УПРУГО-ДЕМПФЕРНАЯ ОПОРА РОТОРА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано в машинах и механизмах с быстровращающимися роторами для снижения уровня вибрации роторов, особенно на резонансных режимах путем диссипации энергии вибрации.
В настоящее время в качестве упруго-демпферных опор роторов широко применяются многослойные пластинчатые упруго-демпферные опоры, составленные из пакетов кольцевых платин, гофрированных пластин или их комбинаций (Расчет и конструирование средств виброзащиты сухого трения. В.А. Антипов, Ю.К. Пономарев, А.И. Белоусов и др.- Самара: СамГАПС, 2005.-207.- ISBN5 98941-004-2, стр.17-22, 154-171).
Такие опоры имеют высокие демпфирующие свойства, применимы в широком диапазоне температур и в агрессивных средах, имеют большой (около 100 000 часов) ресурс, высокие эксплуатационные качества и т.п. Существенным недостатком упруго-демпферных опор данного типа является сложная технология их изготовления, которая заключается в следующем. Стальную высокоуглеродистую ленту или пакет лент сначала спрессовывают в специальной прессформе с применением методов радиального прессования, затем термофиксируют полученную форму гофров с достаточно сложной программой термофиксации и, наконец, готовое изделие частично распрямляют и запрессовывают в кольцевой зазор между наружной обоймой подшипника ротора и корпуса.
Кроме того, такая опора нуждается в установке специальных разгрузочных устройств от веса ротора, а для роторов большого (10 кН и более) веса демпфирующие свойства опоры существенно ухудшаются из-за работы опоры на больших натягах. Зависимость демпфирующей способности от предварительного натяга и амплитуды деформации весьма существенна (Расчет и конструирование средств виброзащиты сухого трения. В.А. Антипов, Ю.К. Пономарев, А.И. Белоусов и др.- Самара: СамГАПС, 2005.-207.- ISBN5 98941-004-2, стр.186, рис.6.8.).
Известно демпфирующее устройство, в котором разгрузка ротора от веса реализована за счет перераспределения внутренних усилий в пакете гофрированных пластин. В нижней части демпфера гофры выполнены большей, чем в верхней части высоты. При восприятии веса ротора за счет разности натягов воспринимается вес ротора (А.с. СССР №1370339, МПК: F16F 7/00. Демпфирующее устройство \ В.А.Антипов, БИ №4, 1988 г.).
Недостатками указанного устройства является сложность технологии изготовления пакета пластин с разновысотными гофрами, отсутствие расчетной модели (для разновысотных гофров) и работа на больших натягах, что также существенно ухудшает диссипативные свойства демпфера.
Техническим результатом, на достижение которого направленно создаваемое изобретение, является улучшение диссипативных свойств на резонансных режимах за счет обеспечения работы демпфера на оптимальных натягах и упрощение технологии изготовления.
Технический результат достигается тем, что в упругодемпферной опоре, включающей наружное и внутреннее кольца и пакет кольцевых пластин, согласно полезной модели, наружное и внутренние кольца выполнены с резьбовыми отверстиями, в которых установлены резьбовые вытеснители, регулирующие заданную высоту гофров в пакете пластин и максимальную эффективность каждого гофра с точки зрения подавления вибрации и компенсации веса ротора без установки дополнительных разгрузочных устройств.
Введение в упругодемпферную опору ротора резьбовых вытеснителей, регулирующих заданную высоту гофр в пакете пластин улучшает диссипативные свойства на резонансных режимах и упрощает технологию изготовления.
На фиг. представлено упруго-демпферная опора ротора в разрезе.
Упруго-демпферная опора ротора включает наружное 1 и внутреннее 2 кольца с резьбовыми отверстиями, в которых установлены резьбовые вытеснители 3, упирающиеся выступами 4 с двух сторон в пакет платин 5.
Упруго-демпферная опора ротора работает следующим образом. Пакет кольцевых платин 5, установленный между кольцами 1 и 2, не нуждается в предварительной опрессовке, термофиксации и специальном приспособлении для выдавливания готового демпфера в кольцевой зазор. Пакет гладких кольцевых платин 5 без натяга помещают между кольцами 1и 2, а затем, ввинчивая выместители 3 в кольца 1 и 2, создают заданную (оптимальную) форму гофров кольцевого пакета 5.
Расчетным или опытным путем подбирают оптимальное поджатие вытеснителей 3, компенсируя вес ротора, приходящийся на данную опору. Таким образом, демпфирующее устройство не нуждается в установке каких-либо дополнительных разгрузочных устройств от статических сил, что существенно упрощает конструкцию демпфера. С помощью вытеснителей 5 натяги во всех направлениях устанавливают оптимальными, с точки зрения максимальной эффективности демпфера в данном направлении.
При воздействии вибрационной нагрузки, например, от дисбаланса вращающегося ротор, гофр изгибается, за счет разности радиусов изгибов платины в пакете проскальзывают с трением друг относительно друга и происходит диссипация энергии вибрации.
По сравнению с прототипом при воздействии вибрационной нагрузки демпфирующее устройство работает в обращенном режиме: высота гофра при нагружении опоры увеличивается, а не уменьшается, что существенно влияет на эффективность работы демпфера. Для предотвращения преждевременного износа кольцевых пластин опорные поверхности 4 вытеснителей 3 выполнены со скругленными поверхностями и из менее жесткой стали, чем кольцевые пластины. Это мероприятие обеспечивает заданный ресурс демпфирующего устройства.
Устройство изготовлено и испытано с целью определения его работоспособности и упругодиссипативных свойств. В результате обработки экспериментальных данных выявлено, что в зависимости от разных амплитуд деформации (от 0.05 мм до 0,6 мм, что существенно превышает реальный диапазон изменения рабочих амплитуд деформации в опорах роторов современных турбомашин) и различных радиальных направлений деформирования относительный коэффициент рассеивания демпфера, характеризующий его диссипативные свойства, изменяется в пределах от 1,2 до 4,1, что в несколько раз превышает аналогичные показатели эффективности реальных конструкций многослойных кольцевых гофрированных демпферов опор роторов газотурбинных двигателей.
Предлагаемая упруго-демпферная опора ротора позволит существенно упростить технологию изготовления упруго-демпферных опор, за счет исключения операций опрессовки, термофиксации и выдавливания гофров, повысить эффективность подавления вибрации за счет обеспечения оптимального поджатия гофров во всех радиальных направлениях и существенно упростить конструкцию за счет исключения необходимости установки дополнительных нагрузочных устройств от веса ротора.