Способ упрочнения ротора центробежных машин Советский патент 1992 года по МПК B24B39/00 

используют диски статора, э их соединение с ротором осуществляют за счет объемного расширения ротора м создания пат; а МОУС- ду ротором и дисками статора путем нагое- ва ротора.

Недостатком известного проготичэ способа упрочнения ротора центробежных машин является большая инерционность процесса объемного расширения упрочняемого ротора путем его нагрева.

Указанный прототип является наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением.

Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия npojec- са упрочнения.

Поставленная цель достигается тегч, что в предлагаемом способе упрочнения ротора центробежных машин, имеющих статор с дисками, размещенными на внутренней по- аерхности корпуса и расположенными кон- центрично ротору, согласно которому при увеличении нагрузки осуществляют создание вокруг ротора упрочняющих оболо ек, используют в качестве упрочняющих оболо- чек диски статора, обеспечивают натяг между ротором и дисками статооа, удаляют упрочняющие оболочки при снижении нагрузки, осуществляют одностороннее, рзди- зльное растяжение ферромагнитных, статорных разрезных дисков путем воздействия на них магнитными полями, оавных по величине и направленных навстречу друг другу

Сопоставительный анализ зяявлекно решения с прототипом пок зывэе1, JTO предлагаемый способ упрочнения ротоо центробежных машин отличается от известного тем, что осуществляют одностороннее радиальное растяжение ферромагнитных, статорных разрезных дисков путем вое действия на них магнитными полями, рапными по величине и направленными навстречу одно другому.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения новизна

Сравнение заявленного решения не только с прототипом, но и с другими техни- ческими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволило сделать вывод о ветствии критерию существенные отличия,

На чертеже показан ротор машины, ре ализующий предлагаемый способ, продольный разрез.

Машина содержит статор 1 с дисками 2, размещенными на внутренней поверхности

корпуса 3 и расположенными концентрично ротору 4 с валом 5, подключенным к электропроводу 6. Статор 1 размещен в подшипниках 7 и 8, установленнь х в торцевых крышках 9 и 10, ротор 4 несет нз внешней поверхности роторные диски 11, расположенные таким образом, что они занимают пространство междустаторными дисками 2, установлянныки ча подпятниках 12 в опорных кольцах 13, Насос заземлен. Диски 2 статора имеют обечайки 14, а ротор 4 имеет обечайки 15. Обечайки 14 и 15 снабжены оболочками 16 л 17. На наружной поверхности крышек 9, 10 размещены соленоиды 18 и 19, подключенные к источникам 20 и 21 электрической энергии.

Из немагнитных материалов выполнены корпус 3 ротор 4 с валом 5, дисками 11 роторными, ооечяйками 15 и оболочками 17, подчжпнмхи 7 и 8 и торцесь-.з крышки 9 и 10, подпятники 1 и опорные кольца 13, обечайки 14 и оболочки 16.

Для обеспечения зазора между статором 1 и ротором 4, при минимальное объеме первого, источники 20 и 21 электрической энергии отключены.

П р и м е р. Способ упрочнения ротора центробежных машин реализуется следующим образом.

В процессе работы машины при увели- -ании нагрузки нз взл 5 свыше номинальной расположенные на наружной поверхности чорпуса 1 соленоиды 18 и 19 обеспечивают, при условии подключения их к источникам 20 и 21 электрической энергии, магнитные поля. При этом происходит оцл осторО нее, радиальное растяжение разрезных, ферромагнитных, стзтфных- дисков 2, путем воздействия на ких магнитных полями, равных по величине и направленных навстречу дру другу, ч го ведет к силовому сжатию пустотелого пространства внутри Ферромагнитных статорных дисков 2, диаметр свободной полости в которых линейно уменьшается с ростом напряженности магнитных полей,

Включением операций силового радиального растяжения статорных дисков 2 обеспечивают натяг между обечайками 14 и 15, ротора 4 и статорных ферромагнитных дисков 2. Натяг оболочек 18 и 17 ротора 4 и стяторчых ферромагнитных дисков 2 достигается за счет того, что ферромагнитный ма- теоиэл стэторных дисков 2 в результате силовых воздействий, равных по величине и взаимно направленных навстречу друг другу магнитных полей увеличивает свой объем л выбирает при этом круговой миллиметровый зазор ротором 4 и охватывающим е о статором 1, оказывает контактное даелз;-.1е на наружные оболочки 16 и ,

изготовленные из алюминия, статорных ферромагнитных дисков 2. При этом наружная оболочка 1 б статорных ферромагнитных дисков 2 испытывает объемное расширяющее напряжение, а наружные оболочки 17 ротора 4 находятся в условиях объемного сжимающего напряжения под воздействием контактирующих с ним наружных поверхностей обечаек 15, вала 15 в процессе силового воздействия при включении в ра- боту магнитных полей, равных по величине и направленных навстречу друг другу. В результате происходит увеличение объема ротора 4, а обечайки 14 и 15 статора 1 и ротора 4 напрягаются, т.к. круговой зазор между ними заменяется натягом. Процесс все время происходит при твердом состоянии наружных поверхностей обечаек 15, вала 5, ротора 4 и статора 1,

В условиях непрерывного увеличения площади поперечного сечения неподвижного статора 1 кольцевой зазор между вращающимся ротором 4 и неподвижным статором 1 исчезает.

