RU2179666C2

RU2179666C2 - Hydrodynamic damper

Info

Publication number: RU2179666C2
Application number: RU2000102428A
Authority: RU
Inventors: В.Б. Балякин
Original assignee: Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П. Королева
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2002-02-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: invention relates to devices designed for damping vibrations of rotors and it can be used in designing of damping devices for supports of rotors of turbomachines. Proposed hydrodynamic damper has stator bushing with oil holes. Stator bushing has vibrator bushing fitted-in with damping clearance and rings sealing damping clearance. Stator bushing is thin-walled, with two cylindrical belts over outer diameter of height not less than size of damping clearance by which it is installed in support housing. EFFECT: improved efficiency of damper in service owing to provision of linearity of dynamic characteristics (rigidity and damping) over entire operating range of damper. 2 dwg

Description

Изобретение относится к средствам для гашения колебаний роторов и может быть использовано как демпфирующее устройство опор роторов турбомашин. The invention relates to means for damping oscillations of rotors and can be used as a damping device for the supports of rotors of turbomachines.

Известен демпфер опор роторов (а. с. 1236222, F 16 F 7/00, БИ 21, 86), содержащий втулку статора с каналами для подачи смазки, расположенную в ней с зазором втулку вибратора, шариковые клапанные устройства и уплотнительные кольца. Known damper rotor bearings (a.s. 1236222, F 16 F 7/00, BI 21, 86) comprising a stator sleeve with channels for supplying lubricant, a vibrator sleeve located therein, ball valve devices and o-rings.

Недостатком этого демпфера являются нелинейные характеристики жесткости и демпфирования при амплитудах колебания втулки вибратора более чем 0,4 величины демпфирующего зазора, что может вызвать срывные режимы работы роторной системы, заключающиеся в расширении зон резонансных колебаний с повышенными уровнями вибрации. The disadvantage of this damper is the nonlinear characteristics of stiffness and damping with oscillation amplitudes of the vibrator sleeve of more than 0.4 damping gap values, which can cause disruptive operation of the rotor system, which consists in expanding the zones of resonant vibrations with increased levels of vibration.

Известен также гидродинамический демпфер опор роторов а. с. 1567815, (F 16 F 7/00, БИ 20, 90), содержащий втулку статора с каналами для подачи смазки, расположенную в ней с зазором втулку вибратора, уплотнительные кольца и размещенную в зазоре втулку из упругодемпфирующего материала с эластичной оболочкой, охватывающей с натягом втулку вибратора и толщина которой меньше величины зазора. Also known is the hydrodynamic damper of the rotor bearings a. from. 1567815, (F 16 F 7/00, BI 20, 90), comprising a stator sleeve with channels for supplying lubricant, a vibrator sleeve located in it with a gap, o-rings and a sleeve of elastic-damping material with an elastic sheath placed in the gap, covering with an interference fit the vibrator sleeve and the thickness of which is less than the gap.

Недостатком этого демпфера является низкая технологичность, заключающаяся в сложности изготовления втулки из упругодемпфирующего материала с эластичным покрытием с заданными упругодемпфирующими характеристиками. The disadvantage of this damper is its low manufacturability, which consists in the complexity of manufacturing the sleeve from an elastic damping material with an elastic coating with predetermined elastic damping characteristics.

В основу изобретения поставлена задача повысить эффективность демпфера в работе за счет обеспечения линейности его динамических характеристик (жесткости и демпфирования) во всем рабочем диапазоне, что исключает срывные режимы работы роторной системы, заключающиеся в расширении зон резонансных колебаний с повышенными уровнями вибрации и повышении технологичности изготовления демпфера. The basis of the invention is the task of increasing the efficiency of the damper in operation by ensuring the linearity of its dynamic characteristics (stiffness and damping) in the entire operating range, which eliminates the disruptive modes of the rotor system, which consists in expanding the zones of resonant vibrations with increased levels of vibration and increasing the manufacturability of the damper .

Данная задача решается за счет того, что в гидродинамическом демпфере, содержащем втулку статора с отверстиями для подачи смазки, установленную в нее с демпфирующим зазором втулку вибратора и расположенные в ней кольца, уплотняющие демпфирующий зазор, отличающуюся тем, что втулка статора выполнена тонкостенной (1...3 мм) с двумя цилиндрическими поясками по наружному диаметру высотой не менее величины демпфирующего зазора, по которым она установлена в корпус опоры. This problem is solved due to the fact that in the hydrodynamic damper containing the stator sleeve with holes for supplying lubricant, the vibrator sleeve installed in it with a damping gap and the rings located in it, sealing the damping gap, characterized in that the stator sleeve is thin-walled (1. ..3 mm) with two cylindrical belts with an outer diameter not less than the size of the damping gap along which it is installed in the support housing.

