Самобалансирующее устройство

Самобалансирующее устройство
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть применена для автоматической компенсации дисбаланса ротора на закритических частотах его эксплуатации.
Уровень техники заключается в следующем.
Известно самобалансирующее устройство ротора, содержащее два корректирующих кольца, свободно висящими на приводном валу в балансировочной камере, которая закреплена на приводном валу и здполнена жидкостью, и выполнена так, что на докритических скоростях центры колец совпадают с центром вала, feme критической скорости центробежные силы, приложенные к центрам масс колец, поворачивают их к легкой части ротора. Центр масс системы приближается к центру ротора, уменьшая дисбаланс системы УКуинджи А,А,, Колосов Ю,А,, Народицкая Ю.И, Автоматическое уравновешивание роторов быстроходных машин,- М,: Машиностроение, 1974,- 152 с,/.
Недостатком известного самобалансирующего устройства является то, что, во-первых, взаимодействие корректирующих колец с поверхностью приводного вала в процессе эксплуатации чаще всего носит ударный характер, так как внутренний диаметр корректирующих колец намного больше наружного диаметра шейки вала, что затрудняет синхронизацию и стабилизацию уравновешенности системы в целом; во-вторых, усилие взаимодействия корректирующих колец с контактирующей поверхностью приводного вала сконцентрировано на относительно малой площади, что вызывает повышеннне напряжения в месте контакта; в-третьих, при перекатывании корректирующего кольца относительная скорость вро тренней части её поверхности в момент контакта определяется не только касательной, но и нормальной к поверхности приводного вала составляющей, что приводит к возникновению дополнительной импулбсйой- - нагрузки, вызывающей ударные явления: наклеп, износ контактирующей поверхности вала
f3
/ / пи 1C (3 01 Щ/32
и дополнительную вибрацию .ротора.
Признаки прототипа совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели: механизм автоматического уравновешивания дисбаланса; приводной вал; ротор; корректирующие кольца; балансировочная камера, заполненная жидкостью.
Причиной, препятствующей получению в прототипе требуемого технического результата, . обеспечение процесса скольжения между контактирующими поверхностями корректирующих колец и приводного вала, является использование корректирующих колец с внутренним диаметром значительно превышающим диаметр контактирующей поверхности приводного вала, а также использование механизма аБТоь/1атичвского уравновешивания дисбаланса соответствующего механизь/ у механического балансировочного устройства маятникового типа при уменьшеш-ш до нуля радиуса подвеса маятников.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Полезная модель направлена на решение задачи стабилизации автоматического уравновешивания дисбаланса ротора за счет скольжения корректирующих колец по контактирующей поверхности балансировочной камеры, которая может быть снабжена демпфирующей оболочкой и выполнена в виде силового диска многодискового ротора.
Технический результат, который может быть
получен при реализации полезной модели, заключается в стабилизации процесса автоматического уравновешй вания дисбаланса ротора;
в автоматическом сведении к миниму неуранорешенных сил и моментов, действующих на ротор; исключении ударных импульсов между кон. ;: г   i 11 ш
t  -  :
.f-i .-. .
Полезная модель характеризуется следующими существенными признаками.
Ограничительные признаки: приводной вал ротора, корректирующие кольца, балансировочная камера, заполненная жидкостью, механизм автоматического уравновешивания дисбаланса.
Отличительные признаки:
-внутренний радиус корректирующих колец соизмерим с наружным радиусом контактирующей поверхности балансировочной камеры
с образованием радиального зазора, обеспечивающим скольжение между контактирующими поверхностями;
-механизм уравновешивания дисбаланса снабжен радиально-разнесенными балансировочными камерами;
-в радиально-разнесенных балансировочШ)1х камерах установлены корректирующие кольца, масса которых уменьшается с увеличением радиуса контактирующей поверхности;
-контактирующая поверхность балансировочной  снабжена демпфирующей оболочкой;
-контактирущая поверхность корректирующих колец выполнена в виде заостренной кольцевой кромки;
-корректи дощие кольца снабжены технологическими отверстиями;
-механизм уравновешивания дисбаланса выполнен в виде коррек- у тищющего диска, насаженного на приводной вал;
-корректирующий диск установлен между силовыми дисками ротора или с торцевой поверхности силового диска ротора;
-корректирующий диск выполнен в виде силового диска,
П р и ч и н н о-с ледст-венная связь мевду сово1огпностью существенных признаков заявляемой  полезной модели и достигаемым техническим результатом заключается в том, что минимальный радиальный зазор между поверхностями корректирующих
колец и контактирующей поверхности балансировочной камеры исключает возможность перекатывания корректирующих колец по контактирующей поверхности камеры, а создает условие, при котором корректирующие кольца осуществляют скольжение по контактирующей поверхности балансировочной камеры. При скольжении нормальная составляющая относительной скорости отсутствует, что исключает возможность появления в местах контакта ударньк импульсов. Кроме этого, исключается возможность отрыва компенсирующего кольца от контактирующей поверхности балансировочной камеры, а площадь контакта возрастает, что снижает напряжения в материале контактирующих деталей
При использовании радиально-разнесенных балансировочных камер и установке в них корректирующих колец, масса которых уменьшается с увеличением радиуса, исключается возможность появления изгибающих моментов от сил инерции. При этом внутреннее компенсирующее кольцо должно быть более массивным, чем внешние кольца.
