ДЕМПФЕР Российский патент 1995 года по МПК F16F9/10 F16F15/02 

Изобретение относится к быстровращающимся в упругодемпферных опорах вертикальным роторам машин и приборов, например газовых центрифуг, в частности к демпфирующим опорам таких машин.

Известен демпфер газовой центрифуги [1] содержащий подвижный элемент с подшипником для опоры ротора, шарнирно опертый нижней частью в резервуаре, заполненном демпфирующей жидкостью, и удерживаемый в верхней части центрифугирующими пружинами. Простая в исполнении конструкция демпфера [1] позволяет осуществлять эффективное демпфирование низкочастотных колебаний ротора, однако распределение демпфирующих и массовых сил на подвижном элементе таково, что на шарнире возникают боковые усилия реакций. Это, в свою очередь, требует полного исключения боковых смещений в шарнире для обеспечения эффективности демпфирования и стабильности демпфирующих характеристик, поскольку даже небольшие боковые смещения в шарнире под действием больших боковых нагрузок при малых демпфирующих зазорах значительно искажают параметры демпфера.

Известен демпфер быстровращающегося вертикального ротора [2] выполненный в виде подвижного элемента ступенчатой формы с закрепленным в верхней части подшипником для опоры ротора, в нижней утолщенной части образующего демпфирующий цилиндр, помещенный в полость с демпфирующей жидкостью, а в средней части шарнирно опертого на мембрану, проходящую по верхнему торцу демпфирующего цилиндра. Внутри демпфирующего цилиндра выполнена камера, в которой упруго установлен второй демпфирующий элемент.

Как известно, демпфер быстровращающегося в упругодемпферных опорах ротора должен обеспечивать подавление низкочастотных колебаний ротора при прохождении пусковых частот и низкочастотных, и высокочастотных прецессионных и нутационных колебаний ротора на рабочей скорости вращения. Если для подавления низкочастотных колебаний ротора требуется оптимальное сочетание упругих и демпфирующих сил из-за слабой зависимости оптимальных параметров от массы демпфирующего элемента, приведенной к подшипнику опоры, то для гашения высокочастотной неустойчивости требуется максимальное уменьшение приведенной массы демпфирующего элемента. Для расширения частотного диапазона эффективного демпфирования в конструкции демпфера [2] предусмотрено введение второго подвижного элемента, что усложняет конструкцию.

Изобретение направлено на повышение стабильности демпфирующих характеристик при упрощении конструкции демпфера с расширенным частотным диапазоном эффективного демпфирования с одним демпфирующим элементом и одной упругой связью.

Сущность изобретения состоит в том, что в демпфере, содержащем подвижный элемент ступенчатой формы с шарнирной опорой, нижняя утолщенная часть которого образует демпфирующий цилиндр, расположенный в резервуаре, заполненном демпфирующей жидкостью, с подшипником для опоры ротора и центрирующими пружинами верхней части, шарнирная опора расположена между торцами демпфирующего цилиндра.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично изображен вертикальный разрез ротора с демпфером.

Ротор 1 с упругой иглой 2 опирается на подпятник подшипника 3 опоры, установленный в верхней части 4 подвижного элемента ступенчатой формы, нижняя утолщенная часть которого образует демпфирующий цилиндр 5 и установлена на шарнире 6 в резервуаре 7 с демпфирующей жидкостью в корпусе 8. Подвижный элемент удерживается в вертикальном положении центрирующими пружинами 9. Шарнирная опора 6 расположена между верхним 10 и нижним 11 торцами демпфирующего цилиндра 5.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При приведении ротора 1 во вращение его низкочастотные колебания, например колебания при разгоне от неуравновешенности ротора, и высокочастотные колебания на рабочей скорости вращения передаются через упругую иглу 2 и подпятник подшипника 3 на верхнюю часть подвижного элемента 4, в результате чего подвижный элемент перемещается в резервуаре 7, качаясь на шарнире 6. При таких движениях подвижного элемента возникают упругая восстанавливающая сила при деформации центрирующих пружин 9 и демпфирующие силы при перемещении демпфирующей жидкости главным образом в зазоре между демпфирующим цилиндром 5 и корпусом 8. Для получения таких же оптимальных, приведенных к подпятнику 3 демпфирующих характеристик, как и в известной конструкции [2] при сохранении величины демпфирующего зазора между цилиндром 5 и корпусом 8 следует несколько увеличить высоту демпфирующего цилиндра, однако результирующая массовых сил, приведенная к подпятнику 3, уменьшится. Причем, если выбрать положение шарнира 6 между верхним торцом 10 и нижним торцом 11 демпфирующего цилиндра 5 таким, при котором боковые силы, приложенные к верхней части подвижного элемента (выше шарнира 6), уравновешивают боковые силы, приложенные к нижней части подвижного элемента (ниже шарнира 6), то боковая реакция в шарнире 6 становится минимальной и шарнир 6 испытывает только вертикальную нагрузку от ротора 1.

В результате этого параметры демпфера становятся независимыми от условий взаимодействия в шарнире 6, что повышает стабильность демпфирующих характеристик демпфера и надежность его работы, а снижение приведенной к подпятнику 3 массы демпфера позволяет эффективно гасить высокочастотные колебания ротора 1 при сохранении демпфирующих и жесткостных характеристик демпфера, оптимальных для подавления низкочастотных колебаний ротора 1.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в быстродвижущихся роторах машин и приборов, например в газовых центрифугах. Технический результат повышение стабильности демпфирующих характеристик и улучшение надежности демпфера, достигается за счет того, что в демпфере, содержащем шарнирно опертый в заполненном жидкостью резервуаре подвижный элемент ступенчатой формы с подшипником для опоры ротора и ценрирующими пружинами в верхней части, нижняя утолщенная часть которого образует демпфирующий цилиндр, центр вращения шарнира расположен между торцами демпфирующего цилиндра. 1 ил.

ДЕМПФЕР, содержащий шарнирно опертый в заполненном жидкостью резервуаре подвижный элемент ступенчатой формы с подшипником для опоры ротора и центрирующими пружинами в верхней части, нижняя утолщенная часть которого образует демпфирующий цилиндр, отличающийся тем, что центр вращения шарнира расположен между торцами демпфирующего цилиндра.