Уникальное устройство для динамической балансировки роторных конструкций разработали исследователи Южно-Уральского госуниверситета. Изобретение позволит компенсировать отклонения в работе роторов без остановки производственного процесса.
Изобретение разработчиков ЮУрГУ является ярким примером трансфера технологий из аэрокосмической отрасли в общее машиностроение. Созданное ими новое устройство применимо для таких конструкций с вращающимися телами, как крупногабаритные турбины, роторы производственных станков, валы и винты.
Процесс балансировки роторов имеет особую важность. Когда вращающаяся конструкция не сбалансирована, появляются дополнительные нагрузки биения, может выйти из строя опорный узел, из-за чего нарушается функционирование целого вала или турбины.
«В качестве примера можно привести колесо автомобиля – в идеальном варианте оно должно быть симметричной формы и с центром масс, лежащим на оси вращения, что минимизирует биение, – сказал младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории проблем физико-химии и газодинамики двигательных установок многоразовых ракет носителей ЮУрГУ Евгений Михайлов. – Наше устройство как раз-таки позволяет провести процедуру балансировки ротора в автоматическом режиме, и не понадобится останавливать, допустим, турбину или станок на производстве, чтобы разобрать его и сбалансировать сбившийся ротор вручную».
При возникновении асимметрии смещающийся с оси вращения центр масс и отклонение оси инерции приводят к дополнительным нагрузкам, которые чреваты выходом из строя, к примеру, турбины гидроэлектростанции.
Сегодня существуют способы балансировки роторов на балансировочных станках, однако недостаток такого метода состоит в том, что нужно останавливать функционирование целого устройства, что занимает производственное время.
Уникальное устройство в виде неподвижно устанавливаемой платформы, разработанной челябинскими учеными, позволяет за счет содержания в себе встроенного груза перераспределять массу всего роторного комплекса; в процессе работы механизма устройство автоматически сдвигает груз на нужное расстояние и наклоняет его на нужные углы, приводя систему в сбалансированное состояние.
«Существующие системы автоматической балансировки позволяют смещать только центр масс ротора, а вот отклонение оси инерции они не устраняют, то есть не производят динамическую балансировку, – уточнил Евгений Михайлов. – Таким образом, дисбаланс уменьшается, но не на 100%. Если нужно произвести динамическую балансировку ротора, то можно установить либо две таких системы, при условии, что это допускает конструкция самого ротора, либо установить наше более универсальное устройство, которое позволит эффективно произвести коррекцию центра масс и оси инерции за один прием».
Сегодня устройство для динамической балансировки роторных конструкций существует в виде математической модели, разработка готова к реализации у индустриальных партнеров университета.