting mass forces, reduced to the thrust bearing 3, will decrease. Moreover, if you select the position of the hinge 6 between the upper end 10 and the lower end 11 of the damping cylinder 5 such that the lateral forces applied to the upper part of the movable element (above the hinge 6) balance the lateral forces applied to the lower part of the movable element (below the hinge 6), then the lateral reaction in the hinge 6 becomes minimal and the hinge 6 experiences only a vertical load from the rotor 1.

В результате этого параметры демпфера становятся независимыми от условий взаимодействия в шарнире 6, что повышает стабильность демпфирующих характеристик демпфера и надежность его работы, а снижение приведенной к подпятнику 3 массы демпфера позволяет эффективно гасить высокочастотные колебания ротора 1 при сохранении демпфирующих и жесткостных характеристик демпфера, оптимальных для подавления низкочастотных колебаний ротора 1. As a result of this, the parameters of the damper become independent of the interaction conditions in the hinge 6, which increases the stability of the damping characteristics of the damper and its reliability, and the reduction of the mass of the damper brought to the thrust plate 3 allows you to effectively dampen the high-frequency vibrations of the rotor 1 while maintaining the damping and stiffness characteristics of the damper, optimal suppression of low-frequency oscillations of the rotor 1.

Claims

DAMPER containing a step-shaped movable element pivotally supported in a liquid tank with a bearing for supporting the rotor and centering springs in the upper part, the lower thickened part of which forms a damping cylinder, characterized in that the center of rotation of the hinge is located between the ends of the damping cylinder.