Способ упрочнения ротора центробежных машин

-.к. В ЕТЕЛь .;ТБ рочнени очающи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОВРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯГюПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСУОМУ СВК(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЛ РОТОРА ЦБНТРОБЕЖНЫХ МАШИН(57) Использование; изобретение относитсяк машиностроению, в частности к способуупрочнения ротора центробежных машин, и Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу упрочнения ротора центробежных машин, и мажет быть использована в центр фугах, турбокомпрессорах, гурбонэсосах, сепараторах, двигателях, работающих безотказно, при условии возоастания площади поперечного сечения ротора при подходе к пределу текучести его материала, применяемых в таких отраслях промышленности, как биологическая, газовая, нефтяная, химическая и т,д,В современных машинах экспериментально наблюдается эффект влияния площади опасного сечения упрочняемай детали на увеличение ее прочности, который заключается в том, что при увеличении площади опасного сечения упрочняемой детали напряжения в нем уменьшаются.Однако увеличение площади опасного сечения в процессе работы упрочняемой детали не рассматривается,Известен аналог способа уп я ротора центробежных машин, вкл Й может найти применение в центрифугах турбакомпресссрэх, турбснасасэх, сепараторах, двигателях, работающих безотказна ПРИ УСЛОВИИ ВОЗРаСтаНИИ ПЛСГЦЭДИ ПаП 8 РЕчного сечения ротора при подходе к г:ределу текучести его материала, Сущность изобретения: Обеспечение натяга между дисками статсрэ и ротора. осуществляют путем воздействия нэ них магнитных и, лей, равных по велицине и направленн; х навстречу друг дсцр . 1 ил измен 8 ние частоты собсвен нех колебаний ратаса п; ем оздейс 1 ви" н ферсамагни ный злем 8 нт ротораа.нитчык 1 полем при прохождении резонансных цастот, пр:, разм 8 щ 8 нии ф 8 ссамаГни"наГО эл 8 ментз на наружной поверхности остаось, нэ ФеррамэГнитный зле.".ент дапалн 1;тельна ваздействуОт вторьм ,эГнитным пОпйм, Гавным па величине пргтивапаложнс па направлению первому магнитному долю,Недостаткам извес него аналога способа упрачнения ротора центробежных машин является тс, чта плошадь попс речногс сечения ротора пои подход к пределу текучести не возсастаег.Известен прототип способа упрачнен;",я ротора центробежных мэн,:и вклюц" ющий стэтар с дисками, рэсг слаженны",и ка центрично ротор согласно которому при увеличении нагрузки осугцествля:От создание вокруГ ратаса упра" няюшнх Оболочек и их паследуюгцее удаление п ри с н нженил наГрузск, в кацеств 8 упрачняюе,их Обслоцек20 55 лСПОЛЬЗУЮт ДИСКИ СтатОРа, а ИХ СОЕДИНВНИЕс. ротором осуществляот за счет объемногогэсширения ротора и создан я нат , а между ротором и дисками статора путем нагрева ротора.Недостатком известного прототлпаспособа упрочнения ротора центробскньхмашин является большая инерцлоннастьпроцесса обьемного расширения упрочняемого ротора путем его нагрева.указанный прототлп является наиболееблизким к предлагаемому изобретеки о техническим решением,Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия процесса упрочнения.Поставленная цель д "тигается тем, чтаВ предлагаемом способеупрочкекия асторацентрабекных машин, имеюших статор сдисками, размещенными на внутренней поВерхности корпуса и расположекными кокцентрично ротору, согласно которому приувеличении нарузки осуцествляот создание вокруг ротора упрочняющих оболочек,используют в качестве упрочняющих оболочек диски статора, обеспечиваот натяг между ротором и дисками статора, удаля;отупрочняющие оболочюл при снижении нагрузки. осуществляотодностаро: нее, радиальное растяжение ферромагклтных,статоркых разрезных дисков путем возделствия ка нлх магнитными полями, равных повеличине и направленных австрецу другдругу,Сопоставительный анализ заявдекно орешения с прототипом показывае, -топреддагаемый способ упрочнекия ротооацентробежных машин отличается ст известного тем, что осуществляют односторонеерадиальное растяжение ферромагнитных,статоркых разрезных дисков путем воздействия на них магнитнымл полями, равнымипа величине л направленными навстречуодно другому,Таким образом, заявляемый способ соответствует критерлю изобретения "новизна"Сравнение заявленного решения нетолько с прототипом, но и с другими технлческими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки,отличающле заявляемое решение ог прото.