Известны способы балансировки гибких роторов с распределенной Неуравновешенностью, которые основаны на применении пробных груSOB при вращении ротора с измерением колебаний подшипников или связанных с ними деталей и позволяют устранить динамические реакции на опорах при фиксированной скорости враш,ения ротора. Однако эти способы балансировки не обеспечивают с устранением динамических реакций подшипников одновременного устранения динамических прогибов оси ротора в любом наперед заданном диапазоне скоростей вращения ротора, что является недостатком таких способов балансировки.
Описываемый (Способ балансировки гибкого ротора с распределенной неуравновешенностью лишен указанного недостатка. Этот способ предназначен для определения неуравновешенности гибкого ротора и устранения ее установкой в диаметрально противоположных точках системы грузов, возможно точнее приближающейся к первоначальной неуравновешенности.
Отличительная особенность способа заключается в том, что применяют не отдельные пробные грузы, а системы пробных грузов, закон распределения величин которых соответствует какой-либо из форм собственных колебаний оси ротора и измеряют при этом не колебания подшипников или связанных с ним деталей, а динамические прогибы оси ротора в нескольких сечениях. Требуемое число сечений равно числу форм собственных колебаний оси ротора, по которым он балансируется, а число пусков ротора на единицу больше числа упомянутых форм. Уравновешивающие грузы образуют непрерывную систему, но практически заменяемую отдельными грузами в нескольких плоскостях вращения в зависимости от требуемой точности балансировки.
Предлагается для уравновешивания гибкого ротора з заданном диапазоне скоростей вращения распределенную по длине ротора неуравновешенность проектировать на две взаимно перпендикулярные плоскости
14957- 2 -
us, связанные с вращающимся ротором и проходящие через его ось, а ждо1т из этих плоскостей разлагают проекцию неуравновешенности в по формам собственных колебаний данного ротора. Тогда отыскание апиовенюиности ротора сводится к отысканию коэффициентов разлот, причем для практики важны те члены, которые соответствуют ическим скоростям, содержащимся в заданном диапазоне скоровращения.
Динамические прогибы оси ротора от каждого отдельного /-го члена
ожения неуравновещенности по форме подобны соответствующей соляющеи неуравновешенности (коэффициент пропорциональности а,),
1ежат и плоскости, образующей с плоскостью неуравновещениости
о,.. Тогда проекции па оси и У динамических прогибов от всей
юпачальной неуравновешеппости выражаются через коэффициенты
ожения исходного небаланса и величины а,, а,
Величины а,-, я,, определяются из измерений прогибов при I-M пробпуске, когда на ротор с первоначальной неуравновешенностью до1п тсльно устанавливается i-n пробная система - система грузов, зарасиредо.Кння величин которых соответствуе-ь г-й форме еобствснколсбаний ротора. Чтобы исключить действие неизвестной первонаi.Hoii неуравновещенности, из прогибов при пуске с i-й пробной сиloit вычитают соответствующие прогибы при пуске с первоначальной
авновещениостью.
Измерив проекции на оси м и и динамических прогибов ротора в доочном числе плоскостей вращения, получают систему алгебраических шений относительно коэффициентов разложения первоначальной незновещенности.
Формы собственных колебаний в случае переменного сечения ротора
для разных условий на опорах легко могут быть найдены расчет путем (например, графоаналитическим методом, применяющимся
расчете критических скоростей) или экспериментально, путем воз;дения собственных колебаний специальным вибратором при отсутИИ вращенияВ качестве примера приводится последовательность операций при басировке по предложенному способу вала постоянного сечения с жест1И П1арнирными опорами,
Для отсчета углов при установке балансировочных грузов выбирают 1иальную плоскость, проходящую через ось ротора, и одну из его обующих, которая принимается за начальную (0°). От нее углы по оксности ротора отсчитывают против направления вращения. ПлоскосI us и OS соответствуют О и 270°. По длине ротора выбирают несколько еречных сечений-на расстоянии s,, Sj от левой опоры и в этих сече х измеряют динамические прогибы оси ротора в направлениях u,v, ванных с вращающимся ротором. Количество плоскостей измерения ию числу членов в разложении первоначального небаланса:
u(s) M;J sin /TCS к 1
t.(s)Siv sin я8 I ()
H-J-l
горые желают учесть. Оно, в свою очередь, определяется диапазоном |ростей, для которого требуется обеспечить уравновещивание, так как шзи каждой критической скорости особенно сильно сказывается та 1ть небаланса, которая по форме совпадает с упругой линией оси вала и этой критической скорости. Например, рабочая скорость вращения временных крупных турбогенераторов не выходнтза пределы третьей итической скорости, поэтому для них в разложении (1) достаточно
взять 2-3 кпепа, т. е. динамические прогибы при вращении измерять, в двух-трех сечениях по длине вала и применять 2-3 пробные системы.
