RU2244277C1

RU2244277C1 - Device for balancing rotors

Info

Publication number: RU2244277C1
Application number: RU2003111534/28A
Authority: RU
Inventors: В.М. Козин (RU); В.М. Козин
Original assignee: Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2005-01-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: device has balancing mass which can move with respect to the rotor and locked. The balancing mass is made of a massive ring.

EFFECT: enhanced reliability.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для уравновешивания вращающихся элементов машин и механизмов.The invention relates to mechanical engineering and can be used to balance the rotating elements of machines and mechanisms.

Известно устройство для балансировки роторов (1. В.М.Козин, Г.Д.Шекун. Патент РФ и RU 2189021 С1, 10.09.2002), содержащее устанавливаемую на подшипниковых опорах балансировочную камеру, заполненную отвердевающей жидкостью, при этом балансировочную камеру выполняют в виде полого цилиндра, расположенного внутри ротора. В гнездах подшипниковых опор устанавливают пьезоэлементы, которые посредством токопроводов замыкаются на электронагревательную спираль, расположенную на внутренних стенках балансировочной камеры, а в качестве отвердевающего материала используют легкоплавкие вещества, обладающие способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние. Отвердевающий материал выполняет функцию уравновешивающей массы, а балансировочную камеру заполняют отвердевающим материалом частично.A device for balancing rotors is known (1. V.M. Kozin, G.D.Shekun. Patent of the Russian Federation and RU 2189021 C1, 09/10/2002), comprising a balancing chamber mounted on bearing bearings filled with hardening liquid, while the balancing chamber is carried out in in the form of a hollow cylinder located inside the rotor. Piezoelectric elements are installed in the nests of the bearing bearings, which are closed by current conductors to an electric heating coil located on the inner walls of the balancing chamber, and fusible substances with the ability to repeatedly change their state of aggregation are used as hardening material. The hardening material functions as a balancing mass, and the balancing chamber is partially filled with the hardening material.

Недостатками решения являются сложность и ненадежность устройства в эксплуатации.The disadvantages of the solution are the complexity and unreliability of the device in operation.

Задача заявляемого изобретения состоит в упрощении конструкции балансировочного устройства.The task of the invention is to simplify the design of the balancing device.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в повышении надежности устройства при его использовании на различных режимах эксплуатации ротативных систем.The technical result achieved by solving the problem is to increase the reliability of the device when it is used in various operating modes of rotational systems.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.The essential features characterizing the invention.

Ограничительные признаки:Restrictive signs:

Устройство для балансировки роторов, содержащее уравновешивающую массу, способную перемещаться относительно вала ротора и занимать относительно нее оптимальное положение и фиксироваться в этом положении.A device for balancing rotors, containing a balancing mass that can move relative to the rotor shaft and occupy an optimal position relative to it and be fixed in this position.

Отличительные признаки:Features:

В качестве уравновешивающей массы используют массивное кольцо, внутри которого располагают вал ротора, кольцо крепят к валу ротора при помощи пружин, размещенных внутри герметичной камеры, которую заполняют отвердевающим материалом, способным неоднократно изменять свое агрегатное состояние.As a balancing mass, a massive ring is used, inside which the rotor shaft is located, the ring is attached to the rotor shaft using springs placed inside a sealed chamber, which is filled with a hardening material capable of repeatedly changing its state of aggregation.

Известно (2. Шекун Г.Д. Патент РФ №2118805), что вещество в жидкотекучем состоянии и частично заполняющее балансировочную камеру при закритической частоте вращения ротора под действием инерционных сил перетекает в наиболее удаленную от оси вращения полость камеры, занимая такое угловое и радиальное положение, которое пространственно противоположно неуравновешенной (избыточной) массе, т.е. “тяжелой” части ротативной системы. Таким образом, обладая свойством начальной текучести, вещество (уравновешивающая масса) концентрируется на стороне “легкой” части ротативной системы. Использование этого эффекта может существенно снизить градиент противоположно направленных динамических сил.It is known (2. Shekun GD RF Patent No. 2118805) that a substance in a fluid state and partially filling the balancing chamber at a supercritical rotor speed under the action of inertial forces flows into the chamber cavity farthest from the axis of rotation, occupying such an angular and radial position , which is spatially opposite to the unbalanced (excess) mass, i.e. The “heavy” part of the rotational system. Thus, having the property of initial fluidity, the substance (balancing mass) is concentrated on the side of the “light” part of the rotational system. Using this effect can significantly reduce the gradient of oppositely directed dynamic forces.

Очевидно, что если твердой уравновешивающей массе придать аналогичные свойства, т.е. способность занимать такое же угловое и радиальное положение, которое пространственно противоположны неуравновешанной (избыточной) массе ротативной системы и фиксироваться в этом положении, то процесс балансировки с использованием твердой уравновешивающей массы будет идентичен процессу балансировки ротора и с использованием вещества в жидкотекучем состоянии, частично заполняющем балансировочную камеру и способным затвердевать при стабилизации динамической системы.Obviously, if a solid balancing mass is given similar properties, i.e. the ability to occupy the same angular and radial position that are spatially opposite to the unbalanced (excess) mass of the rotational system and to be fixed in this position, the balancing process using a solid balancing mass will be identical to the process of balancing the rotor and using a substance in a fluid state, partially filling the balancing chamber and capable of solidifying upon stabilization of a dynamic system.

Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is as follows.

На вал ротора надевают уравновешивающую массу в виде массивного кольца, внутренний диаметр которого должен быть больше диаметра вала, а его габариты и масса достаточными для устранения максимально возможного дисбаланса, который может возникнуть в процессе эксплуатации ротора. Кольцо крепят к валу ротора при помощи пружин, податливость которых должна обеспечивать кольцу способность перемещаться относительно вала ротора и занимать такое угловое и радиальное положения, которые пространственно противоположны неуравновешенной массе ротора и оптимальны с точки зрения устранения дисбаланса при его закритической частоте вращения. Пружины размещают внутри кольцевой камеры, стенки которой герметично соединяют с внутренней поверхностью кольца, валом ротора и выполнены из эластичного материала, например резины. Полость камеры заполняют отвердевающим материалом, способным неоднократно изменять свое агрегатное состояние при подводе и отводе теплоты, например парафином.A balancing mass is put on the rotor shaft in the form of a massive ring, the inner diameter of which must be greater than the diameter of the shaft, and its dimensions and mass are sufficient to eliminate the maximum possible imbalance that may occur during operation of the rotor. The ring is attached to the rotor shaft using springs, the flexibility of which should provide the ring with the ability to move relative to the rotor shaft and occupy angular and radial positions that are spatially opposed to the unbalanced mass of the rotor and are optimal from the point of view of eliminating the imbalance at its supercritical speed. The springs are placed inside an annular chamber, the walls of which are hermetically connected to the inner surface of the ring, the rotor shaft and are made of an elastic material, such as rubber. The cavity of the chamber is filled with a hardening material capable of repeatedly changing its state of aggregation during the supply and removal of heat, such as paraffin.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При возникновении дисбаланса (появлении вибрации) кольцевую камеру внешним источником тепла нагревают до температуры плавления парафина и ротор начинают вращать с закритической частотой. Благодаря податливости пружин уравновешивающаяся масса (массивное кольцо) займет оптимальное положение и дисбаланс исчезнет, при этом стенки кольцевой камеры соответствующим образом сдеформируются, а затвердевающий материал перераспределится внутри камеры. Сохраняя обороты закритическими, кольцевую камеру начинают охлаждать до температуры ниже температуры плавления парафина. Отвердевающий материал (парафин) зафиксирует пружины и расположение балансировочной массы, т.е. массивного кольца, что обеспечит стабилизацию динамической системы при рабочей частоте вращения ротора.When an imbalance occurs (the appearance of vibration), the annular chamber is heated to the melting point of paraffin by an external heat source and the rotor begins to rotate at a supercritical frequency. Due to the flexibility of the springs, the balancing mass (massive ring) will occupy the optimal position and the imbalance will disappear, while the walls of the annular chamber will be deformed accordingly, and the hardening material will be redistributed inside the chamber. Keeping the turns supercritical, the annular chamber begins to cool to a temperature below the melting point of paraffin. The hardening material (paraffin) will fix the springs and the location of the balancing mass, i.e. a massive ring, which will provide stabilization of the dynamic system at the working rotor speed.

При возникновении необходимости повторной балансировки ротора ее повторяют по вышеизложенной схеме.If it becomes necessary to re-balance the rotor, it is repeated according to the above scheme.

Изобретение поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

На вал ротора 1 надевают массивное кольцо 2, которое крепят к валу 1 при помощи пружин 3. Пружины 3 размещают внутри кольцевой камеры 4, стенки которой 5 герметично соединены с внутренней поверхностью кольца 6 и валом ротора 1. Полость камеры 4 заполняют парафином. При возникновении дисбаланса ротора 1 кольцевую камеру 4 разогревают и начинают вращать ротор 1 с закритической частотой ω. В результате кольцо 2 из положения I займет оптимальное положение II. Затем камеру 4 охлаждают, парафин в камере 4 затвердеет, что зафиксирует пружины 3 и расположение кольца 2 в положении II.A massive ring 2 is put on the rotor shaft 1, which is attached to the shaft 1 using springs 3. The springs 3 are placed inside the annular chamber 4, the walls of which 5 are hermetically connected to the inner surface of the ring 6 and the rotor shaft 1. The cavity of the chamber 4 is filled with paraffin. When an imbalance of the rotor 1 occurs, the annular chamber 4 is heated and rotor 1 begins to rotate with a supercritical frequency ω. As a result, the ring 2 from position I will occupy the optimal position II. Then the chamber 4 is cooled, the paraffin in the chamber 4 will harden, which will fix the springs 3 and the location of the ring 2 in position II.

Claims

A device for balancing rotors containing a balancing mass that can move relative to the rotor shaft and occupy an optimal position relative to it and be fixed in this position, characterized in that a massive ring is used as a balancing mass, inside which the rotor shaft is located, the ring is attached to the rotor shaft when using springs placed inside a sealed chamber, which is filled with a hardening material capable of repeatedly changing its state of aggregation, and the device It additionally contains an external heat source for heating this hardening material.