Способ определения величины дисбаланса роторов Советский патент 1985 года по МПК G01M1/16 

4 СЛ IsD

СЛ

СО 1 Изобретение относится к диагност рованию роторных машин и может быть использовано при контроле дисбаланса i OTopoB, установленных на подшипниках качания, без разборки машин как в процессе эксплуатации, так и в процессе производства. Известен способ опредапения величины дисбаланса роторов в подшипниках качения, заключающийся в том, что производят разгон ротора, измеряют спектр вибраций его опоры, выделяют из него спектральную составляющ о с частотой вращения ротора и по ее амплитуде судят о дисбалансе ротора Cl3. Недостатками этого способа являются необходимость использования датчиков, как правило встроенных, и связанная с этим сложность реализации и ограниченная область применения, особенно при балансировке собранных машин. Наиболее близким к изобретению является способ определения величины дисбаланса роторов в подшипниках качения, заключающийся в том, что производят разгон роторов, измеряют спектр вибраций его корпуса, оп(редаляют частоту маятникового резонанса и по ней судят о величине дисбаланса С2 . При увеличении частоты вращения ротора происходит рост величины центробежной С1шы, вызванной его неуравновешенностью, вследствие чего на определенной частоте вращения когда центробежная сила становится равной силе тяжести ротора, происхо дит отрыв цапфы вала от подшипника и смена режима его работы, что сопр вождается ударами цапфы о подшипник Указанный способ используется при определении дисбаланса ротора, для чего фиксируют частоту вращения на которой происходит отрыв цапфы. Тогда, зная массу ротора, приходящу юся на опору, дисбаланс JDp ротора вычисляют в указанной плоскости опоры по формуле )

m - неуравновешенная масса ротора;

г- - эксцентриситет неуравновешенной массы ротора, относительной оси вращения;

G - вес ротора;.

D.-cJcosoi

где 2 - число тел качения подшипника (шариков или роликов); 532 частота вращения ротора при маятниковом резонансе. Недостатком известного способа является необходимость оборудования ротора встроенным датчиком фиксации момента отрыва цапфы вала от шариков (от наружной обоймы для подшипника скольжения), что ограничивает область применения способа, так как существующие роторные маошны в преобладающем своем количестве не имеют таких датчиков (газотурбинные двигатели, турбохолрдильные машины и так далее). Цель изобретения - расширение технологических возможностей способа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения величины дисбаланса роторов в подшипниках качения, заключающемуся в том, что производят разгон ротора, измеряют спектр вибраций его корпуса, определяют частоту маятникового резонанса, фиксируют скачкообразное уменьшение амплитуды спектральной составляющей, частота которой соответствует частоте вращения тел качения подшипника,, и в этот момент определяют частоту маятникового резонанса. На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит датчик 1 виб{эаций, соединенные с ним входами два избирательных автоматически перестраиваемых фильтра 2 и 3,частотомер 4 и СВЯЗАННЫЙ с ним регистратор 5, а вторые входы частотомера 4 и регистратора 5 связаны соответств енно с выхода1ч1и первого и второго фильтров 2 и 3. Сигнал с датчика 1 вибраций поступает на автоматически перестраиваемые фильтры 2 и 3, которые служат для выделения из спектра вибраций ротора спектральных составляющих. соответственно с частотой uj вращения ротора и частотой to щ вращения . тел качения, величину которой определяют из уравнения p - диаметр окружности, проходящей по центрам тел качения;d - диаметр тела качения; 0 - угол контакта. Автоматическая перестройка фильтров может быть осуществлена с помощью, например, фазовой автоподстройки частоты. Частотомер 4 служи для измерения частоты вращения ротора и выдачи информации на регистратор 5, который регистрирует информацию о частоте вращения ротора и одновременно об амплитуде спектральной составлякйцей с частотой вра щения тел качения. Такое исполнение устройства позволяет определить частоту вращения ротора в момент резкого уменьшения амплитуды состав ляющей с.частотой вращения тел качения, т.е. в момент равенства цент робежной силы от дисбаланса ротора и силы тяжести ротора, когда происходит смена первого режима работы подшипника на второй, при котором возникает явление отрыва внутреннего кольда от шариков. Таким образом изменяется характер взаимодействия между валом и шариками, а следовательно, в спектре вибраций ротора исчезает амплитуда составляющей с частотой вращения тел качения. Способ реализуется следующим образом. Балансируемый ротор плавно разгоняют в подшипниках качения, измеряют спектр вибраций корпуса вращающегося ротора. Непрерывно выделяют с помощью фильтров 2 и 3 и через частотомер 4 фиксируют регистраторо 5 величины частоты U) вращения ротора и амплитуды составляющей с частотой Ыц вращекия тел качения подшипника, определяемой из уравнения (2). Фиксируют значение частоты и) вращения ротора в момент скачкообразного, уменьшения амплитуды А спектральной составляющей с частотой u) вращения шариков, определяют величину частоты маятникового резонанса как значение частоты вращения ротора в этот момент времени. С помощью уравнения (1) определяют величину дисбаланса. Таким образом, изобретение позволяет контролировать дисбаланс роторов, не имеющих встроенных датчиков, при диагностировании в процессе эксплуатации или ремонта без демонтажа и разборки. Установка вибродатчика на корпус роторной машины технически легко вьтолнима и не является препятствием для реализации способа. Способ дает возможность расширить область его применения при диагностировании роторных машин за счет расширения номенклатуры изделий, не имеющих встроенных датчиков для фиксации момента отрьша от Г1ОДшипника. Кроме того, появляется возможность отказаться и от трудоемкого традищшнного способа измерения дисбаланса ротора с использова1сием специального балансировочного оборудования, что требует демонтажа изделия с объекта и частичной его разборки. Указанные обстоятельства обусловливают получение значительного экономического эффекта.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ДИСБАЛАНСА РОТОРОВ в подшипниках качения, заключающийся в том, что производят разгон ротора, измеряют спектр вибраций .его корпуса, определяют частоту маятникового резонанса и по ней судят о величине дисбаланса, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей способа, фиксируют скачкообразное уменьшение амплитуда спектральной составляющей, частота которой соответствует частоте вращения тел качения, и в этот момент определяют частоту маятникового резонанса. b