ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 313
Скачиваний: 5
Гт = rH + r„— ёш— расстояние между центрами кривизны на внутреннем и наружном кольцах в недеформированном состоянии;
Л = |
еыгЕву |
2р в + еьнгвну |
|
2 р н |
—величина постоянная |
для |
||||
|
|
данного подшипника опоры согласно контактной тео |
||||||||
|
|
рии Герца. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Здесь 2р„,„,= —т— і - Б — |
|
— |
— с у м м а главной |
кри- |
||||||
визны; |
— коэффициент, |
являющийся |
функцией |
вспомога- |
||||||
е Ь (и) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
тельной величины F p = (±-5 |
|
1 |
% |
; |
|
|
||||
|
|
V |
Кв(н) |
ге(н) |
/"Рв(«) |
|
|
|||
|
о(ч) |
— коэффициент, |
зависящий |
от комбинации контак- |
||||||
тирующих |
материалов. |
|
|
|
|
|
|
|
||
На |
основании решения |
уравнений (1) |
и расчетов, |
выполнен |
||||||
ных на ЭЦВМ для конкретного типа совмещенной опоры, были
"у |
|
і |
Уо |
Рж=11,75дан 1 |
|
|
дан |
|
мкм |
|
|||
|
Рх=80дан^ |
5 |
|
// |
|
|
120 |
|
/ |
|
// |
|
|
|
|
|
|
|||
100 |
|
/ |
|
|
// |
|
|
4-60 |
|
|
|
|
|
80 |
|
0 |
|
/ / |
V |
/ |
|
|
|
|
|||
60 |
|
К40 |
|
// |
/ |
|
|
|
О |
|
У/ // |
|
|
40 |
|
|
|
х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
^ |
Р =51,5дан |
|
•Рх=12дан |
|
|
|
Опытные |
||
О |
і |
|
|
|
Расчетные |
|
8 |
12 16 20уомкм |
О |
10 |
• |
Рудан |
|
15 |
||||||
|
|
а) |
|
6) |
|
|
Рис. 2. Упругие характеристики шарикоподшипников совмещенной опоры при осевом и радиальном нагружении:
а— расчетные; б — экспериментальные
построены ее упругие характеристики (рис. 2, а, б). Изобра женные на рисунке характеристики иллюстрируют «мягкую» упругую нелинейность совмещенной опоры при осевом и ра диальном нагружении ее вала. Для экспериментального определения упругих свойств совмещенных опор был специаль но сконструирован и изготовлен прибор. На рис. 2,б приведены экспериментальные зависимости радиальных смещений вала для различных осевых нагрузок. Как видно из графиков, экспе риментальные и расчетные значения радиальных смещений у0 хорошо согласуются между собой. Наибольшее отклонение
( ± 1 0 — 1 8 %) имеет место при значительных радиальных на грузках (Ру > 15 дан), а при минимальных значениях Ру от клонение составляет ± (3—7)%. Таким образом, предложенная методика определения перемещений вала высокоскоростной совмещенной опоры обеспечивает удовлетворительную точность для большинства случаев осевого и радиального нагружения.
В работах [2, 3] изложен аналитический метод определения критических скоростей ротора турбомашины с учетом упругой нелинейности совмещенной опоры. Частоты свободных коле баний ротора, выполненного по двухконсольной схеме [3], опре делены в результате решения системы нелинейных дифферен циальных уравнений движения асимптотическим методом [4] в первом приближении и представлены в следующем виде:
Q, = со. |
2л |
(от[ |
+ |
\i>\m2) &)[ |
'±С\"а\1)- |
|
±nD[l)(a\l)f |
|
+ |
|
|||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
+ Hi |
|
|
|
•nD^(a[l))2 |
|
|
(2) |
||||
со2- 2я |
|
|
|
(2) |
„ ( 2 ) |
|
|
|
|||||
(m, |
+ |
ujm.,) а>2 |
|
|
|
• i t D { |
2 ) ( a i 2 ) ) 2 |
+ |
|
||||
где |
СО) = |
6, -т-ц.2*?,; |
С (2) |
|
|
|
|
(3) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
= с, + | я 3 / , ; |
D<2> |
|
|
|
|
|
|
||||
|
С(» = |
Ь2 |
+ |
\х,\е2; |
C<2> = |
Ь2 |
+ ц 2 е 2 ; |
|
|
|
(4) |
||
|
|
|
|
|
|
D<2> = |
|
|
|
|
|
||
|
DM |
= |
|
c2+\x,\f2; |
C 2 |
+ М-2^2' |
|
|
|
|
|||
|
M-i = |
Oj —W| СО j |
M-2 |
|
a(—mju)2 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|||
здесь и далее ai, bx, |
b2, |
C\, c2, |
d\, d2, |
e\, |
e2, |
fx, |
f2—коэффициенты |
||||||
полинома, с помощью которого вводятся функции упругих сил от перемещений вала в местах расположения масс тх и т2 для сис
темы ротор — совмещенная |
опора. |
|
|
|
|||
сої и С02 — собственные |
частоты, |
определяемые |
характеристиче |
||||
ским уравнением |
|
|
|
|
|
|
|
со* |
' _ £ ] _ |
+ rfz |
N ^ 2 |
_|_ |
а\Лг—dxa2 |
= 0. |
(5) |
Из анализа выражений (2), (3) следует, что частоты нели нейных колебаний Qi, Q2 зависят от амплитуды колебаний и убывают с их увеличением («мягкие» нелинейности). Ампли туды колебаний системы ротор — совмещенная опора зависят
16 Зак . 600 |
241 |
от величин приложенных к ней осевых и радиальных нагрузок. При изменении нагрузки изменяется жесткость опоры, а сле довательно, собственная частота колебательной системы непо стоянна. В турбомашинах одной из основных причин изменения нагрузок на подшипниковые опоры являются пульсации газо вых потоков, протекающих через рабочие колеса турбомашин.
