RU2544898C1 - Fan impeller - Google Patents

Fan impeller Download PDF

Info

Publication number
RU2544898C1
RU2544898C1 RU2014110477/06A RU2014110477A RU2544898C1 RU 2544898 C1 RU2544898 C1 RU 2544898C1 RU 2014110477/06 A RU2014110477/06 A RU 2014110477/06A RU 2014110477 A RU2014110477 A RU 2014110477A RU 2544898 C1 RU2544898 C1 RU 2544898C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
impeller
blades
cooling system
drum
rolling bodies
Prior art date
Application number
RU2014110477/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Васильевич Сливинский
Валентин Иванович Киселёв
Андрей Валентинович Бурдаков
Юрий Петрович Игнатов
Сергей Юрьевич Радин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина"
Priority to RU2014110477/06A priority Critical patent/RU2544898C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2544898C1 publication Critical patent/RU2544898C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: fan impeller consists of drum with blades rigidly connected to it and reinforcement ribs. New in this structure is that on side surfaces of impeller hollow ring with spheric rolling bodies inside it is fixed.
EFFECT: elimination of unbalance impellers of diesel locomotive engine cooling system fans.
3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области рельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях систем охлаждения дизелей магистральных и промышленных современных тепловозов.The present invention relates to the field of rail vehicles and can be used in the construction of cooling systems for diesel engines of main and industrial modern diesel locomotives.

Известно лопастное колесо вентилятора модели У2, используемого в конструкции системы охлаждения силовой установки тепловозов ТЭМ1, ТЭ2, ТГМ1 и ТЭ3 (см. книгу Конструкция и динамика тепловозов. Изд. 2-е, доп., под ред. Иванова В.Н. М.: Транспорт, 1974), где на стр.91, рис.52 она описана и показана. Такое колесо, например, используемое в системе охлаждения дизеля тепловоза ТЭ3 имеет наружный диаметр 1600 мм, вращается с частотой 1380 мин-1 и состоит из воротника жесткости, лопастей, обтекателя, барабана, а также ребер жесткости. Несмотря на простоту конструкции такого лопастного колеса, а также эффективное его использование в практике, последнее обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что в условиях эксплуатации, вращаясь с довольно высокой частотой порядка 1380 мин-1, оно за счет своей неуравновешенности работает в области вибраций и биения. Такие явления снижают срок службы приводного механизма, увеличивается шум в работе и т.д. Для устранения дисбаланса такого лопастного колеса в практике его подвергают как статической, так и динамической балансировке с установкой уравновешивающих грузов на его барабан. К сожалению, такой метод балансировки не эффективен, так как после определенной наработки за счет износа подшипников привода и других дефектов балансировка нарушается и поэтому вновь необходимо проводить работы по уравновешиванию колес на специальных балансировочных станках.The impeller fan of the U2 model is known, which is used in the design of the cooling system of the power plant of diesel locomotives TEM1, TE2, TGM1 and TE3 (see the book Design and Dynamics of Diesel Locomotives. Ed. 2nd, additional, edited by Ivanov V.N. M. : Transport, 1974), where on p. 91, fig. 52 it is described and shown. Such a wheel, for example, used in the diesel engine cooling system of a TE3 diesel locomotive, has an outer diameter of 1600 mm, rotates at a frequency of 1380 min -1 and consists of a stiffening collar, blades, fairing, drum, and stiffening ribs. Despite the simplicity of the design of such a blade wheel, as well as its effective use in practice, the latter has a significant drawback, namely, that in operating conditions, rotating at a rather high frequency of the order of 1380 min -1 , it due to its imbalance works in the field of vibration and beating. Such phenomena reduce the service life of the drive mechanism, increasing noise in operation, etc. To eliminate the imbalance of such a blade wheel in practice, it is subjected to both static and dynamic balancing with the installation of balancing weights on its drum. Unfortunately, this balancing method is not effective, because after a certain amount of operating time due to wear of the drive bearings and other defects, the balancing is violated and, therefore, it is again necessary to carry out balancing of the wheels on special balancing machines.