типа. что позволило сделать вывод о соответствии крлтерию "существенныеОтдичля,На чертеже показан ротор машины, реализующий предлагаемый способ, продоль.ный разрез,Машина содержит статор 1 с дисками 2,размещенными на внутренней поверхности корпуса 3 и рдспОлаженными концентричнаротору 4 с валом 5, подключенным к эле:тропроводу 6, Статор 1 размещен в подшипниках 7 и 8, установленных в торцевыхкрышках 9 и 10, ротор 4 несет на внешнейпов 8 рУнасти Оатарные Диски 1 1, расположенные таким образом, что они занимаютпространство ме:кдустаторными дисками 2,установленными на подпятниках 12 в опорных кольцах 13, Насос заземлен, Диски 2статора имеют обечайки 14, а оотор 4 имеетабечайкл 15. Обечайки 14 и 15 снабженыоболочками 16 и 17. На наружкой поверхкости крыв.ек 9, 10 размещены соленоиды 18и 19, подклоченные к источникам 20 и 21электрической энергии,Из немагнитных материалов выполнены корпус 3, ротор 4 с валом 5, дисками 11роторкыми, ооечайками 15 и оболочкамл 17,подшипкии 7 и 8 и торцевые крышки 9 и 10,подпятники 12 и опорнь в кольца 13, обечалки 14 и ободочки 16,,Цдя обеспечения зазора между статором 1 и ротором 4, при млнимальное объемепервого, источники 20 и 21 электрическойэнергии отключены.П р и м е р. Способ упрочнения роторацентробежных машин реализуется следу.ощим образом.В процессе работы машины при увеллчекии нагрузки на вал 5 свыше номинальнойраспадакекные на каружой поверхностиорпуса 1 соденолды 18 и 19 обеспечивают,при условии подкл:ачения их к источникам20 и 21 электрической энергии, магнитныеполя. При этом происходит односторо-.кее,радиальное растяженис разрезных, ферромагнитных, статоркых дисков 2, путем воэдейс.вия на них магнитных полями, равныхпо величлне и направленных навстречу другдругу, что ведет к силовому сжатию пустотелого пространства вутри ферромагнитныхстаторкых дисков 2, диаметр свободной полости в которых линейка уменьшается с ростам напрякенности магнитных полей,Включением операций силового радиального растяжения статорных дисков 2обеспечиваот натяг между обечайками 14 и15, ротора 4 и статорных фарромагниткьхдисков 2, Натяг оболочек 16 и 17 ротора 4 истаторкых ферромагнитных длсков 2 достигается за счет того, что феоромагниткь;й мат 8 оиал статорных дискОВ 2 Б результатесиловых воздействий, равных го величинв лвзаимно направленных навстречу другг другу магнитных полей увеличивает свой обьеми выбирает при этом кругоВой миллим 8 травый зазор между ротором 4 и охватывающим его статарам 1, Оказывает КОтактн 08давде:-,е на наружные Оболочки 16 и 17, 17 б 145151020 30 40 50 55 изготовленные из алюминия, статорных ферромагнитных дисков 2. При атом наружная оболочка 16 статорных ферромагнитных дискон 2 испытывает объемное расширяющее напряжение, а наружные оболочки 17 ротора 4 находятся в условиях объемного сжимающего напряжения пад воздействием контактирующих с ним наружных поверхностей обечаек 15, вала 15 в процессе силового воздействия при включении в работу магнитных полей, равных па величине и направленных навстречу друг другу, В результате происходит увеличение объема ротора 4, а абечайки 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 статара 1 кольцевой зазор между вращающимся ротором 4 и неподвижным статором 1 исчезает,Вследствие силового воздействия равных по величине и взаимно направленных навстречу друг другу магнитных полей оболочки 16 и 17 ротора 4 и статоаа 1 воедино соединяются друг с другом и пад воздействием сил трения между ними устанавливается 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 В конечном состоянии в процессе упрочнения стенки вращающихся статора 1 и ротора 4 с валом 5 оказываются напряженными. Режим упрачнения магнитными полями, равными по величине и направленных навстречудруг другу, а также величина деформаций вращающихся оболочек определяется условием многократного их применения, требуемой величиной напряжений и неразрушающим воздействием нагрузок. Наличие натяга между вращающимися оболочками ротора 4 и статора 1 обеспечивает создание циклически разъемного соединения, образующего вращающиеся, упрочняощиеся 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 ат источников 20 и 21 электрической энергии, и эа 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 нике таблицы, в к торой указаны характеристики и параметры всех участвующих абьектав с указанием режимаа и времени этапов работы.