УПРУГОДЕМПФЕРНАЯ ОПОРА РОТОРА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в частности, к упругим демпфирующим устройствам, и может быть использована в любой области техники для снижения уровня вибрации роторов машин и механизмов, приборов и оборудования.
Известен «Демпфер», содержащий кольцеобразный корпус, заполненный рабочей средой, размещенное в нем кольцо, установленное на не вращающуюся обойму подшипника, и пластинчатый гофрированный пакет, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности корпус демпфера и кольцо имеют П-образную форму поперечного сечения и совмещены таким образом, что пластинчатый пакет размещен между внутренней стенкой кольца и внутренней стенкой корпуса, а демпфер снабжен разгрузочным устройством, включающим опорный элемент и подпружиненный в направлении действия статической силы башмак, взаимодействующий с кольцом [А.с. №723252, СССР, МПК МПК F16F 7/00. Демпфер / И.Д.Эскин, В.А.Антипов и др., опубл. 25.03.80., БИ №11].
Этот демпфер по своей сути представляет собой комбинацию пластинчатого гофрированного демпфера сухого трения и демпфера вязкого трения, выполненного в виде П-образной кольцевой щели между вибратором и корпусом.
К его недостаткам относится сложность конструкции и значительные радиальные размеры, поэтому он не нашел к настоящему времени применения в серийном производстве. Кроме того, демпфер имеет сложную расчетную схему и его подбор для конкретного двигателя связан с большим объемом экспериментальных исследований.
Известен упругодемпферный подшипник конструкции П.Л.Капицы, состоящий из собственно подшипника любого типа (качения, скольжения, гидростатического подшипника скольжения и т.д.), упругого элемента в виде втулки с прорезями и элемента вязкого трения в виде кольцевого слоя вязкой жидкости между цапфой демпфера (вибратора) и корпусом турбомашины. Упругий элемент по своей форме напоминает беличье колесо и выполнен фрезеровкой продольных пазов в тонкостенной втулке с фланцами [Сергеев С.И. Динамика криогенных машин с подшипниками скольжения - М.: Машиностроение, 1973, с.196-199].
К недостаткам данной конструкции относится малое демпфирование в упругом элементе, а также сложность изготовления самой конструкции опоры.
Известна «Упругодемпферная опора ротора», состоящая из упругого элемента, выполненного в виде зигзагообразной тросовой пряди, свернутой в кольцо и жестко закрепленной по краям в обоймах, представляющих собой по два коаксиально установленных один относительно другого стакана с кольцевой канавкой и продольными цилиндрическими отверстиями для укладки и крепления тросовой пряди, причем одна обойма жестко связана с вибратором, а вторая с корпусом, а демпфер вязкого трения выполнен в виде кольцевого зазора между наружной поверхностью одного из стаканов, установленного на вибраторе, и корпусом, ограниченного по краям уплотнительными элементами [Патент РФ №2225954, МПК F16F 15/00, 7/14. Упругодемпферная опора ротора / Ю.К.Пономарев, В.И.Калакутский, В.А.Антипов. - Заявитель и патентообладатель - СамГУПС, опубл. 20.03.2004, БИ №8].
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатками данной конструкции является малая эффективность восприятия пространственной нагрузки, в частности, осевой вибрации ротора, а также сложность расчетной модели, объединяющей совместное действие демпферов вязкого и сухого трения, сложность ее изготовления и сборки.
Техническим результатом является увеличение эффективности восприятия демпфером пространственной нагрузки, обеспечение простоты изготовления и сборки опоры, существенного упрощения расчетной модели.
Технический результат достигается тем, что в упругодемпферной опоре, состоящей из упругого элемента, выполненного в виде зигзазообразной тросовой пряди, свертуной в кольцо и жестко закрепленной по краям в обоймах, представляющих собой по два коаксиально установленных один относительно стакана, причем одна обойма жестко связана с вибратором, а вторая с корпусом, согласно полезной модели, обоймы связаны между собой по торцам квазинепрерывными винтовыми тросовыми прядями, свернутыми в тороидальные фигуры, в кольцах выполнены выемки, в которых установлено с натягом упругое кольцо, набранное из шестигранных прямоугольных параллелепипедов, спрессованных из металлического проволочного материала, а торцы колец в местах установки тросов зачеканены.
За счет параллельной установки двух демпферов сухого трения, работающих эффективно и одновременно, существенно улучшены демпфирующие свойства За счет специальных конструкторских приемов (выемки в кольцах, тороидальной оплетки колец тросом по торцам, выступов на кольцах, отбортовки, разрезных колец и др. обеспечено восприятие упругодемпферной опорой пространственной нагрузки. Расчетные модели тросового демпфера и кольцевого демпфера из материала МР достаточно просты и опубликованы, например, в работах: [Антипов В.А. Подавление вибрации агрегатов и узлов транспортных систем: Монография. - М.: Маршрут, 2006, с.95-102; Антипов В.А. и др. Расчет и конструирование средств виброзащиты сухого трения. - Самара: СамГАПС, 2005, с.68-77].
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 показан продольный разрез упругодемпферной опоры (тросовые пряди не разрезаны);
на фиг.2 показан вид по стрелке А;
на фиг.3 показан вид на упругодемпферную опору сверху (совмещенный с половиной разреза);
на фиг.4 показано фото готового изделия.
Упругодемпферная опора ротора состоит из внутреннего 1 и наружного 2 кольца с отверстиями, тросовой спирали 3, выемок в кольцах 4 и 5, в которых установлены упругие параллелепипеды, изготовленные из материала металлорезины (МР) 6, подшипника 7, ротора 8, упругого разрезного кольца 9, корпуса 10, отбортовки колец 11, болтов 12, шайб 13, выступа 14 и разрезного кольца 15.
Упругодемпферная опора работает следующим образом.
При воздействии продольной или поперечной нагрузки упругодемпферные элементы деформируются. Происходит проскальзывание с трением проволочек тросовой спирали 3 друг относительно друга, а также проволочек в материале металлорезина 6 друг относительно друга. Происходит работа сил трения, что приводит к превращению энергии вибрации в тепло.
Сборка демпфера осуществляется следующим образом.
Между наружным 2 и внутренним 1 кольцами, соединенной тросовой спиралью 3, помещают в их выемкт 4 и 5 параллелепипедной формы упругие элементы 6, изготовленные из металлорезины. Установка не вызывает затруднений из-за достаточной упругости материала металлорезина. Малость усилий установки обеспечена за счет выполнения кольцевого демпфера из параллелепипедных элементов, который размещен между наружной обоймой подшипника 7, установленного на роторе 8, закрепленного на нем с помощью упругого разрезного кольца 9 и корпуса 10, наружное кольцо 2 закреплено на корпусе 10 с помощью отбортовки колец 11, болтов 12 и шайб 13. На кольцах 1 и 2 выполнены симметрично круглые отверстия по торцам колец, через которые кольца прошиваются друг с другом с помощью гибкой тросовой спирали 3 с натягом. Концы тросов спаивают друг с другом, причем место спайки совмещено с отверстием в одном из колец. После сшивки колец с обеих сторон торцы колец в местах круглых отверстий зачеканивают для фиксации тросов. Демпфер готов к работе.
Предлагаемая конструкция проста, имеет высокую эффективность подавления пространственной вибрации, технологична в изготовлении и сборке, имеет малые радиальные размеры, легко поддается расчетам. Все это подтверждает ее соответствие современному уровню развития науки и техники.