ДЕМПФЕР КОМБИНИРОВАННОГО ТРЕНИЯ ОПОР РОТОРОВ Российский патент 1994 года по МПК F16F7/00 

Изобретение относится к авиадвигателестроению и предназначено для гашения колебаний турбомашин.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей устройства.

На фиг.1 изображен демпфер, продольный разрез; на фиг.2 - демпфер, вид справа; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - вид пакета до сборки в демпфер; на фиг.5 - вариант демпфера для жесткого ротора; на фиг.6 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.7 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.8 - вид по стрелке Г на фиг. 1; на фиг.9 - разрез Д-Д на фиг.1; на фиг.10 - вид по стрелке Е на фиг.1.

Демпфер комбинированного трения содержит (фиг.1, 2, 3) устанавливаемый с натягом в опору 1 корпус 2, размещенные в нем вибратор 3 и статор 4. Вибратор 3 выполнен в виде двух втулок, имеющих в поперечном сечении вид швеллера, на полках втулок выполнены трапецеидальные выступы 5. Причем на внутренних полках вибратора 3 впадины, образующие выступы 5, сделаны несквозными, благодаря чему имеется цилиндрическая поверхность, по которой вибратор с натягом насаживается на наружное кольцо подшипника 6.

Статор 4 демпфера в поперечном сечении имеет вид двутавра, на полках которого сделаны трапецеидальные выступы 7, ответные впадинам полок вибратора 3, причем пазы верхней полки статора 4 выполнены несквозными таким образом, что полка имеет сплошную наружную цилиндрическую поверхность. Упругогистерезисный элемент демпфера выполнен в виде двух пакетов 8, набранных из трех групп лент. В центре каждого пакета расположены гладкие ленты 9 (фиг. 4), по обе стороны от которых расположены две группы гофрированных лент 10, снаружи с обеих сторон пакета поставлено по ленте 11 с наружными выступами 12, причем вершины гофров опираются на ленты 11 в местах выступов 12, в их среднем сечении, и на гладкие ленты 9 в середине пролетов между выступами. Стыки лент равномерно разведены по окружности и находятся в местах выступов.

Пакеты перед сборкой в демпфер полностью выжимаются последовательно пролет за пролетом. Этим достигается одинаковая жесткость пролетов демпфера. Выжатые пакеты 8 вставляются в кольцевые зазоры втулок вибратора 3 таким образом, что середины выступов лент 11 совпадают с серединами выступов 5 вибратора 3. Втулки вибратора со вставленными в них пакетами собираются затем со статором 4 с натягом по выступам статора, обеспечивающим отсутствие проскальзывания пакетов в статоре при деформациях демпфера.

Для гарантии отсутствия проскальзывания служит шпонка 13 (фиг.3), в которой сделаны сквозные отверстия 14 для протока масла. Сборка вибратора 3 с наружным кольцом подшипника 6 может быть произведена до сборки статора, причем суммарная величина боковых зазоров между статором и наружным кольцом составляет 0,3-0,5 мм для предотвращения прижогов беговой дорожки подшипника.

Между статором 4 и внутренней полкой вибратора 3 имеется зазор 15 (фиг. 2, 3), ограничивающий смещение в демпфере сухого трения, поэтому он выполнен меньшим по величине, чем зазор 16 между наружной поверхностью выступов втулок вибратора 3 и внутренней поверхностью ответных впадин наружной полки статора 4.

На каждую втулку вибратора с центровкой по ней с торцов с возможностью подвижки в осевом направлении надеты уплотнительные кольца 17, 18, в кольцевые канавки которых вставлены резиновые уплотнительные прокладки 19. Конструкция собрана в корпус 2 таким образом, что между статором 4 и корпусом 2 демпфера имеется рабочий зазор 20.

Для жестких роторов с целью недопущения срывных режимов на наружной поверхности верхней полки статора 4 по ее краям выполнены выступы 21 (фиг. 5), таким образом, что величина зазора между наружной поверхностью выступов и корпусом составляет 0,6-0,7 величины рабочего зазора гидродинамического демпфера. Уплотнительные кольца 17 и 18 поджимаются к торцам корпуса 2 и форсуночного кольца 22 давлением от резиновых уплотнительных прокладок 19 и давлением масла в замкнутой кольцевой области, образованной зазорами 15, 16 и радиальными каналами 23, сделанными в стенке 24 статора 4.

Уплотнение торцов рабочего зазора 20 организует длинный гидравлический демпфер со сдавливаемой пленкой, последовательно включенный с пластинчатым демпфером сухого трения. В кольцевые канавки во втулках вибратора 3 вставлены резиновые уплотнительные прокладки 25 с натягом по торцам наружного кольца подшипника, благодаря чему организуется длинный гидродинамический демпфер с рабочей областью, образованной зазорами 15, 16 и каналами 23, работающий параллельно с демпфером сухого трения. Демпфер вместе с уплотнительным кольцом 18 фиксируется шпонкой 26 (фиг.1, 9, 10), одним концом запрессованной в форсуночное кольцо 22, а другим входящей в шпоночный паз, выполненный с зазором 27 по периметру шпонки, большим по величине суммы величин зазоров 15 и 20. Уплотнительное кольцо 17 фиксируется от проворота фиксатором 28 (фиг.1, 8). Масло в рабочий зазор 20 попадает через кольцевую канавку 29, питающее отверстие 30 в корпусе 2 демпфера и питающую канавку 31 в опоре 1 ротора, для стока масла из рабочих зазоров демпфера во втулках вибратора предусмотрены сквозные каналы 32 (фиг.6). Масло для смазки подшипника подается тремя форсунками 33, выполненными за одно целое с форсуночным кольцом 22. Корпус 2 демпфера вместе с форсуночным кольцом 22 крепится к опоре 1 с помощью шпилек 34, контровочных шайб 35 и гаек 36.

