Демпфирующее устройство опор роторов турбомашин

Демпфирующее устройство опор роторов турбомашин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЗвФЖмъвизки

ЭМ Вит,и Отбу. ничей".". .. з

-"Й"и с А и и е

ЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Сов д щ:

Социалистически

Респубпнк

<и>775470

АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Дополнительное к авт. саид-ву (5!)М. Кл.з

Заявлено 09.1277 (21) 2553542/25-28 исоединением заявки Ио

Приоритет

Опубликовано 30.10.80. Бюллетень М 40

Дата опубликования описания 30.10.80

F 16 F 7/00

Государственный коми

СССР по делам изооретени и открытий (53) УДК 621-576 (088.8) (72) Авторы изобретения

A,È.Áåëoóñîâ, И.Д.Эскин и Д.К.Новиков (71) Заявитель (54) ДЕИПФИРУЮЩЕЕ УСТРОИСТВО ОПОР РОТОРОВ

ТУРБОМАШИН

Изобретение относится к области демпфирующих устройств и может быть использовано для гашения колебаний роторов турбомашин.

Известен демпфер, выполненный из упругого гофрированного материала, уложенного слоями между подшипником и корпусом (11. Однако этот демпфер имеет ряд недостатков. Вследствие того, что гофры выполнены кольцевыми, при колебаниях вибратора размер пакета в направлении оси вала изменяется, поэтому демпфер нельзя жестко зажи- . мать в осевом направлении, иэ-эа чего гофры могут соскальзывать друг с дру- 15

ra, что может привести к нестабильности работы демпфера и повышению анизотропности его характеристик. К тому же изготовление демпфера с кольцевыми гофрами технологически сложно. . >@

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является демпфирующее устройство опор роторов турбомашин, 25 содержащее гидродинамический демпфер, статор, кольцеобразный вибратор, взаимодействующий с пакетом лент, заключенным в кольцевой паз, образованный вибратором и статором, и раз- 30 грузочное устройство, связанное с вибратором j2J.

Недостаток этого устройства заключается в том, что при использовании его на турбомашинах при повышенных уровнях динамических нагрузок диссипативных свойств может оказаться недостаточно, так как максимальный коэффициент рассеяния многослойного гофрированного пакета, используемого в этой конструкции, не превышает 44,5. К тому же этот демпфер имеет значительную анизотропию диссипативных свойств вследствие накапливания действия сил трения, приложенных к вершинам гофров, в направлениях от разреза пакета.

Целью изобретения является повышение диссипативной способности и увеличение изотропности демпфирующих и жесткостных свойств.

Цель достигается тем, что вибратор в диаметральном сечении имеет форму двутавра, на полках которого с обеих сторон выполнены один напротив другого, равномерно расположенные по всей длине окружности вибратора, трапецеидальные вырезы, статор выполнен в виде стаканов, установлен1

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. акад. С.П.Королева

775470 ных соосно и обращенных один к другому кромками, на которых выполнены трапецеидальные выступы, ответные впадинам вибратора, а пакет лент набран из гофрированных и расположен- ных между ними гладких лент, выступы лент расположены друг против друга, обращены наружу пакета и ориентированы относительно выступов, выполненных на кольцах снаружи, а стыки лент равномерно смещены по окружности.

На фиг. 1 изображено демпфирующее устройство, частичный разрез; на фиг. 2 — сечение A-A на фиг. 1", на фиг. 3 — взаимное расположение втулок статора и вибратора; на фиг. 4 — схематически показана компоновка демпфирующего пакета до сборки.

Демпфирующее, устройство состоит иэ двух стаканов 1 и 2 статора, установленных соосно и обращенных один к другому кромками, и нибратора, состоящего из двух втулок 3 и 4, причем втулка 4 напрессонывается на втулку 3. В кольцевые пазы, образованные втулкой 3 и стаканами 1 и 2 статора, вставляются пакеты 5 и 6 лент, идентичные друг другу, а втул-, ка 4 вибратора связана с разруэочным устройством, состоящим иэ корпуса 7, башмака 8, разгрузочной пружины 9, регулировочной прокладки 10 и проставки 11. Толщина прокладки 10 подбирается до сборки с ротором 12 таким образом, чтобы при действии статической нагрузки на демпфер, равной весу ротора, приходящемуся на опору, зазор 13 между эаплечиками 14 корпуса 7 и башмаком 8 был равен

Ь - д, где и — величина радиального зазора 15 в гидродинамическом демпфере, о — величина остаточного смещения вибратора при разгрузке демпфера от статической силы, обусловленная гистерезисом в пакете демпфера. Пружина 9 выполнена в виде многослойного гофра. С целью снижения аниэотропии жесткостных свойств демпфера, вносимой разгрузочным устройством, податливость гофра 9 выбирается значительно больше податливости одного пролета пакетон 5 .и 6 лент, причем для обеспечения работы гофра в линейной области предварительное поджатие его С Ун/f = 0,5, где f — начальный выгиб гофра; Ун — предварительное поджатие гофра. Стакан 1 статора имеет в диаметральном сечении

Е-образую форму, на наружной стенке

16 у него имеется фланец 17, с помо- щью которого весь демпфер крепится в опоре 18 турбомашины. На средней и внутренней стенках стакана 1 имеются трапецеидальные выступы 19 и 20 °

Стакан 2 статора имеет н диаметральном сечении форму швеллерй, на .полках которого имеются трапецеидальные выступы 21 и 22, а на полках втулки

