Балансировка роторов в собственных корпусах при непостоянстве их частоты вращения

• Автор: Березный, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 173 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Современное состояние и задачи балансировки роторов

в собственном корпусе

1.1. Обзор литературы по исследованию вибрации роторных агрегатов, вызванной неуравновешенностью роторов

1.2. Анализ виброактивности машин от различных источников вибрации

1.3 Особенности методов и средств балансировки роторных агрегатов

в сборе при непостоянстве их частоты вращения

1.4. Постановка задачи и цель исследования

2. Разработка способов и средств балансировки жестких роторов в сборе

2.1. Анализ факторов влияния опор качения на частоту вращения
и точность балансировки роторов
2.2. Исследование динамики жесткого ротора на опорах качения
в связи с балансировкой в собственном корпусе
2.3. Разработка технологии балансировки жестких роторов
в сборе с изделием
2.4 Заключение и выводы по главе
[ 3. Балансировка гибких роторов электромашин в сборе с изделием
3.1. Исследование виброактивности электромашин с целью их балансировки
3.2. Определение параметров и характера распределения
дисбалансов по оси ротора
3.3 Разработка технологии балансировки гибких роторов электромашин
3.4. Заключение и выводы по главе
4. Экспериментальные исследования способов и средств
балансировки роторов агрегатов в собственном корпусе
4.1 Балансировка мотор-вентиляторов локомотивов в сборе
4.2 Балансировка высокоскоростных роторов турбомашин
в сборе с изделием
4.3. Балансировка гибких роторов электромашин в сборе с изделием
4.4. Заключение и выводы по главе
Заключение
Список использованных источников
Введение
Вследствие постоянного увеличения частоты вращения и мощности роторных агрегатов проблема увеличения надежности их работы является одним из приоритетных направлений научных исследований.
Так как одной из основных причин повышенной вибрации роторных агрегатов является неуравновешенность ротора при непостоянстве его частоты вращения, то борьбу с виброактивностью роторных агрегатов необходимо начинать с этой причины методом их балансировки.
В диссертации рассмотрены вопросы точности балансировки роторов, в частности, влияние опор качения на неравномерность вращения роторов и устранение этого влияния применением частотных усилителей с автоподстройкой частоты - следящих фильтров.
Балансировка роторов в собственном корпусе (в сборе с изделием) является современной технологией, позволяющей балансировать ротор с высокой точностью, не достижимой при его поэлементной балансировке.
В последней главе диссертации приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований способов и средств балансировки неравномерно вращающихся неуравновешенных жестких и гибких роторов агрегатов с целью снижения их виброактивности методами балансировки.
Экспериментальные исследования проводились в лаборатории кафедры «Теория механизмов и машин» Московского государственного университета путей сообщения и научно-производственного объединения «Купол-М» (г. Москва).
Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка использованных источников, включающего 71 наименование. Основной текст поясняется 57 рисунками и 6 таблицами. Общий объем диссертации составляет 167 страниц.

1. Современное состояние и задачи балансировки роторов в собственном
корпусе.
1.1. Обзор литературы по исследованию вибрации роторных агрегатов, вызванных неуравновешенностью роторов.
В этой главе дается краткое и по возможности систематизированное изложение наиболее интересных работ, с нашей точки зрения, посвященных исследованию вибрации роторных агрегатов.
Из литературы по балансировочной технике [1,2] известно, что причины возникновения вибрации в роторных агрегатах распределяются следующим образом: неуравновешенность - 50%, неудовлетворительная центровка - 30%, механические (кроме центровки), электрические и прочие дефекты - 20%. Имеются данные, что улучшение точности балансировки роторного агрегата на 10% повышает примерно на столько же его полезную мощность за счет уменьшения энергии, расходуемой на бесполезную вибрацию, удлиняет срок службы агрегата на 25% и более, нормализует условия труда операторов, снижает виброшумовое загрязнение окружающей среды. Все это подтверждает, что борьбу с виброактивностью машин различных типов следует начинать с уменьшения дисбалансов их роторов.
Из работ по балансировочной технике следует, что существует много способов и средств балансировки в зависимости от конкретной конструкции ротора и изделия в целом. Однако это многообразие способов можно свести к основным методам динамической балансировки роторов, поэлементная (параллельная или последовательная), статико-динамическая (статико-моментная), модульная и балансировка в собственном корпусе (в сборе) [2, 3]. Технология поэлементной балансировки роторов в сочетании с низкочастотной динамической балансировкой частично или полностью собранных роторных систем на конечном этапе изготовления (ремонта) агрегата почти исчерпала

кинематическими погрешностями, моментами от сил сопротивления вращению (моментом трения), жесткостью подшипников опоры качения, влиянием состояния окружающей среды и другими причинами (рис. 2.1). Эти факторы в свою очередь зависят от конструктивных, технологических, скоростных параметров (рис. 2.2), а также от трения качения, скольжения и трения в сепараторе (рис. 2.3). Виды трения качения и скольжения в опорах ротора соответственно указаны на рис. 2.4 и 2.5; виды трения в сепараторе подшипника приведены на рис.2.6. Факторы влияния, обусловленные жесткостью подшипников опор, показаны на схеме рис. 2.7. Виды трения, обусловленные влиянием окружающей среды, приведены на рис. 2.8.
Вибрация подшипников опор качения влияет на долговечность, прочность и точность вращения. Точность вращения непосредственно влияет на точность балансировки ротора и усложняет диагностирование параметров дисбаланса из-за непостоянства частоты вращения балансируемого ротора, вызываемого моментами трения в опорах, и влияния колебательных процессов, которые характеризуются амплитудой, частотой и фазой вибросмещения, виброскорости или виброускорения.
Рассмотрим факторы, влияющие на точность балансировки роторов в собственном корпусе, связанные с его кинематикой, которая зависит от конструктивных, технологических, скоростных параметров опор качения ротора (см. рис. 2.2).
Конструктивные параметры подшипника качения характеризуются значениями бхЭхВ, Э0, г, Бт, гт, Аё, (30, Вк, где сЫБхВ - внутренний, наружный диаметр и ширина подшипника соответственно; Г)0 - диаметр окружности, проходящей по центрам тел качения ; 7., П)х - число и диаметр тел качения (шариков); гт = гв + гн - От - расстояние между центрами кривизны желобов колец подшипника в его недеформированном состоянии (здесь гв , г„ - радиусы желобов внутреннего (в) и наружного (н) колец ); Дg - радиальный зазор в подшипнике; [30 - начальный угол контакта; Вк - конструктивный параметр (Н-мм)3/2, определяемый формулой таблицы 3.4 литературы[34].