Униполярная машина с подшипниками на газовой смазке Советский патент 1983 года по МПК H02K5/00 

1|-:,-)Пге-М1И- h:.:.-i I i .o aiiJ iiio;TpoeHiiH i: iBasic , например , iii:-JX гч:1 О1:-а орПх , Из t4 7risj ИИПС.Ч Hf-JHhie )pi, ; iOTCp p;a ;iMf;:;irм и как ско;1Г)Жер ия ; глзошэн В этих ма:;;иизх р;торн :й угн; пси ИТ ЧТГюра jniCKOB , уст,: др;/:- i:;i ;; нмокппих г: ост. ;П. ,и, Mcj i:j:/ Topr- iMi Duno-i;: : с:мпзс Ч :is:H котсры - сО-;1лю; путем подач ст I-f eai-icro пс-точника мере: Hn.nj;y a, расположс-: Bpa iuni iu X(-H дисках. 11и;(Г)С1.; таКг;х пи;мот;:-я ;--n.n-ri; no;. н Л(ЗЖ:гС с : них от HiUMlUiOrO ПС ИП.( : ТИ ЛКЖС iijHniii-:K..M на ; i -оис): дая ог:(н v - :.-;-та;Ю1-.1 ющихсУ подилтниках Недос; таксон ко:гст, HflJUftTC) lo, что OFia no:)DCJ:HaT дш частично умечь:л;;ть сухое трсч1ис пр соприкоояс -О-уги опор подшипника. , г оско:;ы;у од:)а i; rioиopxIiocт ; и огкзр,: of:-TaoT;H неподвижной. fiai.6o.;:r:C близкой к изобретению техни1сскт сущноотп и ддооткгае)Мом эффООу является униполярная маи1Я содержащая диоковг11й ротор, устано рал.на.; ьных под111ипииках и п;-;к.-, с Гс) емамкой Ьодси--; ,г: камп та;;ой конструкции яБдяю.чгн )л ьзо;;анио д зостатиче когс; ni;A::JHn лка , гребуглаг гг ;:e:ipe газа. ч1О у;ложпя1 т эксп: уа гаци1с маш1:ны, ;,а зм(;:ие;-ие газового додк.илника нев аиилгстдем основании, что при касании его рот ром и а.|;ичии сухого трения приводит к 3aKjiiHHBanHre поди;ип ика , UGJPi, изобретения - повыиоЕ ие надежности у нипол Ч1;но;; .маи.инг с подшипмикамя на газовой смазке при динамическом торможе11ии ротора Указанная цель достигается тем что п угикс-тярной машине с г Одшип никами н.1 газовой омазке, содержащ ycxaHODJieHHiiiH ;;а валу ротор подпя ник , последний установлен на допол нительнОМ подшипнике н соединен с валом ротора при помощи муфты, сна женной .механизмом отключения, кроме того, машина снабжена механ мом осевого п-эрег 1ещения ротора, включающим привод, соединенный с датчиком скорости. fia чер1еж«; изображена принципиальная схема предлагаемой униполяр ной .машины с подшипниками на газов смазке . Униполярная махиина содержит рот 1, обмотку возбуж;дения 2, токосъем ные устройСтЕа 3. Ротор опирается подпятник 4. На торцовой поверхнос ро-; С)р;а виголнсик cl;иpa ;ьныe микроканапки . :одпятник устан.оялен на 11;а Гк1ко:1Оди:ипнике 6, а вал . iJOTOpa р.адиалt.itbix подшипниках 8. На валу 7 зак|п.чи;ена с)боима Ч, которая соединена с ободом 10 1:одпя1(ика 4 с помощью гентробежной муфты, Е)полнен ной в виде кoJ.oдoк 11, которые перемещаются вдоль направляющих 12 и прижимаются пружиной 13 к ободу 10. 7 опирается на шарорчю опору 14, соединенную с приводом 15. Baj; взаимодоиствует с датчиком скорости «ращения 16. Элементы 7, зуют .механиз.м осевого ротора. VнииoJ.яpflaя MaiiifHa след;, ющ и.-v; о б р а з ом, Б исходном по.;ожении между торцом ротора и подпя тг; иком 4 имеется LiO3; yiiihb;H зазор. Ротор J приводится ьо вращение, например, злектроднигателем на чер1еже не показан;, 1отор начинает вращаться на щарОЕОй опоре 1 -1 . Ь.месте с ротором вращается 11ОлТпи-;ник 4 на 11.арикопо;;::;ипнике б, так Kaft он остается соединенным муфтой с; обоймой 9 . При дал1 :чей1ием увеличении скорОстй ротора под Д5ействием возрастающих це- тробежных сил колодки преодолевают сопротивление пружин и отходят от обода 10. Под действием сил сопротив-ления Б и1арикопод1;:ипнике 6 подпятник 4 начинает тормозиться и останавливается, а Ротор продо;;жает вращаться на и;арово; опоре 14. С увеличением скорости вра 1;ения ротора BtJLe некоторото г;орогового значения /;ав/:ение Б миь:роканавках возрастает и пояаляс-тся воз.можность возникновения )азового смазочного слоя. При достижении пороговой скорости вращения с помощью привода 15 удаляют шаровую ОПору из-под najia 7, и ротор опускается торцовой поверхностью ка подпятник ч ка с.пой газовой смазки. С этого момента времени ротор вра-щается iia газодинамическом подпятнике 4. Затем с помощью обмотки возбуяудения 2 создают магнитное поле, а тоKOcijeMHbje устройства генератора подсоединяют к нагрузке. Осуществляется, например, режим внезапного лина.мического тор.можения ротора, а через нагрузку (на чертеже не показана) проходит импульс тока. При снижении скорости, вращения ротора уменьшается величина центробежных сил, действующих ка кододкй 11, они под действием пружин соприкасаются с ободом 10, и подпятник начинает вращаться в шарикоподшипнике б синхронно с ротором. Смазочный слой изчезает и соприкасается с подпятнико.м. Далее они вращаются вместе до подной остановки ротора.