Режим проведения упрочнения ротора не вызывает затруднений при осуществлении предлагаемого способа. Простота осуществления способа, возможность использования стандартного оборудования и 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 разреэных дисков, увеличивая первоначальный диаметр вала ротора, В нормальном режиме работы, после запуска ротора машины в работу, магнитные паля отключают. При этом ферромагнитные статорные, раэреэные диски перестают возрастать по площади и под действием центробежных сил отходят ат 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, расположенными концентрично ротору, включающий создание вокруг ротора упрачняющих оболочек при увеличении нагрузки с использованием в качестве упрочняюших оболочек дисков статара с обеспечением атяга между дисками статара и ротором, т л и ч а ю щий с я тем. чта, с целью повышения надежности, натяг между дисками статора и ротором осуществляют путем воздействия на них магнитными полями, равными по величине и направленными навстречу друг другу, причем диски статара выполняют ферромагнитными,17 б 1451 Перечень объектов, участвующих в работе Параметры объекта Характеристика объекта Привод ротора Потребляемая мощность, необходимая для вращения ротора при высоком давлении Выше 0,5 мм рт,ст,Форвакуумное давление, прикоторои происходит перегревдвигателя 0,8 кВт Мощность Температура необходимогопрогрева 00 С Пусковой момент приводаротора В два раза больше крутящегомомента при нормальном установившемся режиме работы 12000 об/мин200 им1000 имНе менее 0,05 Максимальные обороты Вал ротора Диаметр ДлинаДеФормацииМатериал Немагнитный10 А/и Напряженность магнитногополя Соленоид 220 в3000 ч НапряжениеВремя безотказной оаботы Длительность бездействия "время упрочнения Не более одного часа Начало воздействия магнитным При Форвакуумном давленииполем " начало времени упроч- ниже 0,5 мм рт,ст,нения При трогании машины в работу Конец воздействия магнитногополя - конец времени упрочнения Режим рэботь Циклический " циклы случайнойдлительности Ротор 500 имНе более 1000 им Длина Вид напряжения Статор РастягивающееНа поверхность подпятника Контактное давлениеСостояние Зазор с роторои Круговой не менее 1 ми Длительность одного циклаДефориацияДлительность натягаЗазоР со статооомКонтактное давлениеВид напряженияВид движенияМатериалМаксимальные оборотыДиаметр еВ 12-16 раз больше потребляемоймощности и при низком давлении В момент выхода на остаточное давление примерно 5 10" ии рт,ст, Вмомент уиеньшения момента трения в опорах после трогания Не более одного часаНе менее 0,053,Не более 1 часаНе более 1 ми - круговойНа наружную поверхность статора.СжимающееВращениеНеиагнитный12000 об/мин Вначале - неподвижный, затеи "вращение, в конце неподвижный1761151 роолопеение таблице вид улромнжщих о 6 олоцек Пути соэдания обколом к и ихпоследующее удаление 5 5 УР й (7 Составитель С.АпрельТехред ММоргентал Редактор Н,Семено рректор А Ворови каз 3218 8 НИИПИ ГКНТ СССР эрствен 113вен но-из ьский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Произ иражго ком5,Мо Диски сатордче иэ ферромагнитного материала, разреанмл, оиертс;е свободно га подплтни о 1,Путем оелерсироааиия лло 1 аадипоперечьк)го семенил ротола приего циклическом сопенении путемнатяга со статорнвми фе, ромагнитнюми раарезными дисками путемаоалейстаия на и;х магнитннчи поля,л., раеньх по величине и нап -ралленмнх наастраиу друг дрчгу,Подписноетета по изобретениям и открытиямва, Ж-З 5, Раушская наб., 4(5