3 вибратора с обеих сторон выполнены одни напротив другого равномерно расположенные по нсей длине окружности вибратора трапецеидальные выступы 23 и 24. В кольцевые пазы, образованные трапецеидальными выступами статора и вибратора, вставляются пакеты 5 и

6 лент. Статор демпфера выполнен в виде двух втулок с целью уменьшения вылета трапецеидальных выступов и увеличения их прочности. Стаканы 1 и 2 статора вставляются во втулку 3 нибратора, причем трапецеидальные . выступы 23 и 24 входят в отне ные вырезы стаканов 1 и 2. При этом натяг, создаваемый в пакетах 5 и б трапецеидальными выступами статора !5 больше, чем натяг, создаваемый трапецеидальными выступами ннбратора, в 1,5-2 раза. Между средней стенкой стакана 1 статора и втулкой 4 нибратора образуется зазор 25, а между

2О наружной обоймой подшипника .26 качения и внутренней стенкой стакана 1 зазор 27. Между втулкой 4 нибратстра и наружной стенкой стакана 2 статора образуется зазор 28, а между внутренней стенкой и наружной обоймой подшипника качения — зазор 29.

Пакеты 5 и б лент состоят из днух групп гофрированных лент 30 и 31, разделенных пакетом гладких лент 32.

1Наружные ленты 33 и 34 имеют выстуЗО пы 35, которыми они опираются на трапецеидальные выступы 19, 20, 21 и 22 статора и выступы 23, 24 вибратора. Гофрированные ленты 30 и 31 расположены таким образом, что нер35 шины гофрон направлены навстречу друг дрУгу. Стыки 36 гофрированных лент расположены под выступами 35 и развернуты равномерно по окружности. Стыки 37 гладких лент также равномерно развернуты по окружности.

От проворота пакеты 5 и б фиксируются штифтами 38 и 39. Подшипник закрепляется на валу гайкой 40. Демпферный зазор 15 по торцам закрыт раэрезными металлическими уплотнительными кольцами 41 и 42. Масло в демпфер подается через канал 43 и канавку 44 н опоре и через снерление

45 в стакане 1.

Демпфирующее устройство работает следующим образом. Колебания ротора

12 через подшипник 26 качения переда-. ются нтулке 3 нибратора и гасятся за счет сил сухого трения, возникающих между лентами пакетов 5 и б. Гашение колебаний происходит также при проскальзывании трапецеидальных выступов

23 и 24 втулки 3 вибратора по выступам 35 наружных лент 33 и 34. Такое проскальзывание возможно, поскольку натяг, создаваемый выступами статора больше, чем натяг, создаваемый трапецеидальными выступами 23 и 24 вибратора, в 1,5-2 раза. Энергия колебаний ротора переходит также н гидравлические потери, возникающие при

775470 выдавливании масляной пленки иэ демпферного зазора 15. Предложенная кЬнструкция пакета лент имеет большую диссипативную способность, чем пакет прототипа. Это объясняется тем, что в предлагаемой конструкции пакета в середине пролетов вершины гофров групп лент 33 и 34 направлены навстречу друг другу. Поэтому максимальное сдавливающее усилие, прижимающее ленты 33 и 34 друг к другу при распрямлении гофров в собранном пакете, находится также в середине пролета— там, где происходит максимальное проскальзывание, поэтому работа сил трения, и, следовательно, диссипативные свойства такого демпфера будут выше, чем у прототипа, в котором места максимального сдавливающе— го усилия и максимального проскальзывания не совпадают. Разворот стыКоВ 36 и 37 лент равномерно по окружности позволяет уменьшить аниэотропию характеристик, вносимую стыками

С помощью разгрузочного устройства снижается аниэотропия, обусловленная весом ротора. A поскольку податливость гофра 9 разгрузочного устройства значительно больше податливости одного пролета пакетов 5 и 6, то аниэотропия, вносимая таким разгрузочным устройством, невелика.

Использование параллельной работы демпфера сухого трения, имеющего описанный выше пакет с повышенными демпфирующими свойствами, и гидравлического демпфера с уплотнительными кольцами, позволяет существенно повысить- диссипативные свойства демпфера в целом.

Формула изобретения

Демпфирующее устройство опор роторов турбомашин, содержащее гидродинамический демпфер, статор, кольцеобразный вибратор, -взаимодействующий с пакетом лент, заключенным в кольцевой паз, образованный вибратором и статором, и разгрузочное устройство, связанное с вибратором, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения диссипативной способности и увеличения иэотропности его демпфирующих и жесткостных свойс гв, вибратор в диаметральном сечении имеет форму двутавра, на полках которого

15 с обеих сторон выполнены один напро тив другого, равномерно расположенные по всей. длине окружности вибратора, трапецеидальные вырезы, статор выпол- нен в виде стаканов, установленных

;Щ соосно и обращенных один к другому кромками, на которых выполнены тра пецеидальные выступы, ответные впадинам вибратора, а пакет лент набран из гофрированных и расположенных между ними гладких лент, выступы лент, расположены друг против друга, обращены наружу пакета и ориентированы относительно выступов, выполненных на кольцах снаружи, а стыки лент равномерно смещены по окружности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Акцептованная заявка Японии

948-18966, кл. F 16 С 17/02.

"Изобретения эа рубежом"„ 1973, 9 19, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2392466-25/28, кл. F 16 F 7/00, 1977 (прототип).

775470

Рие. 4

Составитель О.Мальцев

Техред H.Бабурка Корректор О.Билак

Редактор Г.улыбина

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7698/49 Тираж 1095 Подписное

I3HHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5