Способ стабилизации вращения вала и устройство для его осуществления

(5)5 Р 16 С 32/06 ВЕННЫИ КОМИТЕТТЕНИЯМ И ОТКРЫТИССР ГОСУДАР ПО ИЗОБ ПРИ ГКН то, что снижен опоры, сти нев хранен констру ударост ИСАНИЕ ИЗОБР РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Каунасский политехнический институт(56) Авторское свидетел ьство СССРВ 1509565; кл. Р 16 С 3206, 1988,(54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(570 Использование: прецизионные опоры,Сущность изобретения: в корпусе размещен вкладыш подшипника, охватйвающийцапфу вала. В корпусе диаметрально противоположно, с контактом с наружной поверИзобретеннию и может бонных устройсвращательногИзвестенния вала путев опоре, заклюмущающих усдемпферных оамплитуды кокритические счу вибрацийроторной сист ие относится к машиностроеыть использовано в прецизитвах для обеспечения точного о движения,способ стабилизации вращем снижения виброактивности чающийся в уменьшении возилий в ней с помощью упругопор и позволяющий снизить лебаний при переходе через корости и уменьшить передаот опор вращения к корпусу емы. достатком способа следует считать его эффективность. тесно связана со ием жесткости упругодемпферной а неограниченное снижение жестко- озможно из-за необходимости соия достаточной величины ктивных зазоров, учета прочности и ойкости опор. хностью вкладыша подшипника размещены пьезокерамические элементы. соединенные с электродами и источником электрических сигналов постоянного напряжения, Подают напряжение на пьезокерамические элементы, которые деформируют вкладыш на величину д, меньшую величин ы радиал ьного зазора. Величина деформации д выбирается из соотношенияд = К Ь(1-а), где К= 0,05-0,5 - коэффициент, учитывающий величину деформации; Ь - радиальный зазор между вкладышем подшипника и валом; а = 0,01-0,02 - коэффициент, учитывающий упругую деформацию корпуса и вкладыша, 2 с, и 1 зп, флы,2 ил,Известна опора скольжения, содержаС: щая втулку, вал и корпус, в которой профиль- Я ную поверхность - им"еетвтулка, напрессованная на вал и вращающаяся вместе с ним.Недостатком упомянутой опоры является то, что неточности изготовления внутрен- . (Я ней поверхности корпуса опоры будут а оказываться на стабильность вращения ва- (Л ла, снижая ее. ОНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ снижения виброактивности опоры, заключающийся в уменьшении возмущающего усилия в ней путем совмещения главной центральной оси инерции вращающихся масс и их осью вращения.Наиболее близким к изобретению является газовый подшипник, содержащий установленный в кольцевой проточке корпуса и охватывающий цапфу вала пьезокерамический вкладыш с нанесенными на его внутреннюю и внешнюю цилиндрические поверхности электродами для соединения систочником электрИческих сигналов, причем электроды выполнены в форме секторов, размещенных вдоль поперечной осивкладыша, а вкладыш установлен с возможностью перемещения в радиальном направлении. Воздействие возмущающего усилияуменьшается путем коррекции формы вкладыша.Недостаток известного способа и устройства заключается в.том. что они не обеспечивают достаточной устойчивости иточности стабилизации вращения вала, Этообъясняется тем, что возникают дополнительные периодические силы, частота которых превышает частоту вращения, Прииспользовании способа затруднено определение мест расположения и установки уравновешивающих грузов, в большинствеслучаев несовпадает центр масс всей роторной системы в собранном виде с осьювращения неуравновешенных масс, Снижающим точность стабилизации вращения вала фактором является также то, что наличиеэлектродов на внутренней поверхностивкладыша влияет нэ распределение давления в газовом слое, что способствует возникновению возмущающих усилий,Кроме того, возникают и эксплуатационные трудности, особенно в режиме пускаи установки. Существуют и определенныетрудности при получении особо точнойвнутренней поверхности вкладыша, особенно при обеспечении очень малого зазора,Целью изобретения является повышение устойчивости и точности стабилизациивращения вала аз счет снижения виброактивности в подшипнике,Это достигается тем, что в способе стабилизации вращения вала, заключающиесяв центрировании вала путем деформациивкладыша подшипника в радиальном направлении по его двум диаметрально противоположным сторонам, вкладышдеформируют на величину д, меньшую величины радиального зазора, при этом величина деформации д определяется изсоотношенияд= К и (1-а),:. где К = 0,05-0,5 - коэффициент, учитывающий величину деформации;и - радиальный зазор между вкладышем подшипника и валом;а = 0,01-0,02 - коэффициент, учитывающий упругую деформацию корпуса и вкладыша.10 15 20 25 вала содержит вкладыш 1, установленный в 30 35 40Ж455055 Это достигается также тем, что в устройстве для стабилизации вращения вала, содержащем охватывающий цапфу вала вкладыш подшипника, установленный в корпусе, источник электрических сигналов постоянного напряжения, соединенный с электродами, устройство снабжено пьезокерамическими элементами, соединенными с электродами и размещенными в корпусе диаметрально противоположно друг другу с контактом с наружной поверхностью вкладыша подшипника, причем каждый пьезокерамический элемент выполнен в видестолбиков из набора пластин. Именно расположение пьезокерамических элементов в двух диаметрально противоположных сторонах вкладыша обеспечивают создание овальности внутренней поверхности вкладыша до величины деформации д, меньшей величины радиального зазора На фиг, 1 изображена общая схема уст-ройства; нэ фиг. 2 - разрез А - А на фиг, 1, Устройство для стабилизации вращения.корпусе 2 и охватывающий цапфу вала 3. В двух диаметрально противоположных сторонах другдругу корпуса 2 установлены пьезокерамические элементы 4 с контактом с наружной поверхностью вкладыша подшипника, причем электроды, соединенные с элементами, подключены к источнику 5 электрических сигналов постоянного напряжения. Каждый пьезокерамический элемент 4 выполнен в виде столбиков из набора пластин,Устройство работает и способ осуществляется следующим образом,При вращении вала 3 во вкладыше 1 включается источник электрических сигналов постоянного напряжения, соединенный с электродами пьезокерамических элементов 4, которые увеличивают свой объем и давят на наружную поверхность вкладыша, деформируя ее. Величина деформации определятся зависимостьюд = К и (1-а)Величина деформации д регулируется подбором соответствующего количества пластин пьезокерамики, При вращении вала силы давления смазки на двух диаметрально противоположных сторонах цапфы уравновешиваются, однако только при четном числе вОлн внутренней поверхности вкладыша равнодействующая сил давления становится равной нулю, А при нечетном числе волн обязательно возникает возмущагцее усилие, влияющее на виброактивность и на точность стабилизации вращения вала.Использование предлагаемого способа стабилизации вращения вала и устройство для его осуществления позволяет резко снизить возмущающее усилие в подшипнике эа счет уравновешивания сил давления смазки и тем самым снижения его виброактивности, что повышает точность стабилизации вращения вала на 30-40, Одновременно предлагаемые изобретения позволяют улучшить и эксплуатациюза счет предупреждения сухого трения вала, также отпадает проблема изготовления особо точной внутренней поверхности вкладыша,Формула изобретения 1. Способ стабилизации вращения вала, заключающийся в центрировании вала путем деформации вкладыша подшипника в радиальном направлении по его двум диаметрально противоположным сторонам, о т. л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения устойчивости и точности стабилизации вращения вала за счет снижения виброактивности в подшипнике, вкладыш деформируют на величину д, меньшую величинырадиального зазора, при этом величина деформации д определяется из соотношения.д Ки (1-а)где К = 0,05-0,5 - коэффициент, учитывающий величину деформации;Ь - радиальный зазор между вкладышем5 подшипника и валом;а = 0,01-0,02 - коэффициент, учитывающий упругую деформацию корпуса и вкладыша.2. Устройство для стабилизации враще 10 ния вала, содержащее охватывающий цапфу вала вкладыш подшипника,установленный в корпусе, источник электрических сигналов постоянного: напряжения, соединенный с электродами, о тл и ч а 15 ю щ е е с я тем, что, с целью повышенияустойчивости стабилизации вращения валаЗасчет снижения ви 6 роактивности в подшипнике, оно снабжено пьезокерамическими элементами, соединенными с20 электродами и размещенными в корпусе диаметрально противоположно друг другу сконтактом с наружной поверхностью вкла. дыша подшипника,25 3, Устройство поп.2,отл ича ющее:с я тем, что каждый пьеэокерамический элемент выполнен в виде столбиков из набора пластин.1751500 Составитель А.ШидлаускенеТехред М.Моргентал . Корректор Э.Лончакова Редактор Л.Народн Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 2679 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5