RU2789214C1 - Method for automatic multiple-vector balancing of turbo machine impellers and apparatus for implementation thereof - Google Patents
Method for automatic multiple-vector balancing of turbo machine impellers and apparatus for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2789214C1 RU2789214C1 RU2022104291A RU2022104291A RU2789214C1 RU 2789214 C1 RU2789214 C1 RU 2789214C1 RU 2022104291 A RU2022104291 A RU 2022104291A RU 2022104291 A RU2022104291 A RU 2022104291A RU 2789214 C1 RU2789214 C1 RU 2789214C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- balancing
- rotation
- impeller
- axis
- plane
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для автоматического балансирования роторов турбомашин.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used for automatic balancing of the rotors of turbomachines.
Все турбомашины испытывают на себе действие инерционных сил, обусловленных неизбежным формированием неуравновешенных масс, то есть дисбаланса, в процессе изготовления и эксплуатации деталей и узлов, даже при условии первоначальной идеальной балансировки. Следствием дисбаланса является повышенный шум и вибрация. Вибрация, возникающая при работе машин и механизмов, являются источником переменных сил, действующих на элементы машины, создавая дополнительные динамические нагрузки на детали, увеличивают их износ, значительно снижают срок службы, оказывают неблагоприятное физиологическое воздействие на человека. Колебания могут привести к возникновению явления резонанса и вызвать полное разрушение механизма. Эксплуатационные показатели ухудшаются из-за поглощения энергии вибрацией корпуса и опорами механизма. Чрезмерные колебания могут передаваться на смежные машины и существенно вредить их точности и правильному функционированию. Для уменьшения неуравновешенности при изготовлении, ремонте, эксплуатации производят балансировку тел вращения путем уменьшения переменных сил за счёт изменения массы или геометрии.All turbomachines experience the action of inertial forces due to the inevitable formation of unbalanced masses, that is, imbalance, in the process of manufacturing and operating parts and assemblies, even under the condition of initial ideal balancing. The result of imbalance is increased noise and vibration. Vibration that occurs during the operation of machines and mechanisms is a source of variable forces acting on machine elements, creating additional dynamic loads on parts, increase their wear, significantly reduce service life, and have an adverse physiological effect on humans. Vibrations can lead to the occurrence of the phenomenon of resonance and cause the complete destruction of the mechanism. Performance is degraded due to the absorption of energy by the vibration of the case and the mechanism mounts. Excessive vibrations can be transmitted to adjacent machines and significantly impair their accuracy and proper functioning. To reduce imbalance in the manufacture, repair, operation, bodies of revolution are balanced by reducing variable forces due to changes in mass or geometry.
Известен способ автоматического уравновешивания турбомашин (Патент РФ №2158907), заключающийся в частичном заполнении балансировочного пространства ротора уравновешивающей массой, в качестве которой используют легкоплавкие вещества, способные неоднократно изменять свое агрегатное состояние, принимать жидкое состояние и под действием инерционных сил перемещаться в балансировочном пространстве, занимать в области закритического режима вращения ротора положение, противоположное неуравновешенной массе ротора, и затвердевать до полной их фиксации в балансировочном пространстве при отводе теплоты. Изменения агрегатного состояния легкоплавкого вещества до первоначальной текучести производится посредством подвода дополнительной энергии с последующим отводом для полного затвердевания. [1]A known method of automatic balancing of turbomachines (RF Patent No. 2158907 ), which consists in partially filling the balancing space of the rotor with a balancing mass, which is used as low-melting substances that can repeatedly change their state of aggregation, take on a liquid state and, under the action of inertial forces, move in the balancing space, occupy in the region of the supercritical mode of rotation of the rotor, the position is opposite to the unbalanced mass of the rotor, and solidify until they are completely fixed in the balancing space when heat is removed. Changes in the state of aggregation of a low-melting substance to the initial fluidity are carried out by supplying additional energy, followed by removal for complete solidification. [1]
Недостаток способа заключается в том, что он не может постоянно пассивно устранять дисбаланс, т.к. после первоначального застывания и балансирования неминуемо образуется новый дисбаланс, для устранения которого потребуется заново придать легкоплавкому веществу жидкое состояние за счёт подвода дополнительной энергии, что, в свою очередь, осложняет способ и устройство для его реализации.The disadvantage of this method is that it cannot constantly passively correct the imbalance, because after the initial solidification and balancing, a new imbalance inevitably forms, to eliminate which it will be necessary to re-liquidate the fusible substance by supplying additional energy, which, in turn, complicates the method and device for its implementation.
