Способ определения коэффициента демпфирования системы ротор-корпус Советский патент 1993 года по МПК G01M7/02 

усилитель 7, фазометр 8, связанный с частотомером 10 через преобразователь частоты 9, который связан также с осциллографом 6.

Способ осуществляют следующим образом.

Устанавливают вибропреобразователь 5 в плоское опоры подшипникового узла ротора 1. Возбуждают свободные затухающие колебания в системе межопорный ротор-корпус статора путем-сбрасывания пробного груза на опору с двух разных высот. По периодам последействия единичных ударов от сбрасывания пробных грузов определяют среднепропорциональное значение Кпэ соответствующих частот свободных колебаний. Приводят ротор во вращение, непрерывно увеличивая частоту р вращения ротора по линейному закону р ро + , начиная с уровня ро кпэ, непрерывно регистрируя осциллографом 6 вибропараметры и частоту р вращения ротора до частотного уровня рт, при котором амплитуда колебаний системы ротор-корпус максимальна. Коэффициент демпфирования п механической системы межопорный ротор-корпус статора определяют по формуле

,2

V

- k пэ Рт/2 + рт/2 V 8 Гпэ + рЈ, .

Пример реализации способа.

Механическая система, на которой проверялась реализация предложенного способа, представляла собой межопорный ротор в виде вала диаметром 40 мм, несущего в средней части рабочее колесо (крыльчатку) длиной 100 мм. Ротор вращался в шарикоподшипниковых опорах 75-20861 ЕТУ-100. Расстояние между срединными плоскостями опор 320 м м, Масса ротора в сборе 19,8 кг. Привод ротора осевой. Рассчитанная по методу Рэлея собственная частота k ротора kp 1254 рад/с.

Ротор динамически балансировался в стендовых условиях и собирался в агрегат, где в качестве приводного устройства использовался электродвигатель постоянного тока ДК-207 Г, связанный системой редукторов с ротором. Для получения регулировки частоты р вращения ротора, включая максимально возможную для-укаэанного приводного устройства, ток в цепи возбуждения выбирался минимальным, а частота р регулировалась напряжением в цепи якоря.

В качестве первичных виброизмерительных преобразователей использовались акселерометры ИС-318-1, жестко крепившиеся к корпусу роторной системы в плоскостях расположения подшипниковых опор и ориентированные в трех взаимно

перпендикулярных направлениях, одно из которых совпадало с осью вращения ротора. Регистрация вибропараметров при экспериментах проводилась на светолучевом

осциллографе К115. Согласующим устройством между первичными виброизмерительными преобразователями и осциллографом служил усилитель ИС-1245 с фильтрами . ИС-1247 на частотный диапазон 10-500 Гц.

0 Частота выходного электрического сигнала с индуктивного фазометра трансформировалась преобразователем частоты ПЧ-2 в унифицированные значения постоянного тока и вводилась в осциллограф. Для визу5 ального контроля сигнал с фазометра трансформировался тем же преобразователем в прямоугольные импульсы напряжения и выводился на электронно-счетный частотомер 43-32.

0 Способ определения коэффициента дег мпфирования системы ротор-корпус по предлагаемому техническому решению осуществляют следующим образом.

По одной из подшипниковых опор ро5 торной системы, собранной в агрегат, выполняют единичный удар в плоскости, нормаль к которой имеет непараллельность с осью вращения не больше 5°. В процессе удара информацию с акселерометров реги0 стрируют на фотоленте осциллографа. При обработке виброграммы определяют период последействия ударного импульса.

По данным поперечных составляющих виброграмм получены соизмеримые значе5 ния периодов последействияударного ускорения ±:5,4 мс..

Экспериментальная собственная частота kna демпфированной роторной системы kna 1 163 град/с, что на 7,8% меньше рас0 четного значения собственной частоты ротора kp 1254 рад/с.

В дальнейшем, зная величину собственной частоты kna демпфированной системы, приводным устройством непрерывно увеличи5 ваютчастоту р вращения ротора, начиная с уровня ро - kna, по линейному закону р ро + /Jt, непрерывно регистрируя осциллографом изменяющиеся вибропараметры и частоту вращения ротора. Пройдя область макси0 мальной амплитуды колебаний, уменьшают частоту р вращения ротора до уровня кПэ. Последнюю операцию выполняют для самоконтроля. Из обработки виброграмм определяют мгновенную частоту рт вращения

5 ротора, при которой отмечена максимальная амплитуда колебаний роторной системы.

Расчетные значения коэффициентов демпфирования п системы ротор-корпус для двух экстремальных случаев виброграмм,

полученных в идентичных условиях опытным путем, соответственно равны 600 и 577 рад/с.

Таким образом, эксперименты подтвердили реализуемость предложенного способа определения коэффициента демпфирования реальных роторных систем.

Использование способа позволяет снизить трудоемкость за счет сужения информативного диапазона по частоте, а также позволяет повысить точность воспроизведения режимов динамических испытаний и перейти к автоматизированному исследованию вибраций роторных систем.

Формула изобретения Способ определения коэффициента демпфирования системы ротор-корпус, по которому сначала дважды возбуждают свободные колебания системы сбрасывани- ем пробного груза с двух различных высот

0

5

0

на опору ротора, измеряют в каждом случае период свободных колебаний и находят среднее пропорциональное значение кПэ соответствующих частот свободных колебаний, а затем возбуждают вынужденные колебания системы путем вращения ротора с увеличивающейся частотой ро, фиксируют частоту рт вращения ротора, при которой амплитуда колебаний системы максимальна, и по величинам кпэ и Рт рассчитывают коэффициент демпфирования, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости, возбуждение вынужденных колебаний начинают с частоты, равное kns, увеличение частоты вращения ротора осуществляют неп реры вно, по линейному за кону, а коэффициент п демпфирования рассчитывают по формуле

4- рт/2

ПЬ2

о к пэ

+ Рт