Вследствие силового воздействия рав- ных по величине и взаимно направленных навстречу друг другу магнитных полей оболочки 16 и 17 ротора 4 и статора 1 воедино соединяются друг с другом и под воздействием сил трения между ними устанавлива- ется натяг. Тем самым возрастание поперечного сечения вращающегося ротора 4 за счет соединения его с натягом со статором 1 обеспечивает вращение статора 1 и тем самым увеличение прочности ротора 4.

В конечном состоянии в процессе упрочнения стенки вращающихся статора 1 и ротора 4 с валом 5 оказываются напряженными. Режим упрочнения магнитными поля- ми, равными по величине и направленных навстречу друг другу, а также величина деформаций вращающихся оболочек определяется условием многократного их применения, требуемой величиной напря- жений и неразрушающим воздействием нагрузок. Наличие натяга между вращающимися оболочками ротора 4 и статора 1 обеспечивает создание циклически разъемного соединения, образующего ара- щающиеся, упрочняющиеся оболочки. Суммарное сечение ротора 4 увеличивается и он воспринимает большие нагрузки без остаточных деформаций. При снижении нагрузки на вал 5 до номинальной соленоиды 18 и 19 отключают от источников 20 и 21 электрической энергии, и за счет того, что вращающийся вал 5 ротора 4 больше не

контактирует с натягом с неподвижной оболочкой статора 1 процесс упрочнения ротора 4 завершается.

Пример конкретного выполнения способа представлен данными в приведенной ниже таблицы, в к чторой указаны характеристики и параметры всех участвующих обь- ектов с указанием режимов и времени этапов работы.

Режим проведения упрочнения ротора не вызывает затруднений при осуществлении предлагаемого способа. Простота осуществления способа, возможность использования стандартного оборудования м невысокая механическая обработка исходных обечаек статора, а также надежность соединения определяют эффективность способа.

Данные таблицы показывают, что пусковой момент в 2 раза больше, чем крутящий момент в процессе нормального, установившегося режима работы. Следовательно, в процессе запуска диаметр вала из условия прочности следует увеличить не менее чем в 1,5 раза. С целью упрочнения ротора машины статор соединяют воедино с ротором под воздействием магнитных полей и ферромагнитных статорных разрезных дисков, увеличивая первоначальный диаметр вала ротора. В нормальном режиме работы, послэ запуска ротора машины в работу, магнитные поля отключают. При этом ферромагнитные статорные, разрезные диски перестают возрастать по площади и под действием центробежных сил отходят от поверхности вала.

Применение предлагаемого способа позволяет упростить процесс при упрочнении вращающихся деталей в виде ротора машины, что ведет к повышению надежности.

Формула изобретения

Способ упрочнения ротора центробежных машин, имеющих статор с дисками, рас- положенными концентрично ротору, включающий создание вокруг ротора упрочняющих оболочек при увеличении нагрузки с использованием в качестве упрочняющих оболочек дисков статора с обеспечением а- тяга между дисками статора и ротором. т- л и ч а ю щ и и с я тем. что, с целью повышения надежности, натяг между дисками ста- т-ора и ротором осуществляют путем воздействия на них магнитными полями, равными по величине и направленными навстречу друг другу, причем диски статора выполняют ферромагнитными.

ивод ротора

ал ротора

оленоид

Ротор

Статор

Потребляемая мощность, необходимая для вращения ротора при высоком давлении

Форвакуумное давление, при котором происходит перегрев двигателя

Мощность

Температура необходимого прогрева

Пусковой момент привода ротора

Максимальные обороты

Диаметр

Длина

Деформации

Материал

Напряженность магнитного поля

Напряжение

Время безотказ ой оэботы

Длительность бездействия - время упрочнения

Начало воздействия магнитным полем - начало времени упрочнения

Конец еоздейстзия магнитного поля - конец времени упрочнения

Режим роботы

Длительность одного цикла

Деформация

Длительность натяга

Зазор со статоров

Контактное давление

Вид напряжения

Вид движения

Материал

Максимальные обороты

Диамето

Длина

Вид напряжения

Контактное давление

Состояние

Зазор с ротором

В 12-16 раз больше потребляемой мощности и при низком давлении

Выше 0,5 мм рт.ст.

0,8 кВт

адосс

В два раза больше крутящего момента при нормальном установившемся режиме работы

12000 об/мин

200 мм

1000 мм

Не менее 0,Obi

Немагнитный

10S Д/м

220 в 3000 ч

Не более одного часа

При форвакуумном давлении

ниже 0,5 мм рт.ст.

При трогании машины в работу

В момент выхода на остаточно давление примерно Вмонент уменьшения момента т в опорах после трогания.

Циклический - циклы случайно длительности

Не болзе одного часа

Не менее 0,05%

Не более t часа

Не более 1 мм - круговой

На наружную поверхность стат

Сх имарАцее

Вращение

Немагнитный

1ZOQO об/мин

500 мм

Не более 1000 мм

Растягивающее

На поверхность подпятника

Вначале - неподвижный, затем вращение, в конце неподвижны

Круговой не менэе 1 мм

2

Продолжение таблицы

Вид упрочняющих оболочг

Пути создания оболочек и их последующее удаление

/В

Диски статсрм е из ферромагнитного материал, озэрезныч, рпер- Ti e свободно V полпятничи,

Путем реверсирования г. лота дм поперечного . ротспл при его циклическом со - пенении путем натяга со ста орныни-ферромагнитными разрезными дисками путем аозлействия на них магнитными ПОЛЧН1-, распух по величине и нап- рапленн-ix навстречу друг рругу,

J 5 / 15 17

2f

Ю