ДВУСТОРОННЯЯ УПРУГОДЕМПФЕРНАЯ ОПОРА РОТОРА

Полезная модель относится к средствам для гашения резонансных колебаний роторов, и может быть использовано как демпфирующее устройство опор роторов турбомашин.
Известна упругодемпферная опора ротора турбодетандера, разработанная П.Л.Капицей, в которой втулка вибратора выполнена с прорезями на боковой поверхности в виде беличьего колеса (Сергеев С.И. Демпфирование механических колебаний. М.: Физматгиз, 1959. 408 с). Недостатком этой упругодемпферной опоры является низкая демпфирующая способность, так как демпферный зазор не уплотнен по торцам, и то, что жесткость опоры уже не может изменяться после изготовления.
Известна также упругодемпферная опора ротора Патент на полезную модель №78889 (F16F 7/00, опубл. 12.10. 2008), содержащая корпус, внутреннее кольцо, тела качения, сепаратор, упругую втулку с прямоугольными окнами, каналами для подвода смазки, канавками под уплотнительные кольца на образующей поверхности и фланцами, одним из которых она крепится к корпусу опоры, а ко второму с помощью винтов крепится наружное кольцо, в которой на цилиндрической поверхности выполнены прямоугольные сквозные пазы и центрирующий кольцевой бурт, перекрывающий окна упругого элемента, и упирающийся во фланец через пружинную шайбу.
Недостатком этой упругодемпферной опоры является то, что при работе создается перекос в гидродинамическом зазоре по цилиндрической поверхности между втулками, а это значительно ухудшает демпфирующий эффект при больших амплитудах колебания на резонансе.
В основу изобретения поставлена задача повысить эффективность упругодемпферной опоры в работе за счет настройки оптимальной жесткости опоры и работы ее без перекосов, что позволит обеспечить работу роторной системы с минимальными уровнями вибрации ротора на резонансе и корпуса опоры на рабочем режиме.
Данная задача решается за счет того, что в упругодемпферной опоре ротора, содержащей корпус опоры, внутренне кольцо, тела качения, сепаратор, наружное кольцо с каналами для подвода смазки и канавками для уплотнительных колец на внешней цилиндрической поверхности, каналами для подвода смазки, канавками под уплотнительные кольца на образующей поверхности, и двумя фланцами, одним из которых она крепится к одному упругому элементу, а другим ко второму упругому элементу с помощью винтов, согласно полезной модели на ее цилиндрической поверхности выполнен второй ряда прямоугольных сквозных пазов и центрирующий кольцевой бурт, перекрывающий окна упругого элемента, и упирающаяся через пружинные шайбы во фланцы двух упругих элементов с прямоугольными окнами, закрепленных на корпусе опоры.
На фигуре показан продольный разрез упругодемпферной опоры ротора.
Упругодемпферная опора ротора содержит внутренне кольцо 1, тела качения 2, сепаратор 3, наружное кольцо 4 с каналами 5 для подвода смазки с прямоугольными окнами по образующей 6 и канавками 7 для уплотнительных колец 8 на внешней цилиндрической поверхности, упругий элемент 9 с прямоугольными окнами 10, каналами для подвода смазки 11, канавками 12 под уплотнительные кольца на образующей поверхности и фланцами 13 и 14, одним из которых она крепится к корпусу опоры 15, а ко второму с помощью винтов 16 крепится наружное кольцо 4 и центрирующий кольцевой бурт 17, перекрывающий окна 10 упругого элемента, и упирающийся во фланец 14 через пружинную шайбу 18. На цилиндрической поверхности наружного кольца выполнен второй ряд прямоугольных сквозных пазов 19 и второй фланец 20, которым она через пружинную шайбу 21 крепится с помощью винтов 22 ко второму упругому элементу 23 с прямоугольными окнами 24, закрепленному на корпусе опоры 15.
Упругодемпферная опора настраивается для работы таким образом, чтобы рабочая частота вращения ротора соответствовала 1,41 первой критической частоты роторной системы. Настройка собственной частоты роторной системы производится за счет изменения коэффициента жесткости опоры и осуществляется винтами 16 и 22. В случае завинчивания винтов 16 и отвинчивания винтов 22 кольцо 4 перемещается влево и его центрирующий кольцевой бурт 17 в меньшей степени перекрывает окна 10 упругого элемента уменьшая при этом коэффициент жесткости опоры. Для увеличения коэффициента жесткости опоры наоборот винты 16 равномерно выкручиваются, а винты 22 закручиваются. При этом кольцо 4 перемещается вправо упругими силами пружиной шайбы 18, при этом центрирующий бурт 17 в большей степени перекрывает окна 10 упругого элемента 9, увеличивая при этом коэффициент жесткости опоры.
Работа упругодемпферной опоры происходит следующим образом. При наборе оборотов ротора до рабочих он проходит первую критическую частоту. На первом резонансе амплитуда колебаний максимально снижается за счет рассеяния энергии в тонком масляном слое между кольцом 4 и упругими элементами 9 и 23 за счет работы без перекоса в демпферном зазоре. На рабочих оборотах, соответствующих после настройки упругодемпферной опоры 1,41 первой резонансной частоты система будет иметь минимальный коэффициент передачи усилия через опору на корпус и соответственно минимальный уровень вибрации на корпусе опоры.