一种用于高速旋转机械的碰摩阻尼保护装置的制作方法

本发明属于机械零部件技术领域，涉及一种用于高速旋转机械的碰摩阻尼保护装置。

背景技术：

近年来，随着核工业、航空工业、电力工业、船舶工业、石油化工等领域的迅速发展，各种旋转机械，诸如离心机、涡轮机、储能飞轮向着高速、高功重比等方向发展。在转子系统的运行过程中，当受到外部激励的影响，转子出现振动超标或运动失稳现象时有发生，如果不加以控制，极易造成灾难性事故。目前，为了避免转子振动超标或运动失稳现象的发生，采用的一个方法是在转子系统中引入摩擦保护装置。摩擦保护装置可分为两类：

1)滑动摩擦保护装置：由聚四氟乙烯、石墨或青铜做成的限位套，限位套固定在定子，转子位于限位套中，并且转子和限位套之间留有一定间隙。限位套主要起到一定的限位保护作用。由于限位套中缺少阻尼元件，转子不易快速回到平衡位置。另外限位套上的摩擦环的寿命较短；

2)滚动摩擦保护装置：该装置即常用的滚动轴承。滚动轴承可以起到限位作用，并且能够解决磨损问题，但是由于阻尼效应较弱，所以对碰摩减振作用十分有限。

技术实现要素：

技术问题：本发明旨在提供一种用于高速旋转机械的碰摩阻尼保护装置，该装置在对转子转动起到限位作用的同时，还具有阻尼效应强的性能，有助于提高转子系统运行的安全性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明一种用于高速旋转机械的碰摩阻尼保护装置的技术方案是:

该装置为圆柱形结构，包括上盖板、下盖板、外壳、滑块、碰摩球头和金属橡胶环，金属橡胶环、外壳和滑块均为环形体，上盖板中部设置有上通孔，下盖板中部设置有下通孔，外壳、滑块、上通孔和下通孔同轴；外壳的上端与上盖板固定连接，外壳的下端与下盖板固定连接，滑块位于外壳中，并且滑块嵌至在上盖板和下盖板之间，滑块和外壳之间留有间隙，金属橡胶环放置在该间隙中，碰摩球头位于滑块的内环壁上，碰摩球头的底部与滑块固定连接，碰摩球头的头部朝向滑块的轴线，并且碰摩球头的头部到滑块的轴线的距离均分别小于上通孔的半径和下通孔的半径。

所述滑块与外壳之间，安装金属橡胶环，并填充阻尼油。

所述的阻尼油的液面高于金属橡胶环的顶面。

所述下盖板上有两个密封圈，一个封油圈设置在下盖板与滑块的接触面上，另一个密封圈设置在下盖板与外壳的接触面上。

所述的碰摩球头为四个，沿周向均匀布置在滑块内环的中部。

所述的碰摩球头为青铜、石墨或聚四氟乙烯材料制成。

所述所述的碰摩球头的底部与滑块过盈配合。

有益效果：与现有技术相比，采用本发明的技术方案的有益效果是：

1.在对转子转动起到限位作用的同时，还具有阻尼效应强的性能，有助于提高转子系统运行的安全性。本发明的技术方案中除了设置碰摩球头和滑块外，还设置了金属橡胶环。转子在正常运转时，转子与碰摩阻尼保护装置中的碰摩球头之间有间隙。当转子的振动超标时，转子就会碰撞到碰摩球头，碰摩球头驱动滑块运动，滑块既有径向运动又有环向运动。滑块挤压金属橡胶环。金属橡胶环对滑块施加大加速度的表面摩擦，阻止滑块的运动。该结构的碰摩阻尼保护装置中，碰摩球头对转子起到限位作用，而金属橡胶环间接对转子起到阻尼作用，有助于提高转子系统运行的安全性。

2.阻尼效果非常明显。本技术方案可以在外壳和滑块之间的间隙中添加阻尼油。阻尼油可以提高整个金属橡胶环在运动时的摩擦力，有助于转子快速恢复正常运动状态。

3.整个装置结构简单，成本低廉，并且寿命长。在本技术方案中，整个装置可以仅仅包括上盖板、下盖板、外壳、滑块、碰摩球头和金属橡胶环六个零件，组装方便，成本低廉。同时，碰摩球头和滑块一起转动，从而减缓转子与碰摩球头之间的摩擦作用，延长碰摩球头的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的俯视图。

