Способ определения возмущающей силы, действующей на опору неуравновешенного ротора

 

(19)SU(11)1001767(13)A1(51)  МПК ⁶    _{G01M1/16, G01M7/00}(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 27.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗМУЩАЮЩЕЙ СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩЕЙ НА ОПОРУ НЕУРАВНОВЕШЕННОГО РОТОРА

Изобретение относится к области технических измерений и может быть использовано для испытания различных типов роторов и конструкций, на которые они установлены. Известен способ измерения возмущающей силы, действующей на опору неуравновешенного ротора, заключающийся в том, что измеряют фазу и амплитуду колебаний опоры и по ним судят о величине и фазе возмущающей силы. Недостатком способа является необходимость экстраполяции результатов стендовых испытаний в условиях завода-изготовителя ротора, входящего в состав эксплуатируемого агрегата, что позволяет лишь ориентировочно с низкой точностью определить величину возмущающей силы, действующей на опору. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения возмущающей силы, действующей на опору неуравновешенного ротора, заключающийся в том, что на каждую опору ротора устанавливают вибратор, с помощью которого прикладывают к ней известную возмущающую гармоническую силу, измеряют амплитуду и фазу колебаний опоры и по ним судят о величине и фазе возмущающей силы. Способ позволяет до установки ротора в опоры оценить их динамическую податливость, а затем путем экстраполяции оценить величину и фазу возмущающей силы, развиваемой ротором после сборки и испытания агрегата. Существенным недостатком способа является невозможность оценки взаимовлияния опор через ротор, а также изменение динамических характеристик опор после установки ротора в опоры. Это ограничивает точность измерений, причем для повторных измерений необходима разборка агрегата. Цель изобретения повышение точности. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения возмущающей силы, действующей на опору неуравновешенного ротора, заключающемся в том, что на каждую опору ротора устанавливают вибратор, с помощью которого прикладывают к ней известную возмущающую гармоническую силу, измеряют амплитуду и фазу колебаний опоры и по ним судят о величине и фазе возмущающей силы, предварительно, при выключенных вибраторах и вращающемся роторе, измеряют амплитуды вибрации опор и вибраторов и их фазы относительно фазы опорного сигнала, известную возмущающую гармоническую силу прикладывают к одной опоре и измеряют амплитуды вибрации всех опор и их фазы вибрации относительно фазы известной возмущающей силы, а величину и фазу возмущающей силы, действующей на опору, определяют из системы уравнений s cos ϕ_кl+ i sin где Р_ко амплитуда возмущающей силы, действующей на К-ю опору; ϕ_ко- фаза возмущающей силы Р_ко относительно фазы опорного сигнала;
n число опор ротора (1 < к < n);
Р_l амплитуда силы, возбуждаемой l-м вибратором;
q_ко амплитуда колебаний К-й опоры при выключенном вибраторе;
q_кl амплитуда колебаний К-й опоры при включенном вибраторе;
(q_кl^ q_ко) амплитуда колебаний К-й опоры, равная геометрической разности амплитуд q_кl и q_ко;
ϕ_кl фаза вибрации К-й опоры относительно фазы известной возмущающей силы Р_l;
q_lo амплитуда колебаний l-го вибратора;
ϕ_lo фаза колебаний l-го вибратора относительно фазы опорного сигнала;
i . На чертеже приведена конструктивная схема расположения отдельных узлов на опоре ротора. Сущность способа заключается в следующем: на каждую из опор 1 ротора 2 устанавливают вибратор 3. Вибродатчиком 4 измеряют вибрацию вибратора, а вибродатчиком 5 вибрацию опоры 1. При вращающемся роторе 2 и выключенном вибраторе 3 с помощью вибродатчиков 4 и 5 измеряют амплитуды q_ко и q_lo вибрации каждой опоры 1 и каждого вибратора 3 и их фазы ϕ_ко и ϕ_lo относительно фазы опорного гармонического сигнала, создаваемого, например, сельсином, вал которого связан с ротором 2 (на чертеже условно не показан). Не останавливая ротора 2, запускают вибратор 3 с известной амплитудой Р_l и фазой ϕ_l возмущающей гармонической силы последовательно для каждой опоры 1, на которой измеряется возмущающая силы и измеряют амплитуды q_кl вибрации каждой опоры 1 и фазы ϕ_кl вибрации каждой опоры 1 относительно фазы ϕ_l известной силы, а величину Р_ко и фазу ϕ_ковозмущающей силы, действующей на соответствующую опору 1, определяют из системы уравнений
s cos ϕ_кl+ i sin
Решение системы уравнений относительно величины Р_ко(cos ϕ_ко + isin ϕ_ко) осуществляют по правилу Крамера, причем решение имеет вид
P_ко(cos ϕ_ко+ isin ϕ_ко)=
где B_к алгебраическое дополнение элемента cos ϕ_кl+ i sin в определителе detcos ϕ_кl+ i sin . Решение представляет собой комплексное число
P_ко(cosϕ_ко+ i sin ϕ_ко) + i. Исходя из равенства комплексных чисел
P_коcosϕ_ко= , P_коsin ϕ_ко= . Следовательно величина Р_ко и фаза ϕ_ко возмущающей силы определяются как
P_ко= ϕ_ко= arctg
Использование предложенного способа по сравнению с известными позволяет повысить точность измерений возмущающей силы, действующей на опору при неуравновешенном роторе и обеспечивает контроль динамического состояния опор роторов агрегатов в сборе в течение всего периода эксплуатации.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗМУЩАЮЩЕЙ СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩЕЙ НА ОПОРУ НЕУРАВНОВЕШЕННОГО РОТОРА, заключающийся в том, что на каждую опору ротора устанавливают вибратор, с помощью которого прикладывают к ней известную возмущающую гармоническую силу, измеряют амплитуду и фазу колебаний опоры и по ним судят о величине и фазе возмущающей силы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, предварительно при выключенных вибраторах и вращающемся роторе измеряют амплитуды вибрации опор и вибраторов и их фазы относительно фазы опорного сигнала, известную возмущающую гармоническую силу прикладывают к одной опоре, измеряют амплитуды вибрации всех опор и их фазы вибрации относительно фазы известной возмущающей силы, а величину и фазу возмущающей силы, действующей на опору определяют из системы уравнений
q_lo(cos ϕ_lo+i sin ϕ_lo)=


+ isin ϕ_ко),
где Р_ко амплитуда возмущающей силы, действующей на К-ю опору;
ϕ_ко фаза возмущающей силы Р_ко относительно фазы опорного сигнала;
n число опор ротора (1 < к < n);
p_l амплитуда силы, возбуждаемой l-м вибратором;
q_ко амплитуда колебаний К-й опоры при выключенном вибраторе;
q_кl амплитуда колебаний К-й опоры при включенном вибраторе;
амплитуда колебаний К-й опоры, равная геометрической разности амплитуд q_кe и q_кo;
ϕ_кl фаза вибраций К-й опоры относительно фазы известной возмущающей силы p_e;
q_lo амплитуда колебаний l-го вибратора;
ϕ_lo фаза колебаний l-го вибратора относительно фазы опорного сигнала,

РИСУНКИ

Рисунок 1