Наиболее близким по исполнению к предлагаемому способу автоматической балансировки является способ, реализуемый в устройстве шаровой конструкции состоящей из уравновешивающей массы в виде шаров, размещенных во втулке конической формы (Куинджи А. А., Колосов Ю. А., Народицкая Ю. И. Автоматическое уравновешивание роторов быстроходных машин. М., «Машиностроение», 1974, 152 с.). Эта конструкция уравновешивает ротор с вертикальной осью вращения и устанавливается на вал ротора. При неподвижном роторе шары находятся в нижней части обоймы под действием сил тяжести. С увеличением скорости, они под действием центробежной силы перемещаются в направлении противоположном избыточной неуравновешенной массы, тем самым устраняя неуравновешенность движущихся частей. [2]The closest in execution to the proposed method of automatic balancing is the method implemented in the device of a spherical structure consisting of a balancing mass in the form of balls placed in a conical bushing (Kuindzhi A. A., Kolosov Yu. A., Naroditskaya Yu. I. Automatic balancing rotors of high-speed machines, M., Mashinostroenie, 1974, 152 pp.). This design balances the rotor with a vertical axis of rotation and is mounted on the rotor shaft. When the rotor is stationary, the balls are in the lower part of the cage under the action of gravity. With an increase in speed, they move under the action of centrifugal force in the direction opposite to the excess unbalanced mass, thereby eliminating the unbalance of the moving parts. [2]
Данный способ обеспечивает постоянную пассивную балансировку, которая не требует остановки ротора, вмешательства человека и дополнительного оборудования, т.е. является полностью независимым способом балансировки.This method provides constant passive balancing, which does not require the rotor to stop, human intervention and additional equipment, i.e. is a completely independent way of balancing.
Однако, вышеуказанный способ и устройство для его реализации позволяет устранять дисбаланс только в плоскости вращения колеса ротора, конструктивно не позволяет устранять поперечные колебания и соответственно динамические моменты, особенно опасные для турбомашин с широкими лопатками рабочих колёс.However, the above method and device for its implementation allows to eliminate imbalance only in the plane of rotation of the rotor wheel, structurally does not allow to eliminate transverse vibrations and, accordingly, dynamic moments, which are especially dangerous for turbomachines with wide impeller blades.
Задача предлагаемого изобретения заключается в разработке принципиально нового способа балансирования и создание устройства для его реализации, позволяющей устранять дисбаланс в направлениях всех 6 степенях свободы.The objective of the proposed invention is to develop a fundamentally new balancing method and create a device for its implementation, which allows to eliminate the imbalance in the directions of all 6 degrees of freedom.
Техническим результатом использования предлагаемого изобретения является автоматическая многовекторная балансировка рабочих колёс турбомашин, и как результат:The technical result of using the proposed invention is the automatic multi-vector balancing of the impellers of turbomachines, and as a result:
- снижение виброскорости- decrease in vibration speed
- увеличение срока службы АВО- increase in the service life of air coolers
- снижение динамических нагрузок позволяет снизить удельную металлоёмкость.- reduction of dynamic loads allows to reduce the specific metal consumption.
Данная задача решается за счет того, что способ автоматической многовекторной балансировки рабочих колёс турбомашин позволяет в устройствах, его реализующих, уравновешивающую массу перемещать как в плоскости вращения рабочего колеса, так и в плоскостях параллельных оси вращения, независимо друг от друга под действием радиальных и тангенциальных инерционных сил, обусловленных неуравновешенными массами до их полного уравновешивания. Устройство для реализации способа включает в себя уравновешивающую массу, закреплённую в плоскости вращающейся втулки рабочего колеса турбомашины, при этом уравновешивающая масса состоит из металлических шаров, расположенных в полом тороиде, и свободно закреплена упругодемпфирующими связями симметрично по оси вала рабочего колеса турбомашины, а роль упругодемпфирующих связей выполняют пружины и демпферы, расположенные в плоскости вращения рабочего колеса турбомашины, либо по образующей цилиндра, симметричного оси вращения рабочего колеса.This problem is solved due to the fact that the method of automatic multi-vector balancing of impellers of turbomachines allows, in devices that implement it, the balancing mass to be moved both in the plane of rotation of the impeller and in planes parallel to the axis of rotation, independently of each other under the action of radial and tangential inertial forces due to unbalanced masses until they are completely balanced. The device for implementing the method includes a balancing mass fixed in the plane of the rotating bushing of the turbomachine impeller, while the balancing mass consists of metal balls located in a hollow toroid, and is freely fixed by elastic-damping bonds symmetrically along the axis of the turbomachine impeller shaft, and the role of elastic-damping bonds perform springs and dampers located in the plane of rotation of the impeller of the turbomachine, or along the generatrix of the cylinder, symmetrical to the axis of rotation of the impeller.
