Способ балансировки гибкого ротора с распределенной неуравновешенностью

 

И I l4957

Гр. 172

Класс 42k, 33

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СПОСОБ БАЛАНСИРОВКИ ГИБКОГО РОТОРА

С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ НЕУРАВНОВЕШЕННОСТЬЮ

Заявлено 1 декабря 1956 r. за № 561922 в Комитет по делам ивобретеии11 и от срытая при Совете Министров СССР

Известны способы балансировки гибких роторов с распределенной неуравновешенностью, которые основаны на применении пробных грузов при вращении ротора с измерением колебаний подшипников или связанных с ними деталей и позволяют устранить динамические реакции на опорах при фиксированной скорости вращения ротора. Однако эти спо. собы 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,в заданном диапазоне скоростей вращения распределенную по длине ротора неуравновешенность проектировать на две взаимно перпендикулярные плоскости

14957

vs, связанные с вращающимся ротором и проходящие через его ось, а ждой из этих плоскостей разлагают проекцию неуравновешенности в по формам собственных колебаний данного ротора. Тогда отыскание авновешенности ротора сводится к отысканию коэффициентов разло я причем для практики важны те члены, которые соответствуют

7 ическим скоростям, содержащимся в заданном диапазоне скоровра(цсния.

Динамические прогибы оси ротора от каждого отдельного 1-го члена ожения неуравновешенности по форме подобны соответствующей соляющей неуравновешенности (коэффициент пропорциональности а,), нежат в плоскости, образующей с плоскостью неуравновешенности и. Тогда проекции на оси «H v динамических прогибов от всей

« ,оначальной неуравновешенности выражаются через коэффициенты оження исходного небаланса и величины а, и,, Величины а,, я; определяются из измерений прогибов при 1-м пробпуске, когда на ротор с первоначальной неуравновешенностью донительно устанавливается <-я пробная система — система грузов, зараснредслення вели шн которых соответствуеъ f-й форме гобствснколсбаний ротора. Чтобы исключить действие неизвестной первона.ной неуравновешенности, из прогибов при пуске с 1-й пробной си ой вычитают соответствующие прогибы при пуске с первоначальной ! авновешенностью.

Измерив проекции на оси и и v динамических прогибов ротора в доочном числе плоскостей вращения, получают систему алгебраических пений относительно коэффициентов разложения первоначальной нев«овешен ности.

Формы собственных колебаний в случае переменного сечения ротора для разных условий на опорах легко могут быть найдены расчетпутем (например, графоаналитическим методом, применяющимся расчете критических скоростей) или экспериментально, путем воз;дения собственных колебаний специальным вибратором при отсутии вращения

В качестве примера приводится последовательность операций при басировке по предложенному способу вала постоянного сечения с жест и шарнирными опорами.

Для отсчета углов при установке балансировочных грузов выбирают иальную плоскость, проходящую через ось ротора, и одну из его обующих, которая принимается за начальную (О ). От нее углы по ок<ности ротора отсчитывают против направления вращения. Плоскос из и vs соответствуют О и 270 . По длине ротора выбирают несколько еречных сечений — на расстоянии s!, s2 от левой опоры и в этих сече-! х измеряют динамические прогибы оси ротора в направлениях и,v, занных с вращающимся ротором. Количество плоскостей измерения но числу членов в разложении первоначального небаланса:

a(s) =-Еи„sin (1)

v($)=Бок sl!l А-.Я к

rop e желают учесть. Оно, в свою очередь, определяется диапазоном ростей, для которого требуется обеспечить уравновешивание, так как близи каждой критической скорости особенно сильно сказывается та

:ть небаланса, которая по форме совпадает с упругой линией оси вала и этой критической скорости. Например, рабочая скорость вращения временных крупных турбогенераторов не выходит за пределы третьей итической скорости, поэтому для них в разложении (1> достаточно № 114957 взять 2 — 3 члена, т. е, динамические прогибы при вращении измерять, в двух-трех сечениях по длине вала и применять 2 — 3 пробные системы.

В выбранных поперсчных сечениях находят путем измерений проекции динами IccKHx прогибов оси вала на направления и, v при вращении ротора в исходном состоянии Uo (s,), 1 в (s, ), (k= 1,2,...). Затем на вал в плоскости us устанавливают первую пробную систему грузов, которая в идеальном случае представляет собой распределенную нагрузку по форме упругой линии ротора при первой крити еской скорости. Практически она осуществляется в виде системы сосредоточенных грузов, которые на каждом участке определяются как результирующие приходящейся на этот участок распределенной нагрузки, а точки приложения грузов в центре тяжести распределенной нагрузки на этом участке.

При установке пробной системы достаточно измерить динамические прогибы U,, V 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

8 7 С 1 1 ($) а($) ),(8) — й(8) U;(8) U (8) i7:8

СОВ В1, sin!

Затеи составляют систему уравнений относительно неизвестных проекций небалансв <», 71» (»=-i.2, 27781

+ и,а,сова781П

+

27781

+ e7u7sing7sin I

2 7781 — а7а781па,в ln !

27781

+717а7cosg7sin +

7781

U ($,)=èlàlcîsà1s1n

| ! .+ 711а18117 а18117

7781

7781

1 (8,) =- — и1а181па181п

7781 (+vlalcosy., sin

Предмет изобретения

Способ балансировки гибкого ротора с распределенной неуравновешенностью, основанный на применении пробных Грузов при его краше-Следующие уравнения получаются при подстановке результатов измерений динамических прогибов при первом пуске с первоначальным небаJ ансом в точках 88, Ss,.... так, чтобы число уравнений равнялось числу неизвестных.

Решая эту систему, находят коэффициенты и,, v„(ê = 1,2,...) при членах в разложении первоначальной неуравновешенности.

Система уравновешивающих грузов получается следующим образом.

Нужно умножить на найденные коэффициенты u„e, 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 vs отдельно, затем геометрически сложить составляющие в плоскостях us и vs, наконец повернуть каждый полученный груз в плоскости поперечного сечения вала на 180; № 114957

Комитет ио делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Редактор Е. Г. Гончар

Информационно-издательский отдел.

Объем 0,34 п. л. Зак. 2550

Поди. к печ, 9.11-59 г.

Тираж 575 Цена 50 коп.

Типографии Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Петровка, 14. нии, 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 какои-либо фиксированной нерезонансной., скорости вращения динамические прогибы оси ротора в нескольких сечениях, количество которых назначают равным числу форм собственных колебаний, учитываемых при балансировке, сперва прн 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 колебаний оси ротора, причем число упомянутых систем зависит от заданного диапазона эксплуатационных скоростей вращения ротора, после чего путем расчетов определяют величины и расположение пробных грузов в нескольких плоскостях вращения в зависимости от требуемой точяостн балансировки.