Файл: Куинджи А.А. Автоматическое уравновешивание роторов быстроходных машин.pdf

грешности в балансировку некоторых узлов. Одновременно была

некоторых узлов ГТД фирмы Роллс-Ройс, когда центр тяжести смещен на величину е=1 мкм от оси вращения.

Допуски на биение внутренней беговой дорожки подшипни­ ков относительно посадочной поверхности составляют 0,01 мм, поэтому необходимо проводить балансировку именно на подшип­

оо

Необходимо отметить, что во время балансировки на станке некоторых узлов наблюдается нестабильность в показаниях зна­ чений величины и угла дисбаланса при различных испытаниях. Например, достаточно небольших осевых перемещений турбин­ ных лопаток в их пазах, чтобы нарушилась первоначальная сба-

з

тробежная сила и лопатки устанавливаются в радиальном на­ правлении. Однако силы трения в корневой части лопаток пре­ пятствуют сохранению каждой лопаткой постоянного положе­ ния в течение всего периода работы, и вызываемое этим переме­

брос точек при этом значителен. В некоторых случаях примене-

56

ние смазки замков лопаток снижает разброс величин до прием­ лемых значений, в других же случаях, когда не удается получить стабильные результаты, единственным решением является урав­ новешивание по средним величинам нескольких запусков.

Другим фактором, который был замечен после введения более современных балансировочных станков с переменным направле­ нием вращения, является нестабильность показаний при измене­ нии направления вращения. Это объясняется совместным дейст­ вием инерционных и аэродинамических нагрузок, вызывающих небольшое покачивание лопаток около осей скошенных елочных замков (рис. 46), вследствие чего центры тяжести лопаток пере­ мещаются вперед или назад по отношению к плоскости, проходя­ щей через центры тяжести. Поэтому для имитирования качки ло­ паток под действием газовых сил при работе их в двигателе ре­ комендуется проводить балансировку турбины, вращая ее в. направлении, противоположном вращению двигателя.

Д И Н А М И Ч Е С К И Е Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И РОТО РОВ ГТД КАК Р Е А Л И ЗА Ц И Я СЛ У Ч А Й Н Ы Х Ф У Н К Ц И Й

Многочисленные экспериментальные данные (полученные на ряде отечественных заводов при исследовании причин повышен­ ных вибраций двигателей), исследования некоторых зарубежных фирм, а также данные, полученные при уравновешивании рото­ ров ГТД по их реальным формам прогибов в вакуумной камере МАИ, показывают, что анализ амплитудно-частотных и прогпбных характеристик турбомашин должен производиться методами математической статистики, так как динамические характеристи­ ки реальных двигателей являются реализациями случайных функций, зависящих от многих переменных.

Опыт показывает, что полученные экспериментально упругие линии ротора даже одного и того же семейства, равно как и их амплитудно-частотные характеристики, надо рассматривать как реализации случайных функций. Они имеют большой разброс вследствие случайного характера распределения дисбалансов в роторе, что, в свою очередь, является следствием случайных сум­ марных погрешностей изготовления и .сборки машины, а также состоянием поверхностей трения, величиной зазоров и натягов в узлах, которые существенно влияют на амплитуду и частоту ре­ зонансных колебаний двигателя. Как было показано выше, боль­ шое влияние на уравновешенность ротора, а следовательно, и на динамические характеристики турбомашин оказывают эксплуа­ тационные условия, которые весьма сложны и характеризуются нестационарными процессами, что еще больше затрудняет ана­ лиз получаемых на турбомашнне динамических характеристик.

Случайную функцию, в первую очередь, характеризуют матема­ тическим ожиданием ІИ[ф(х)] и дисперсией Л[ср(х)]. Если случай­ ная функция зависит от целого ряда аргументов, то, кроме ука­

57

занных характеристик, вводят еще коэффициенты корреляции, оценивающие вероятностные связи между отдельными случайны­ ми величинами. Обычно для практических целей бывает доста­ точно этих характеристик.

Математическое ожидание случайной функции представляет собой неслучайную функцию, характеризующую среднее значе­ ние, около которого колеблются реализации случайной функции, а дисперсия показывает степень разбросанности отдельных реа­ лизаций от математического ожидания.

Для того, чтобы найти математическое ожидание или сред­ нюю функцию и дисперсию случайной функции ф(х), рассматри­

Зная п значений М[ср(х)] и П[ср(.ѵ)], можно приблизительно представить графики этих функции.

Целесообразно функцию ср(.ѵ), характеризующую прогиб ро­ тора ГТД или амплитудно-частотную характеристику его корпу­ сов, представлять в виде суммы, состоящей из детерминирован­ ной и случайной составляющих-.

58