СПОСОБ БАЛАНСИРОВКИ РОТОРА Российский патент 2002 года по МПК F04D29/66 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к технологии изготовления роторов, и может быть использовано для балансировки роторов машин, например, центробежных насосов, компрессоров.

При вращении неуравновешенного ротора возникают сверхнормативные переменные нагрузки и изгиб ротора, приводящие к его аномальной работе. Неуравновешенность ротора после изготовления, а также и после определенного периода работы при превышении величин дисбалансов допустимых значений, необходимо устранять, т.е. подвергать ротор балансировке: определить значения и углы дисбалансов ротора, рассчитать корректирующую массу, уменьшить дисбаланс корректировкой масс.

Все существующие способы корректировки масс в принципе осуществляются: добавлением массы; перемещением массы; уменьшением массы; динамической центровкой.

Известен способ балансировки ротора, заключающийся в устранении определенной неуравновешенности корректировкой масс (уменьшением массы) путем удаления металла с поверхности колеса или с другой вращающейся детали в плоскости коррекции (см., например, ГОСТ 22061-76 "Машины и технологическое оборудование. Система классов точности балансировки..." стр. 35 и Изобретение "Способ балансировки рабочего колеса турбомашины", а.с. N 1522827).

Недостатком этого способа является сложность и высокая трудоемкость балансировки из-за необходимости доработки деталей в составе ротора.

Известен способ балансировки ротора центробежной машины путем вращения внешних обойм подшипника, выполненных с эксцентриситетом (динамическая центровка) (см. Изобретение "Способ снижения виброактивности центробежного насоса", а.с. N 1629619, взятое за прототип).

Недостатками этого способа являются:
1) необходимость большого числа пробных пусков машины для определения величины и направления эксцентриситета, что значительно повышает трудоемкость балансировки;
2) необходимость изготовления специальных подшипников с двумя внешними обоймами высокой точности и двумя механизмами фиксации, что также усложняет изготовление ротора.

Целью данного изобретения является упрощение процесса и снижение трудоемкости балансировки и изготовления роторов.

Поставленная цель достигается тем, что на вал ротора в плоскости коррекции насаживают кольцо, центр внешней поверхности которого смещен относительно центра поверхности вала на величину, эквивалентную значению измеренного дисбаланса, в направлении, противоположном вектору дисбаланса.

На фиг.1 изображен ротор, подвергаемый балансировке.

На вал 1 насаживается эксцентричное кольцо 2.

На фиг. 2 изображен вариант ротора с кольцом, насаженным на поверхность ротора, соосной с осью ротора.

На фиг. 3 изображен вариант ротора с кольцом, насаженным на поверхность ротора, имеющую радиальное биение относительно опорных поверхностей ротора.

Способ балансировки осуществляется следующим образом.

Измеряют значение и направление вектора дисбаланса ротора D в плоскости коррекции А одним из известных методов.

Определяют эксцентриситет кольца Е (смещение центра внешней поверхности кольца относительно центра отверстия кольца) по формуле
Е=D/m, (1)
где m - масса кольца. Масса кольца зависит от многих факторов и определяется на основании опыта работы с конкретным ротором. Определяют массу кольца следующим образом. Назначают пробное значение массы кольца, например, одну тысячную часть от массы ротора; подставляют это значение в формулу (1); определяют размеры кольца в зависимости от конструкции ротора; если полученная конфигурация кольца не удовлетворяет каким-либо требованиям, например прочностным, то размеры и массу кольца меняют, и вновь производят расчет по формуле (1).

В кольце растачивается (сверлится) отверстие с эксцентриситетом Е и диаметром d, необходимым для установки на вал ротора.

Для партии одинаковых роторов может быть изготовлен заранее набор колец с разными эксцентриситетами. В этом случае из этого набора выбирается кольцо с необходимым эксцентриситетом.

На вал ротора в плоскости коррекции А устанавливают кольцо.

Ориентируют смещение (эксцентриситет) кольца путем изменения его углового положения в сторону, противоположную направлению вектора дисбаланса D, а затем закрепляют кольцо на валу ротора.

Эксцентриситет кольца, например, для повышения точности балансировки, может быть определен с учетом радиального биения R посадочной поверхности вала под кольцо, например, следующим образом. Измеряют значение и направление вектора дисбаланса ротора D в плоскости коррекции А; измеряют значение и направление радиального биения R посадочной поверхности вала под кольцо (диаметр d). Определяют эксцентриситет кольца (равный абсолютному значению векторной суммы D'=R+D) по формуле

где М - масса ротора;
α - угол между векторами величин D и R;
изготавливают кольцо с эксцентриситетом Е'; устанавливают кольцо с ориентацией этого эксцентриситета (смещения) в сторону, противоположную вектору D'.

Изложенные выше примеры и последовательность выполнения приемов не исчерпывают всех случаев применения изобретения, а являются лишь его иллюстрацией. На практике могут быть использованы и другие варианты без нарушения основной сути технического решения. Кольцо, например, может быть выполнено разрезным, со шлицевой или фрикционной внутренней поверхностью. Для установки в плоскости коррекции могут быть использованы два кольца, преимущественно одинаковых; в этом случае вращением колец добиваются различной величины устраняемого дисбаланса, при этом не потребуется изготавливать набор различных колец.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволит значительно упростить и снизить трудоемкость балансировки и изготовления роторов, особенно при их серийном изготовлении.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к технологии изготовления роторов, и может быть использовано для балансировки роторов машин, например, центробежных насосов, компрессоров. Способ балансировки заключается в измерении дисбаланса и устранении неуравновешенности добавлением корректирующей массы. На вал ротора насаживают предварительно изготовленное кольцо, центр внешней поверхности которого смещен относительно центра поверхности вала на величину, эквивалентную измеренному дисбалансу ротора, с ориентацией этого смещения в сторону, противоположную направлению вектора измеренного дисбаланса. Использование данного способа позволяет упростить и снизить трудоемкость балансировки и изготовления ротора при его серийном изготовлении. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ балансировки ротора, имеющего цилиндрический участок внешней поверхности, заключающийся в измерении значения и направления дисбаланса, устранении неуравновешенности добавлением корректирующей массы и ее закреплении с ориентацией в сторону, противоположную направлению вектора дисбаланса ротора, отличающийся тем, что добавление массы осуществляют закреплением на цилиндрическом участке ротора кольца, которое предварительно изготавливают с центром внешней поверхности, смещенным относительно центра внутренней поверхности на величину, эквивалентную значению измеренного дисбаланса, с ориентацией максимального смещения в сторону, противоположную направлению вектора дисбаланса ротора, причем эта эквивалентная величина равна отношению значения дисбаланса ротора к массе кольца. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предварительно измеряют значение и направление радиального биения посадочной поверхности ротора под кольцо относительно опорных поверхностей ротора, закрепляют кольцо, которое изготавливают с центром внешней поверхности, смещенным относительно центра внутренней поверхности на величину, равную абсолютному значению результирующего вектора, с ориентацией максимального смещения в сторону, противоположную направлению результирующего вектора, причем результирующий вектор равен векторной сумме измеренного радиального биения и величины, эквивалентной значению измеренного дисбаланса.