2.3. Виброактивность роторов
Ротором называется звено, совершающее вращательное движение. Все машины, имеющие роторы, можно разделить на две группы:
• машины с конструктивно неуравновешенными движущимися частями (поршневые компрессоры, поршневые насосы, качалки
и др.);
• машины с номинально уравновешенными движущимися частями.
Ко второй группе относится большинство роторных машин. Вместе с тем полностью уравновешенных роторов не бывает.
Для снижения вибрации роторы при их изготовлении стремятся максимально сбалансировать, но из-за неточности изготовления и сборки, неоднородности материала, деформации деталей ротора под нагрузкой и при асимметрии теплового поля, износа подшипниковых узлов всякий ротор имеет некоторую неуравновешенность. Неуравновешенность роторов является главной причиной вибрации роторных машин.
При эксплуатации оборудования силы и моменты сил инерции от неуравновешенности ротора возрастают, так как к остаточным дисбалансам в плоскостях опор после балансировки добавляются технологические и эксплуатационные дисбалансы. Это приводит к необходимости балансировать роторы не только при их изготовлении, но также и в процессе ремонта и виброналадки на предприятиях, эксплуатирующих роторные машины. Так, например, ротор центробежного насоса, предварительно уравновешенный на балансировочном станке, в процессе работы насоса может оказаться по ряду причин гидродинамически неуравновешенным: в частности, из-за различия межлопастных объемов при заполнении их технологической жидкостью.
В общем случае дисбалансы роторов в условиях эксплуатации складываются из трех составляющих:
- дисбаланс ротора при установившейся рабочей скорости машины; - дисбаланс ротора после его балансировки на балансировочном станке (остаточный дисбаланс); - сумма технологических дисбалансов, возникающих при присоединении дополнительных элементов к ротору после его уравновешивания (например, зубчатой передачи); - эксплуатационные дисбалансы, дополнительно возникающие при процессе работы; - предельно допустимый эксплуатационный дисбаланс
Во время вращения неуравновешенность вызывает переменные нагрузки на опорах ротора и его динамический прогиб. Существуют Два основных типа неуравновешенности — статическая и моментная.
Рис. 2.4. Типы неуравновешенности роторов:
а — статическая; 6 — моментная; в — динамическая
Их различают по взаимному расположению оси вращения и оси инерции ротора А. При статической неуравновешенности ротора (рис. 2.4, а) его ось вращения и главная центральная ось инерции В параллельны, но находятся на некотором расстоянии ест друг от друга. При моментной неуравновешенности (рис. 2.4, б) оси пересекаются в центре масс ротора, поэтому моментная неуравновешенность не обнаруживается при статической балансировке. Наиболее общий случай, когда на роторе одновременно присутствует статическая и моментная неуравновешенности, называется динамической неуравновешенностью (рис. 2.4, в). При динамической неуравновешенности оси инерции и вращения непараллельны и пересекаются или перекрещиваются не в центре масс. Вклад от того или иного типа неуравновешенности определяется следующим правилом: полусумма составляющей вибрации в опорах на частоте вращения ротора определяет вклад от статической неуравновешенности, а полуразность — от моментной.
В зависимости от величины неуравновешенной силы инерции Рк, возникающей при нормальной работе, машины делятся на четыре категории: малой динамичности, средней, большой и очень большой.
Под действием силы FИ ротор в процессе вращения дополнительно получает динамический прогиб у. Закономерность изменения прогиба у рассмотрим на примере идеализированного одномассового ротора с одной степенью свободы в виде невесомого вала с массивным диском, расположенным посередине между подшипниковыми опорами (рис. 2.5, а). Центробежная сила инерции FИ, действующая на такой ротор, уравновешивается силой его упругости Fупр:
где т — масса вращающегося ротора; w — частота вращения ротора; ест — смещение оси инерции ротора (центра масс) относительно оси его вращения; с — коэффициент жесткости ротора.
рис. 2.5. Амплитудно-частотная характеристика однодискового неуравновешенного ротора с различным демпфированием:
a — схема ротора; 6 — амплитудно-частотная характеристика
Отсюда
Достарыңызбен бөлісу: |