Изобретение поясняется чертежами, которые не охватывают, и тем более не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения:The invention is illustrated by drawings, which do not cover, and even more so do not limit the entire scope of claims of this technical solution, but are only illustrative materials of a particular case of execution:
На фиг. 1 изображено устройство, в составе рабочего колеса, для реализации способа автоматической многовекторной балансировки рабочих колёс турбомашин.In FIG. 1 shows a device, as part of an impeller, for implementing a method for automatic multi-vector balancing of turbomachine impellers.
На фиг. 2 изображен вид А с местным разрезом устройства, реализующего предложенный способ автоматической многовекторной балансировки рабочих колёс турбомашин.In FIG. 2 shows view A with a local section of a device that implements the proposed method for automatic multi-vector balancing of turbomachine impellers.
На фиг. 3 изображено устройство в составе рабочего колеса для реализации способа автоматической многовекторной балансировки рабочих колёс турбомашин в состоянии динамической уравновешенности во время вращения.In FIG. 3 shows a device as part of an impeller for implementing a method for automatic multi-vector balancing of impellers of turbomachines in a state of dynamic balance during rotation.
Устройство для автоматической многовекторной балансировки рабочих колёс турбомашин, включающее в себя уравновешивающую массу, состоящую из металлических шаров 1, расположенных в полом тороиде 2, свободно закреплённую упругодемпфирующими связями в виде пружин и демпферов 3, симметрично по оси вала рабочего колеса турбомашины 4. За счет принципиально новой конструкции крепления уравновешивающей массы, состоящей из металлических шаров 1, расположенных в полом тороиде 2 с шестью степенями свободы, позволяющей ей перемещаться в любом направлении, совершая как поступательные, так и вращательные движения, то есть многовекторно, в зависимости от действия динамических неуравновешенных масс вращающегося рабочего колеса турбомашины 4, а так же благодаря упругодемпфирующим связям в виде пружин и демпферов 3, расположенных в плоскости вращения рабочего колеса (см. Фиг.2 поз.3 слева), либо по образующей цилиндра (см. Фиг.2 поз.3 справа), симметричного оси вращения рабочего колеса конструктивно позволяющим уравновешивать и демпфировать поперечные колебания, обусловленные моментами сил, возникающими от неуравновешенных масс.A device for automatic multi-vector balancing of turbomachine impellers, which includes a balancing mass consisting of
Благодаря такому способу и устройству для его реализации уравновешивающая масса, состоящая из металлических шаров 1, расположенных в полом тороиде 2 и свободно закрепленная упругодемпфирующими связями симметрично по оси вала рабочего колеса турбомашины, роль которых выполняют пружины и демпферы 3, расположенные в плоскости вращения рабочего колеса турбомашины 4, либо по образующей цилиндра, симметричного оси вращения рабочего колеса, при вращении ротора рабочего колеса турбомашины 4, под действием центробежных сил переместится, занимая такое положение, которое пространственно противоположно неуравновешенной части ротора и способствует смещению центра тяжести системы к оси вращения (фиг. 3). Thanks to this method and device for its implementation, a balancing mass consisting of
Таким образом, ротор становится полностью сбалансированным по всем 6 степеням свободы, устраняя тем самым вибрации от радиальных и тангенциальных сил и поперечных моментов, т.е. осуществляя многовекторную балансировку.Thus, the rotor becomes fully balanced in all 6 degrees of freedom, thus eliminating vibrations from radial and tangential forces and transverse moments, i.e. performing multi-vector balancing.
Патент РФ №2158907 «СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ РОТАТИВНЫХ СИСТЕМ»RF patent №2158907 "METHOD FOR AUTOMATIC BALANCE OF ROTATIONAL SYSTEMS"
Куинджи А. А., Колосов Ю. А., Народицкая Ю. И. Автоматическое уравновешивание роторов быстроходных машин. М., «Машиностроение». 1974г. 152с.Kuindzhi AA, Kolosov Yu. A., Naroditskaya Yu. I. Automatic balancing of rotors of high-speed machines. M., "Engineering". 1974 152s.