Демпфер комбинированного трения работает следующим образом. На рабочих режимах при небольших дисбалансах, когда динамическая сила, действующая на опору ротора, не может преодолеть действие сил сухого трения на выступах вибратора 3, демпфер сухого трения выключен из работы и как жесткое тело вместе с ротором прецессирует в рабочем зазоре 20 гидродинамического демпфера. Так как торцы рабочего зазора уплотнены, гидродинамический демпфер работает здесь как длинный демпфер со сдавливаемой пленкой, обеспечивая нормальную работу двигателя на рабочих режимах.

В экстремальной ситуации с ростом амплитуды смещения ротора в опоре при некоторой величине смещения сила, действующая со стороны ротора на опору, преодолеет силы трения на выступах вибратора 3 и демпфер сухого трения, включается в работу последовательно с длинным гидродинамическим демпфером. Энергия колебаний будет рассеиваться в демпфере сухого трения в основном за счет проскальзывания с трением лент пакетов 8 при их деформации. Одновременно с демпфером сухого трения в работу включается еще один гидродинамический демпфер, энергия колебаний в котором будет рассеиваться за счет продавливания масла по каналам, образованным зазорами 15, 16 и радиальными каналами 23. Совместная работа двух демпферов исключает касание валов двигателя в экстремальной ситуации.

Демпфер эффективно работает во всем диапазоне рабочих частот и дисбалансов. Постановка демпфера в опоры роторов исключает касание валов двигателя в экстремальных ситуациях.

Использование: авиадвигателестроение, а именно опоры роторов турбомашин. Сущность изобретения: демпфер содержит корпус, вибратор в виде двух втулок, в поперечном сечении имеющих вид швеллеров, на полках которых выполнены трапецеидальные впадины, статор, имеющий поперечное сечение в виде двутавра, на полках которого один против другого выполнены трапецеидальные выступы, ответные впадинам вибратора и упругогистерезисный элемент, выполненный в виде двух многослойных пакетов, набранных каждый из двух лент с наружными выступами, расположенных между ними двух групп гофрированных лент и центральной группы гладких лент, выжатых в собранном состоянии и вставленных с натягом в кольцевые полости, образованные выступами статора и вибратора, без возможности проскальзывания по контактным поверхностям статора. Впадины верхней полки статора выполнены несквозными так, что полка имеет сплошную наружную цилиндрическую поверхность. Между верхней полкой статора и корпусом имеется заполненный маслом рабочий зазор, на каждую втулку вибратора с центровкой по ней с торцов и возможностью перемещения в осевом направлении надеты уплотнительные кольца, в кольцевые канавки которых вставлены резиновые уплотнительные прокладки с натягом по торцам втулок вибратора, благодаря чему организуется длиннй гидродинамический демпфер, включенный последовательно с демпфером сухого трения. При этом сдавливающая нагрузка между слоями пакетов и их жесткостные свойства подобраны таким образом, чтобы демпфер сухого трения эффективно работал на экстремальных режимах. В кальцевые канавки во втулках вибратора вставлены дополнительные резиновые уплотнительные прокладки с натягом по торцам наружного кольца подшипника, благодаря чему образуется еще один длинный гидродинамический демпфер, включающийся в работу одновременно с демпфером сухого трения. 1 з.п.ф-лы, 10 ил.

1. ДЕМПФЕР КОМБИНИРОВАННОГО ТРЕНИЯ ОПОР РОТОРОВ, содержащий корпус, устанавливаемый с натягом в опору, размещаемый на подшипнике ротора вибратор с полками, имеющими трапецеидальные впадины, статор с полками, имеющими трапецеидальные выступы, ответные впадинам вибратора и образующие с выступами последнего кольцевые полости, упругогистерезисный элемент, выполненный в виде двух сжатых многослойных пакетов, набранных каждый из двух лент с наружными выступами, расположенными между ними, двух групп гофрированных лент и центральной группы гладких лент, вставленных с натягом в кольцевые полости без возможности проскальзывания по контактным поверхностям статора, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, статор выполнен в виде двутавра в диаметральном сечении, трапецеидальные выступы на полках которого выполнены один против другого, вибратор - в виде двух, имеющих в диаметральном сечении форму швеллеров втулок с кольцевыми канавками, впадины верхней полки статора выполнены несквозными так, что полка имеет сплошную наружную цилиндрическую поверхность, верхней полкой статора и корпусом образован заполненный маслом рабочий зазор, демпфер снабжен установленными на каждую втулку вибратора с центровкой по ней с торцов и возможностью перемещения в осевом направлении уплотнительными кольцами с кольцевыми канавками, размещенными в последних резиновыми уплотнительными прокладками с натягом по торцам втулок вибратора и размещенными в кольцевых канавках втулок вибратора дополнительными резиновыми уплотнительными прокладками, устанавливаемыми с натягом по торцам наружного кольца подшипника ротора. 2. Демпфер по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности для жестких роторов, на наружной поверхности верхней полки статора по ее краям выполнены выступы, наружной поверхностью которых и корпусом образован зазор, составляющий 0,6 - 0,7 величины рабочего зазора.