В иыбрпргных поперечных сечениях находят путем измерений проекции динамических прогибов оси вала на направления и, v при вращении ротора в исходном состоянии UQ (SK),VO(SK), (fe 1,2,...-). Затем иа вал в плоскости MS устаиапливают первую пробную систему грузов, которая в идеальном случае представляет собой распределенную нагрузку по форме упругой линии ротора при первой критиГеской скорости. Практически она осуществляется в виде системы сосредоточенных грузов, которые на каждом участке определяются как результирующие приходящейся иа этот участок распределенной нагрузки, а точки приложения грузов в центре тяжести распределенной нагрузки на этом участке.
При установке пробной системы достаточно измерить динамические прогибы С/,-, 1/; в одном из сечений, но для контроля можно провести измерения в тех же точках, что и при первом пуске. После измерений первую пробную систему снимают, заменяют второй пробной системой и производят такие же измерения и т. д. Скорость вращения при всех пусках должна быть одной и той же.
По результатам измерений динамических прогибов при пусках с пробными системами находят
,Ui(s)-Uo(s)tt -arctpYil tlXall f, If ч
(,rs (, ..)
cos 0; Sin..M i,M
Затем составляют систему уравнений относительно неизвестных проекций небаланса к. «(,2, .)
i,. .. тг«1. 2те«1 .
I t/(si uieicosa,sin ----f «звзсоваз ш---+ .
-bvieisinaisin - -+ tijajsinajsin ----f- . . .
, ,.. ItSl.. 27rSi
K/S -wi«isinais n- --«sajsinassin-1-. . . -f t,atcosai s:n ---+Щ2агС05а21П .
-Следующие уравнения получаются при подстановке результатов измерений динамических прогибов при первом пуске с первоначальным небаjaHcoM в точках S2, «з,.... так, чтобы число уравнений равнялось числу неизвестных.
Рещая ату систему, находят коэффициенты ы , v (к 1,2,....) при членах в разложении первоначальной неуравновещенности.
Система уравновещивающих грузов получается следующим образом. Нужно умножить на найденные коэффициенты и, v соответствующие системы грузов, примененные в качестве пробных систем, поместить их в плоскостях us и VS, произвести в каждом поперечном сечении сложение грузов для плоскости us и плоскости us отдельно, затем геометрически сложить составляющие в плоскостях us и vs, наконец повернуть каждый полученный груз в плоскости поперечного сечения вала на 180°,
Предмет изобретения
Способ балансировки гибкого ротора с распределенной неуравновешенностью, основанный на применении пробныхГрузов при его краше- 3 -№ 114957
irSj ,. . 2itSi
KSi . 2irsi ,
№ 114957- 4 НИН, отличающийся тем, что, с целью обеспечения одновременного устранения динамических реакций подшипников и динамических прогибов оси ротора в любом наперед заданном диапазоне скоростей вращения ротора, измеряют при какой-либо фиксированной иерезонансной скорости вращения динамические прогибы оси ротора в нескольких сечениях, количество которых назначают равным числу форм собственных колебаний, учитываемых при балансировке, сперва при пуске без пробных грузов, а затем последовательно при нескольких пусках с системами пробных грузов, законы распределения величин которых соответствуют первой, второй и так далее учитываемым формам собственных колебании оси ротора, причем число упомянутых систем зависит от заданного диапазона эксплуатационных скоростей вращения ротора, после чего путем расчетов определяют величины и распйложение пробных грузов в нескольких плоскостях вращения в зависимости от требуемой точности балансировки.