Известно также лопастное колесо вентилятора модели УК-2М наружным диаметром 2000 мм и частотой вращения 1160 мин-1, используемого в системе охлаждения дизеля тепловоза 2ТЭ10Л, описанное и показанное в книге авторов Жилин Г.А., Мелинов М.С., Родов A.M. и др. Пассажирский тепловоз ТЭП60. Изд. 3-е перераб. и доп. М.: Транспорт, 1976, на стр.142-143, рис.60. Конструкция такого колеса в целом аналогична вышеописанной и поэтому недостатки их подобны.Also known is the impeller fan of the UK-2M model with an outer diameter of 2000 mm and a rotational speed of 1160 min -1 used in the cooling system of a diesel engine of a 2TE10L diesel locomotive, described and shown in the book of authors Zhilin G.A., Melinov M.S., Rodov AM and other passenger locomotive TEP60. Ed. 3rd rev. and add. M .: Transport, 1976, pp. 142-143, Fig. 60. The design of such a wheel is generally similar to that described above and therefore their disadvantages are similar.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является устранение неуравновешенности лопастных колес вентиляторов системы охлаждения тепловозов при достаточно высоких скоростях их вращения, которая происходит в автоматическом режиме.Therefore, the aim of the invention is to eliminate the imbalance of the impeller wheels of the fans of the cooling system of diesel locomotives at sufficiently high speeds of rotation, which occurs in automatic mode.

Поставленная цель достигается тем, что на торцевых поверхностях лопастей лопастного колеса в его горизонтальной плоскости, в точках, лежащих на продольных линиях, проходящих через центры их тяжести, жестко закреплено пустотелое кольцо круглого сечения и в нем подвижно расположены тела качения сферической формы, причем вертикальная ось симметрии упомянутого кольца совпадает с подобной осью симметрии, проходящей через геометрический центр вращения лопастного колеса в целом.This goal is achieved by the fact that on the end surfaces of the blades of the impeller in its horizontal plane, at points lying on the longitudinal lines passing through their centers of gravity, a hollow circular ring is rigidly fixed and rolling bodies of a spherical shape are movably located in it, with a vertical axis the symmetry of the ring coincides with a similar axis of symmetry passing through the geometric center of rotation of the impeller as a whole.

На фиг.1 показано лопастное колесо, вид сверху, на фиг.2 - также его часть, но с разрезом по АА, и на фиг.3 - его расчетная схема.Figure 1 shows the impeller, a top view, figure 2 is also part of it, but with a cut along AA, and figure 3 is its design diagram.

Лопастное колесо состоит из барабана 1, лопастей 2 и ребер жесткости 3. К лопастям 2 с помощью пластин 4 жестко закреплено пустотелое кольцо 5, в котором подвижно расположены тела качения шаровой формы 6.The impeller consists of a drum 1, blades 2 and stiffeners 3. To the blades 2 with the help of the plates 4 a hollow ring 5 is rigidly fixed, in which the rolling bodies of the spherical shape 6 are movably located.

Работает лопастное колесо следующим образом. В начальный момент времени, когда оно находится в состоянии покоя, тела качения сферической формы 6 расположены в любой части пустотелого кольца 5 колеса, так как это показано на фиг.1, при этом сгруппировавшись там, как в виде группы или разрознено. При работе привода (на чертежах он не показан) лопастное колесо вращается по стрелке В, и тела качения сферической формы 6 по мере наращивания его угловой скорости ωк имеют меньшую угловую скорость ωш за счет того, что на последние действуют силы инерции Рн, силы собственного веса PG и силы вредного сопротивления РВС. В то же время, на тела качения сферической формы 6 действует и движущая сила РД, которая направлена в сторону вращения лопастного колеса вентилятора по стрелке В (см. фиг.1) и возникающая из-за наличия сил трения качения между ними и внутренней поверхностью пустотелого кольца 5. Предположим, что у лопастного колеса имеется дисбаланс Δ1, проявляющийся от неуравновешенной массы m1, и тогда центробежная инерционная сила Рцит1 от нее определится P ц и т 1 = m 1 ρ ω ρ 2