На фиг. 1 показан продольный разрез гидродинамического демпфера, а на фиг.2 - амплитудно-частотная характеристика ротора на демпферах с нелинейным и линейным демпфированием. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a hydrodynamic damper, and FIG. 2 shows the amplitude-frequency characteristic of the rotor on dampers with non-linear and linear damping.

Гидродинамический демпфер содержит напрессованную на подшипник качения 1 втулку вибратора 2, установленную с демпфирующим зазором δ, уплотненным по торцам металлическими разрезными кольцами 3, в тонкостенную втулку статора 4 с отверстиями 5 для подачи смазки в демпфирующий зазор, и с двумя цилиндрическими поясками 6 по наружному диаметру высотой не менее величины демпфирующего зазора δ, по которым она установлена в корпус опоры 7. От вращения втулка вибратора фиксируется штифтом 8, установленным с натягом в корпус опоры, а во втулку вибратора с зазором, превышающим демпфирующий зазор δ, что позволяет втулке вибратора совершать прецессионное движение. The hydrodynamic damper contains a vibrator sleeve 2 pressed onto a rolling bearing 1, mounted with a damping gap δ, sealed at the ends by metal split rings 3, into a thin-walled stator sleeve 4 with holes 5 for supplying lubricant to the damping gap, and with two cylindrical belts 6 along the outer diameter not less than the height of the damping gap δ, by which it is installed in the body of the support 7. From rotation, the vibrator sleeve is fixed with a pin 8, which is installed with an interference fit in the body of the support, and in the sleeve vibrato and a gap greater than the damping gap δ, which allows the vibrator to perform a precessional motion of the sleeve.

Гидродинамический демпфер работает следующим образом. Hydrodynamic damper works as follows.

При колебаниях ротора смазка в демпфирующем зазоре выдавливается в окружном направлении. За счет сил вязкого трения между слоями жидкости происходит рассеяние энергии колебаний ротора и снижение уровня вибрации. Обычно гидродинамический демпфер имеет линейные характеристики (жесткости и демпфирования) при малых амплитудах колебаний втулки вибратора (менее 0,4δ) и нелинейные - при больших (больше 0,4δ), что может привести при дисбалансах больше критического к срывным режимам работы роторной системы, заключающейся в расширении зон резонансных колебаний с повышенными уровнями вибрации (см. фиг.2). When the rotor vibrates, the grease in the damping gap is squeezed out in the circumferential direction. Due to the viscous friction forces between the fluid layers, the energy of rotor vibrations is dissipated and the vibration level decreases. Typically, the hydrodynamic damper has linear characteristics (stiffness and damping) at small vibration amplitudes of the vibrator sleeve (less than 0.4δ) and nonlinear at large (more than 0.4δ), which can lead to disruption of the rotor system, which in the expansion of the zones of resonant vibrations with increased levels of vibration (see figure 2).

Под действием давления жидкости в демпферном зазоре при больших амплитудах колебаний (более 0,4δ) тонкостенная втулка статора толщиной 1..3 мм будет деформироваться, увеличивая демпфирующий зазор. Нижняя граница толщины втулки статора 4 выбирается из условий прочности и долговечности конструкции, а верхняя граница - из условий достаточности деформаций реальных конструкций демпферов. Расстояние между цилиндрическими поясками 6 можно подобрать таким образом, что ее деформация при увеличении амплитуды колебаний втулки вибратора 2 будет обеспечивать относительную (по отношению к величине δ) амплитуду колебаний менее 0,4 и, следовательно, линейные характеристики демпфера во всем рабочем диапазоне. Under the action of fluid pressure in the damper gap at large amplitudes of oscillations (more than 0.4δ), the thin-walled stator sleeve 1..3 mm thick will deform, increasing the damping gap. The lower boundary of the thickness of the stator sleeve 4 is selected from the conditions of strength and durability of the structure, and the upper boundary is from the conditions of sufficiency of deformations of the actual structures of the dampers. The distance between the cylindrical belts 6 can be selected in such a way that its deformation with an increase in the amplitude of vibrations of the sleeve of the vibrator 2 will provide a relative (with respect to δ) vibration amplitude of less than 0.4 and, therefore, linear characteristics of the damper in the entire operating range.

Таким образом, применение тонкостенной втулки статора с двумя цилиндрическими поясками на наружном диаметре высотой больше демпфирующего зазора обеспечивает плавное изменение зазора в зависимости от нагрузки и линейные характеристики демпфера во всем рабочем диапазоне. Thus, the use of a thin-walled stator sleeve with two cylindrical belts on an outer diameter higher than the damping gap provides a smooth change in the gap depending on the load and linear characteristics of the damper in the entire operating range.

Claims

Hydrodynamic damper containing a stator sleeve with holes for supplying lubricant, a vibrator sleeve installed in it with a damping gap and rings located therein, sealing a damping gap, characterized in that the stator sleeve is thin-walled with two cylindrical belts with an outer diameter of at least a height of damping the gap by which it is installed in the support housing.