Таким |
образом, |
установка |
совмещенных |
опор |
в |
турбома |
|
шинах иногда может в значительной степени |
уменьшить |
||||||
колебания |
системы |
ротор — совмещенная опора, |
а также |
кон |
|||
струкции |
в целом, |
при работе |
системы вблизи резонанса |
или |
|||
при плавном проходе турбомашины через |
резонанс |
за |
счет |
||||
«пульсирующего» изменения собственной частоты системы.
Экспериментальные наблюдения за |
поведением |
турбомашин |
||
с совмещенными |
опорами |
при работе их на скоростях, близких |
||
к критическим |
(47—60 |
тыс. об/мин), |
показали |
уменьшение |
среднего значения амплитуды радиальных и осевых |
колебаний |
|||
по сравнению с амплитудой колебаний |
таких же турбомашин, |
|||
но с серийными высокоскоростными подшипниками в опорах.
Частоты свободных колебаний вала конкретного типа тур бомашины были рассчитаны по предлагаемой методике с уче том фактических податливостей шарикоподшипников совме
щенной |
опоры. Для |
заданных |
первоначальных условий |
[2, 3] |
|||||||
частоты |
Qi = 4576 |
сек-1; |
|
Q2 = 6955 сект1. |
При |
этом |
частоты |
||||
свободных колебаний ротора |
на |
абсолютно жестких |
|
опорах |
|||||||
сої =5199 сек-1; |
ю2 = 7728 |
секг\ |
|
|
|
|
|
||||
Таким образом, |
для |
рабочей |
скорости |
вращения |
|
ротора |
|||||
сов = 2830 сек~1 |
отношение |
|
= |
0,6, и, следовательно, |
ротор |
||||||
можно |
считать |
жестким |
[5]; балансировку |
ротора |
на |
рабочей |
|||||
частоте вращения возможно производить в двух плоскостях. Для целей балансировки был использован электронный циф
ровой фазометр типа Ф2-4 с подсоединенным к нему «генера тором» синусоидального опорного сигнала (ГОС), построенного
на базе |
системы импульсно-фазовой автоподстройки |
частоты |
||
[6]. Применение такого генератора синусоидального |
опорного |
|||
сигнала, |
механически не связанного с балансируемым |
ротором, |
||
снижает |
погрешность измерения |
параметров сигнала |
от |
дис |
баланса |
при уравновешивании |
высокоскоростных роторов |
на |
|
рабочей |
частоте вращения, изменяющих ее в процессе балан |
|||
сировки, и дает возможность электрического эталонирования и дистанционного определения фазы дисбаланса.
Принципиальная схема ГОС изображена на рис. 3. В гене раторе полосы удержания и захвата соответственно равны 250 и 182 гц. В этом случае фазовая ошибка между входными опорными импульсами, образуемыми фотоэлектрическим дат чиком от контрастной метки на роторе, и выходным синусои дальным сигналом с подстраиваемого генератора системы импульсно-фазовой автоподстройки частоты [6] составила Дер <
< 1° при изменении скорости вращения в среднем |
до ±1,2% |
|
относительно |
рабочей скорости вращения ротора турбомашины |
|
(fe = 450 гц). |
Так как уравновешиваемые роторы |
обладают |
инерционностью, а приводные устройства имеют большую ста бильность, то в практических случаях отклонения установив шейся разности фаз от номинального значения составляют доли градуса. Фазометр Ф2-4 с описанным выше генератором опор ного сигнала и измерительным прибором М24 позволяет с вы
сокой точностью определять |
фазу |
и |
величину дисбаланса |
||
ҐГ [V й*. л |
|
|
[V |
й'« |
- 0 - 7 ? /? |
л |
С/'А |
|
|||
'в >
1 \1(
0 t
Рис. 3. Принципиальная |
схема |
«генератора» |
синусоидального опорного |
|||||||
|
|
|
|
сигнала |
|
|
|
|
|
|
ротора |
турбомашины |
при |
незначительных |
изменениях |
его |
|||||
частоты |
вращения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Теория и практика |
показывают, что с применением |
подобной |
||||||||
измерительной схемы |
можно обеспечить |
удовлетворительную |
||||||||
точность |
(3—5°) при |
уравновешивании |
высокоскоростных |
ро |
||||||
торов турбомашин, в частности, |
турбомашин |
с совмещенными |
||||||||
опорами на рабочей частоте вращения, |
изменяющейся |
во |
вре |
|||||||
мени в процессе балансировки. При этом |
ротор на совмещенной |
|||||||||
опоре уравновешивается в двух плоскостях |
коррекции в |
виду |
||||||||
«мягких» упругих характеристик подшипников опоры. |
|
|
||||||||
ЛИТЕРАТУРА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Спицын |
Н. А. и др. Опоры |
осей |
и валов |
машин и приборов. Под ред. |
||||||
Н. А. Спицына |
и М. М. Машнева. М.— Л., изд-во |
«Машиностроение», |
1970. |
|||||||
2. Панфилов Е. А., Самсаев Ю. А. Повышение работоспособности и на |
||||||||||
дежности |
высокоскоростных совмещенных опор |
турбомашин при |
нелинейных |
|||||||
16* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
243 |