Figure 00000001
, где m1ρ=Δ1. Одновременно на тела качения сферической формы 6 (на расчетной схеме фиг.3 для упрощения они показаны как одно тело качения массой mш) также будет действовать центробежная инерционная сила P ц и ш = m ш r ω r 2
Figure 00000002
, где mш r=Δ2, а Δ2 является динамическим противовесом. Известно, что уравновешивание массы mш произойдет тогда, когда масса mш займет положение, расположенное в плоскости XX, проходящей через центр вращения колеса О и центр тяжести неуравновешенной массы m1, или же в плоскостях ОХ' ( O X 1 ' )
Figure 00000003
, расположенных к ней под углом α, который и определяет положение динамического противовеса Δ2 и зависит от разницы масс m1 и mш. При изменении частоты вращения ωк лопастного колеса угол α в автоматическом режиме будет корректироваться, что и обеспечит надежную балансировку лопастного колеса, вращающегося с заданной скоростью его движения.The impeller operates as follows. At the initial moment of time, when it is at rest, rolling elements of a spherical shape 6 are located in any part of the hollow ring 5 of the wheel, as shown in figure 1, while grouping there as a group or fragmented. During operation of the drive (it is not shown in the drawings), the impeller rotates in the direction of arrow B, and the rolling bodies of spherical shape 6, as their angular velocity ω k increases, have a lower angular velocity ω w due to the inertia forces P n acting on the latter, forces of own weight P G and forces of harmful resistance P BC . At the same time, the driving force R D acts on the rolling bodies of a spherical shape 6, which is directed towards the rotation of the fan blade wheel in the direction of arrow B (see Fig. 1) and arising due to the presence of rolling friction forces between them and the inner surface hollow ring 5. Suppose that the impeller has an imbalance Δ 1 , manifested by the unbalanced mass m 1 , and then the centrifugal inertial force P cyt1 from it is determined P c and t one = m one ρ ω ρ 2
Figure 00000001
, where m 1 ρ = Δ 1 . At the same time, a rolling body of a spherical shape 6 (for simplicity, they are shown in the design diagram of FIG. 3 as a single rolling body of mass m w ), a centrifugal inertial force will also act P c and w = m w r ω r 2
Figure 00000002
where m w r = Δ 2 and Δ 2 is a dynamic counterweight. It is known that the balancing of the mass m w will occur when the mass m w takes up a position located in the plane XX passing through the center of rotation of the wheel O and the center of gravity of the unbalanced mass m 1 , or in the planes OX ' ( O X one '' )
Figure 00000003
located to it at an angle α, which determines the position of the dynamic counterweight Δ 2 and depends on the difference in masses m 1 and m W When changing the frequency of rotation ω to the impeller, the angle α will be automatically corrected, which will ensure reliable balancing of the impeller, rotating at a given speed of its movement.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, так как по мере изменения неуравновешенных масс лопастных колес вентиляторов систем охлаждения силовых установок тепловозов последние всегда будут сбалансированы в автоматическом режиме.The technical and economic advantage of the proposed technical solution in comparison with the known ones is obvious, since as the unbalanced masses of the impeller masses of the fan wheels of the cooling systems of diesel locomotive power plants change, the latter will always be balanced automatically.