Применение демпфирующей оболочки контактирующей поверхности балансировочной камеры способствует снижению уровни CJ чaйныx колебаний, а при заполнении полости балансировочной камеры жидкостью - уменьшает силы трения скольжения между контактирующими поверхностями, так как демпфирующая оболочка может быть выполнена из пористого материала.
Выполнение внутренней поверхности корректирующих колец в виде заостренной кольцевой кромки при минимальном радиальном зазоре с контактирующей поверхностью балансировочной камеры позволяет корректирующему кольцу отклоняться в осевом направлении и компен Ировать неуравновешенность в двух плоскостях. Технологические отверстия, необходимые для сбалансированности корректирующих колец на докритических частотах вращения ротора, способствуют также стабилизации уравновешенности и на закритических частотах за счет перераспределения массовых сил корректирующих колец.
Балансировочные камеры с корректирукшцши кольцами можно объединить одним корпусом, который становится корректирущим диском в составе многодискового ротора, или выполнять функции типичного силового диска как однодискового ротора, так и ротора другой более сложной формы Расположение корректирующих дисков и их функциональная принадлежность в составе многодискового или монодискового ротора может определяться различными техническими решениями. Использование корректирующего диска, как механизма самоуравновешенности ротора, позволяет расширить технические возможности и практическую реализацию предлагаемого самобалансирующего устройства.
Заявляемая полезная модель пояснена рисунками. На фиг.1 показана принципиальная схема самобалансирующего устройства с одной балансировочной камерой; на фиг,2 - самобалансирующее устройство с радиально-разнесенными балансировочными камерами; на фиг.З - самобалансирующее устройство в виде силового диска ротора с использованием демпфирующей оболочки на контактирующей поверхности; на фиг,4 представлено сечение А-А по фиг,1; на фиг,5 - сечение Б-Б по фиг.З,
Самобалансирующее устройство содержит приводной вал I; силовой диск 2; корректирующие кольца 3 с технологическими отверстиями 4; балансировочную камеру 5 с корпусом б, контактирующей поверхностью 7 и демпфирующей оболочкой 8,
Полость балансировочной камеры 5 заполнена жидкой или консистентной средой
Самобалансирующее устройство работает следующим образом.
При вращении приводного вала I на закритических частотах корректи| щ1« е кольца 3, обладающие возможностью углового и частично линейного перемщения, под действием центробежных сил и моментов, приложенных к их центрам масс, поворачиваются к легкой стороне ротора.Центр масс системы приближается к центру ротора.
уменьшая дисбаланс системы. Относительно малый радиальный зазор между внутреноними поверхностями корректирующих колец 3 и контактирующей поверхностью V балансировочной камеры 5 способствует при наличии центробежных сил плотнол у прижатию корректирующих колец 3 к контактирующей поверхности 7 и исключает свободу их линейного перемещения
Использование радиально-разнесенных балансировочных камер 5 (фиг.2 и фиг,3), а также заостренных вцутренних поверхностей корректирующих колец 3 (фиг.З) с технологическими отверстиями способст ует повышению эффективности уравновешивания дисбаланса ротора, так как на закритических частотах вращения ротора корректирующие кольца 3 обладают большей возможностью и свободой угловых перемещений в радиально-разнесенных полостях. При этом демпфирующая оболнка 8 гасит вибрацию при случайных колебаниях контактирующих деталей.
Самобалансирующее устройство, выполненное в ввде силового диска многодискового ротора, в процессе вращения приводного вала кроме автоматического уравновешивания дисбаланса системы, может выполнять функции силового диска, то есть передавать крутящий момент потребителям механической энергии.
Заявитель
Проректор по наухшой работе /: 3 :i z- С.И.Феоктистов