Claims (3)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2789214C1 true RU2789214C1 (en) | 2023-01-31 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU436729A1 (en) * | 1971-05-25 | 1974-07-25 | Одесское специальное конструкторское бюро специальных станков | Circle balancing device |
SU444019A1 (en) * | 1973-04-04 | 1974-09-25 | Предприятие По Ремонту Электроэнергетического Оборудования "Эрп Харьковэнерго" | Automatic coupling half for dynamic balancing |
SU1013788A1 (en) * | 1981-12-14 | 1983-04-23 | Kupryashov Vasilij D | Device for balancing of bodies of revolution |
RU2597722C2 (en) * | 2012-04-04 | 2016-09-20 | Эллиотт Компани | Passive dynamic inertial rotor balance system for turbomachinery |
US10731466B2 (en) * | 2015-12-02 | 2020-08-04 | Nuovo Pignone Technologie Srl | Balancing device for a rotor including multidirectional balancing tools |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU436729A1 (en) * | 1971-05-25 | 1974-07-25 | Одесское специальное конструкторское бюро специальных станков | Circle balancing device |
SU444019A1 (en) * | 1973-04-04 | 1974-09-25 | Предприятие По Ремонту Электроэнергетического Оборудования "Эрп Харьковэнерго" | Automatic coupling half for dynamic balancing |
SU1013788A1 (en) * | 1981-12-14 | 1983-04-23 | Kupryashov Vasilij D | Device for balancing of bodies of revolution |
RU2597722C2 (en) * | 2012-04-04 | 2016-09-20 | Эллиотт Компани | Passive dynamic inertial rotor balance system for turbomachinery |
US10731466B2 (en) * | 2015-12-02 | 2020-08-04 | Nuovo Pignone Technologie Srl | Balancing device for a rotor including multidirectional balancing tools |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Куинджи А.А., Колосов Ю.А., Народицкая Ю.И. Автоматическое уравновешивание роторов быстроходных машин. - М.: Машиностроение, 1974, стр. 72, рис. 60. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2109097C1 (en) | Washing machine, equalizing member and method for dynamic equalization of rotating member | |
CN106768643B (en) | A kind of quick weight adjusting device of rotating machinery dynamic balancing and method | |
CN105352732A (en) | Aeroengine fan shaft composite static force and fatigue tester | |
JP5873954B2 (en) | Passive dynamic inertia rotor balance system for turbomachinery | |
JPH0641779B2 (en) | Equipment for balancing rotating parts | |
CA1102773A (en) | Blade-mounted centrifugal pendulum | |
CN110006659A (en) | A kind of gear drive Duct-Burning Turbofan low pressure rotor system model exerciser | |
RU2789214C1 (en) | Method for automatic multiple-vector balancing of turbo machine impellers and apparatus for implementation thereof | |
US2137591A (en) | Vibration damping device | |
CN104713708B (en) | Main shaft fatigue experimental device | |
Rezaee et al. | Dynamics and stability of non-planar rigid rotor equipped with two ball-spring autobalancers | |
CN104033356A (en) | Crank shaft vacuum air pump and glass cleaning device thereof | |
US2751262A (en) | Resilient bearing support for balancing machines | |
CN212412960U (en) | Rotor balance structure of turbonator | |
JP7284168B2 (en) | helicopter kit | |
RU2780246C2 (en) | Vibration damping device for helicopter | |
RU2302295C1 (en) | Self-balancing vertical rotor mechanism having gas-static bearing unit | |
US2316288A (en) | Device for preventing speed oscillations and vibrations of the rotary members of machines | |
RU2246055C1 (en) | Vertical rotor installation with gas-static support | |
SU175283A1 (en) | METHOD FOR EQUALIZING SPATIAL MECHANISMS | |
US2393029A (en) | Counterweight arrangement on crank drives | |
RU2474799C1 (en) | Rotor balancing device | |
RU2236904C1 (en) | Vertical rotary plant with gas-static bearing unit | |
RU92626U1 (en) | GRINDING MACHINE WITH SELF-BALANCING DEVICE | |
RU2103783C1 (en) | Method for high-speed balancing of flexible rotor |