Claims (1)

Лопастное колесо вентилятора, преимущественно системы охлаждения силовой установки тепловоза, состоящее из барабана с жестко к нему присоединенными лопастями и ребер жесткости, отличающееся тем, что на торцевых поверхностях лопастей лопастного колеса в его горизонтальной плоскости, в точках, лежащих на продольных линиях, проходящих через центры их тяжести, жестко закреплено пустотелое кольцо круглого сечения и в нем подвижно расположены тела качения сферической формы, причем вертикальная ось симметрии упомянутого кольца совпадает с подобной осью симметрии, проходящей через геометрический центр вращения лопастного колеса в целом. Fan blade, mainly of the locomotive’s power plant cooling system, consisting of a drum with blades rigidly attached to it and stiffeners, characterized in that on the end surfaces of the blades of the blade wheel in its horizontal plane, at points lying on the longitudinal lines passing through the centers their severity, a hollow circular ring is rigidly fixed and rolling bodies of a spherical shape are movably located in it, and the vertical axis of symmetry of the said ring coincides with like these are symmetry axis passing through the geometric center of the impeller rotation as a whole.
RU2014110477/06A 2014-03-18 2014-03-18 Fan impeller RU2544898C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014110477/06A RU2544898C1 (en) 2014-03-18 2014-03-18 Fan impeller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014110477/06A RU2544898C1 (en) 2014-03-18 2014-03-18 Fan impeller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2544898C1 true RU2544898C1 (en) 2015-03-20

Family

ID=53290793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014110477/06A RU2544898C1 (en) 2014-03-18 2014-03-18 Fan impeller

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2544898C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2047831C1 (en) * 1992-04-20 1995-11-10 Анатолий Константинович Спинеев Cooling device for the internal combustion engine
WO2008083255A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-10 Borgwarner Inc. Plastic fans having improved fan ring weld line strength
RU119808U1 (en) * 2012-02-02 2012-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Комбайновый завод "Ростсельмаш" DIFFUSER WITH MOVING ENGINE COOLING FAN

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2047831C1 (en) * 1992-04-20 1995-11-10 Анатолий Константинович Спинеев Cooling device for the internal combustion engine
WO2008083255A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-10 Borgwarner Inc. Plastic fans having improved fan ring weld line strength
RU119808U1 (en) * 2012-02-02 2012-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Комбайновый завод "Ростсельмаш" DIFFUSER WITH MOVING ENGINE COOLING FAN

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103842686A (en) Centrifugal force pendulum
US1314005A (en) Automatic balancing means fob high-speed botobs
US4313712A (en) Mounting of rotor assemblies
EP2834612B1 (en) Passive dynamic inertial rotor balance system for turbomachinery and the corresponding method of balancing using said system.
US2225929A (en) Vibration damper
GB2080486A (en) Shafts
CN103604587A (en) High-speed rotation testing machine and method for testing high-speed rotation strength performance of rotor
SE1050771A1 (en) cone crusher
JP2016084751A5 (en)
RU2544898C1 (en) Fan impeller
RU2607444C1 (en) Wind motor
KR101549853B1 (en) Low noise Impeller and shaft system equiped in Large Cavitation Tunnel
US2313024A (en) Device adapted to eliminate oscillations
CN108713112A (en) centrifugal force pendulum
EP2952679B1 (en) System and method for pre-stressing blades
RU2526001C2 (en) Smoke sucker impeller
JPH0746739Y2 (en) Rotor shaft of medium bearing exhaust turbine turbocharger
Augustyn et al. Capabilities of the FAM-C method to diagnose the accessory gearboxes and transmission-train assemblies of the Mi-24 helicopters
RU2599077C1 (en) Method of mounting gas turbine engine rotor
RU2453740C1 (en) Antifriction bearing
CN109072709A (en) Turbine system and method for coupling turbine system
RU2732278C1 (en) Device for turbojet engine broken turbine blade localization
RU2481514C1 (en) Method of increasing inertia drive of revolution and power drive to this end
RU2789214C1 (en) Method for automatic multiple-vector balancing of turbo machine impellers and apparatus for implementation thereof
RU2552017C1 (en) Wind engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160319