图2是图1中的a向剖视图。

图中有：下盖板1、下通孔1-1、密封圈2、金属橡胶环3、外壳4、阻尼油5、内六角螺钉6、上盖板7、上通孔7-1、碰摩球头8、滑块9、封油圈10。

具体实施方式

本发明是一种用于高速旋转机械的碰摩阻尼保护装置，包括上盖板7、下盖板1、外壳4(或波纹环)、滑块9、碰摩球头8和金属橡胶环3。外壳4和滑块9均为环形体。上盖板7中部设置有上通孔7-1，下盖板1中部设置有下通孔1-1。上通孔7-1和下通孔1-1均为圆形孔。碰摩球头8优选青铜、石墨或聚四氟乙烯材料制成。外壳4、滑块9、上通孔7-1和下通孔1-1同轴。外壳4的上端与上盖板7固定连接，外壳4的下端与下盖板1固定连接。固定连接的方式可以有多种，例如采用螺栓连接。滑块9位于外壳4中，并且滑块9嵌至在上盖板7和下盖板1之间。滑块9的上端面与上盖板7的底面相对，滑块9的下端面与下盖板1的顶面相触，滑块9的外环和外壳4的内环之间留有间隙。金属橡胶环3放置在间隙中。碰摩球头6位于滑块9的内环上，并且碰摩球头8的底部与滑块9固定连接，碰摩球头8的头部朝向滑块9的轴线。碰摩球头8的头部到滑块9轴线的距离小于上通孔7-1的半径，碰摩球头8的头部到滑块9轴线的距离小于下通孔1-1的半径。也就是说，距离滑块9轴线最近的零件是碰摩球头8的头部。

使用上述结构的碰摩阻尼保护装置，需要将其固定连接在定子上，转子套装该碰摩阻尼保护装置的中间。即使转子的轴线与该碰摩阻尼保护装置的轴线重叠。工作时，转子作旋转运动，转子在正常运转时，转子与碰摩阻尼保护装置中的碰摩球头9之间有间隙。当转子的振动超标时，转子就会碰撞到碰摩球头8，碰摩球头8驱动滑块9运动，滑块9既有径向运动又有环向运动。滑块9挤压金属橡胶环3。金属橡胶环3对滑块9施加大加速度的表面摩擦，阻止滑块9的运动。该结构的碰摩阻尼保护装置中，碰摩球头8对转子起到限位作用，而金属橡胶环3间接对转子起到阻尼作用。总之，该装置在对转子转动起到限位作用的同时，还具有阻尼效应强的性能，有助于提高转子系统运行的安全性。另外，碰摩球头8和滑块9一起转动，从而减缓转子与碰摩球头8之间的摩擦作用，延长碰摩球头9的使用寿命。

进一步，为了加强阻尼效果，在外壳4和滑块9之间的间隙中添加阻尼油5。这样，金属橡胶环3浸在阻尼油5中。当转子碰到碰摩球头8，阻尼油5会加强阻尼效果，使得滑块9在金属橡胶环3内环上的移动，以及金属橡胶环3在外壳4内环上移动更加困难。尤其是，阻尼油5的液面高于金属橡胶环3的顶面。这样，整个金属橡胶环3都浸在阻尼油5中，金属橡胶环3的阻尼效果最强。

进一步，为了保证阻尼油5的阻尼效果，避免阻尼油5泄露，在下盖板1和滑块9的接触面上设置一个封油圈10，在下盖板1和外壳4的接触面上设置另一个封油圈。通过设置两个封油圈10，阻尼油5被完全局限在外壳4和滑块9之间的间隙中，不会通过缝隙泄露。

进一步，所述的碰摩球头8为四个，沿周向均匀布置在滑块9内环的中部。在滑块9内环的中部沿周边设置四个碰摩球头8，可以保证在转子振动超标时，碰摩球头8能够高效的对转子起到限位作用和阻尼作用。

为了保证连接的稳定性，碰摩球头8的底部与滑块9过盈配合。这样，即使转子在高转速碰到碰摩球头8时，碰摩球头8也不易从滑块9上脱落。