Так работает ударный униполярный генератор с газодинамическими подшипниками. Для следующего запуска генератора шаровую опору подводят под вал ротора, и он отделяется от подпятника.

Моментом включения привода механизма осевого перемещения ротора и механизма отключения муфты является скорость вращения, соответствующая возникновению смазочного слоя подпятника. Сигнал на включени этих механизмов nocTynaet от датчик скорости (фотоэлектрического или другого типа), настроенного на эту пороговую скорость вращения ротора.

В процессе разгона ротора сигнал от датчика поступает сначала на механизм отключения муфты, так как подпятник должен быть неподвижен к моменту достижения пороговой скорости, а потом на привод механизма осевого перемещения.

В процессе торможения ротора сигнал от датчиков поступает на указанные механизмы в любой последовательности. Важно, чтобы при снижении скорости ниже порогового значения и исчезновении смазочного слоя ротор не сопникасался с неподвижным подпятником.Это может быть достигнуто, либо прлподнятием .ротора над подпятником (если механизм осевого перемещения позволяет выполнить это при вращени№ ротора), либо вращением подпятника синхронно с ротором.

В предложенном устройстве используются центробежные муфты, где датчиком скорости является механическа система, состоящая из колодок и пружин, которая настроена на определенную скорость вращения. Если применяют другой тип муфты, например электромагнитный, то датчик скорост может быть с электрическим выходным сигналом (датчик 16).

Следует отметить, что аналогично могут быть выполнены и радиальные опоры вала ротора.

Недостатком газодингиикческих подшипников, как известно, является

возникновение сухого трения при пусках и остановках ротора, которое приводит к заклиниванию подшипников и выходу их из строя.

В предложенной машине подпятник соединен при отсутствии вращения муфтой с валом ротора. Отсоединени подпятника, который расположен на вращающемся основании (шарикоподшипнике), происходит не сразу, а при несколько большей скорости, т.е. при гарантированноП толщине смазочного слоя, обеспечивающей надежное вращение ротора. Соединен подпятника муфтой с валом при уменшении скорости вращения начинается также еще при наличии смазочного слоя. Поэтому при полном отсутстви смазочного слоя ротор соприкасаетс уже с вращающимся подпятником и сухое трение между ними не возникает.

, Технический эффект изобретения заключается в том, что предложено конструктивное решение проблемы исключения сухого трения при разго и торможении ротора, вращающегося в газодинамических подшипниках. .Такое решение повышает надежность работы высокоскоростных роторов униполярных машин и упрощает их эксплуатацию, так как отпадает необходимость в подаче газа в зону смазки от внешнего источника. i

Следует отметить, что сочетание двух механизмов (отключения муфты и осевого перемещения) повышает на.дежность преодоления сухого трения как в процессе разгона ротора, так и в процессе торможения. Это обстоятельство имеет большее значение для тяжелых крупногабаритных potoров, так как выход подшипников из строя связан с большими затратами на восстановление опорных поверхностей и на перемонтаж самого униполярНого генератора., особенно, если используются жидкометгшлические токосъемныеустрюйства, которые не допускают разгерметизации корпуса.

УНИПОЛЯРНАЯ МАШИНА С ПОДШИПНИКАМИ НА ГАЗОВОЙ СМАЗКЕ, содержащая установленный на валу ротор, подпятник, отличающаяся тем, что, с целью повьаиения надежности ее при динамическом торможении ротора, подпятник установлен на дополнительном подшипнике и соединен с валом ротора при помощи муфты, снабженной механизмом отключения, кроме того, машина снабжена механизмом осевого перемещения ротора, включающим привод, соединенный с датчиком скорости. (Л 00