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

прогиба, что позволяет устранять неуравновешенность в системе как на докритпческих, так п на закрптпческнх скоростях. На рис. 56 схематически показаны вертикальный разрез центробежного экстрактора с АУУ Сирля н горизонтальное сечение этого уст­ ройства в плоскости А —А. В корпусе экстрактора 2 расположе­ ны отсеки 6 для помещения уравновешивающей жидкости. Экст­ рактор с неуравновешенным грузом с помощью вала 15 соединен

Рис. 56. Схема центробежного экстрактора с жидкостным А У У Сирля:

/—резервуар; 2—корпус экстрактора; 3—распределительный диск; 4, 5—ѵюпатки; 6— отсек; 7—горизонтальная перегородка: S—дно отсека; 9—тілоская пружина; /(/—коль­ цевой канал: //—питающая обойма; /2—гибкий шланг; 13—корпус; 14—упругая под-

-веска: /5—вал; 16—двигатель

сдвигателем 16, смонтированным в корпусе машины 13 на упру­ гой подвеске 14 так, что вся вращающаяся система может совер­ шать колебания около точки О. Собственная частота колебаний системы делается низкой, чтобы рабочій"! режим машины нахо­

дился в закрптнческой области.

К распределительному диску 3 на дне корпуса экстрактора с помощью плоских пружин 9 прижата неподвижная питающая обойма 11, выполненная из такого материала, чтобы трение меж­ ду ней и распределительным диском было небольшим. Пружины прикреплены к корпусу машины и являются жесткими в горизон­ тальной плоскости.

В обойме имеется кольцевой канал 10, в который по гибко­ му шлангу 12 из резервуара 1 подается уравновешивающая жид­ кость, отжатая через отверстия в корпусе экстрактора.

69

В дне распределительного диска имеются впускные отверстия (см. рис. 56) по одному на каждый балансировочный отсек. Рас­ стояние внешней кромки отверстий от центра диска приблизи­ тельно равно радиусу канала обоймы.

Если отклонение экстрактора от осп вращения равно нулю, то все впускные отверстия-закрыты. При отклонении экстрактора от осп вращения распределительный диск смещается относитель­ но питающей обоймы и открывает па этой стороне одно пли не­ сколько отверстий, через которые уравновешивающая жидкость поступает из питающей обоймы в распределительный диск. Через каналы, образованные лопатками 4 п 5, жидкость под действи­ ем центробежных сил выгоняется в балансировочные отсеки через выпускающие отверстия, сдвинутые относительно соответствую­ щих впускных отверстий в сторону, обратную направлению вра­ щения.

Каналы, образованные направляющими лопатками, разделе­ ны горизонтальной перегородкой 7 на две части.

Внутренний диаметр разделительной пластины выбирается та­ ким, чтобы уравновешивающая жидкость направлялась по верх­ нему каналу только после достижения заранее определенной ско­ рости.

Это АУУ может быть поставлено только на вертикальный ро­ тор в машинах, в которых в результате работы имеется избыток жидкости, используемой в качестве уравновешивающей. При применении специальной жидкости для уравновешивания требу­ ется ее периодическое пополнение извне, так как она после ис­ пользования обратно в резервуар не возвращается.

Необходимость обеспечения перекрытия впускных отверстий при уравновешенном роторе и трении между распределительным диском и питающей обоймой не позволяют получать полное уравновешивание и приводят к остаточной неуравновешенности.

МЕХАНИЧЕСКИЕ АУУ

1. Кольцевое АУУ. Для уравновешивания вала Ледярд по зал достаточность двух колец, свободно повешенных вблизи не­ уравновешенности.

Схематически кольцевое АУУ показано на рис. 57. На при­ водном валу в кожухе, заполненном маслом, свободно подвеше­ ны два тяжелых кольца. Масло служит для демпфирования ко­ лебаний колец и разгона их до скорости, равной скорости ротора. Кожух выполнен так, что на скоростях ниже критической центры колец попадают на ось вращения и кольца не добавляют неурав­ новешенности в систему. Кольца начинают работать только выше критической скорости.

На рис. 57 показано относительное расположение колец при вращении системы с закритнческой скоростью: здесь с — центр

70

тяжести системы; О — центр вала АУУ; О, — ось подшипников; е __ эксцентриситет; с, и Сг — центры тяжести колец.

При такой скорости центробежные силы Р\ и Ро, приложен­ ные к центрам тяжести колец, стремятся повернуть их к верх­

сближаются и сольются, что приведет к прекращению колебаний. Трение между кольцами и валом снижает эффективность АУУ и не позволяет полностью урав­ новесить систему. Кольцевое АУУ не устраняет неуравновешенность на скоростях ниже критической.

Для устранения неуравновешен­ ности значительной величины конструкция А УУ получается гро­

моздкой.

Так как кольца не расположе­ ны в одной плоскости, это приво­ дит к появлению дополнительного момента на валу, вызывающего реакции в опорах.

2. Маятниковое АУУ. Устрой­ ство представляет собой (рис.58) закрепленные на приводном валу

два диска с осями, вокруг которых могут свободно поворачи­ ваться маятники. Расстояние от осей маятников до центров дис­ ков /• принимается большим, чем наибольший эксцентриситет центра вала е, в месте установки АУУ.

Маятниковое А УУ увеличивает неуравновешенность системы ниже критической скорости и ухудшает условия перехода через критическую скорость. На скоростях выше критической умень­ шает вибрации, но недостаточно эффективно.

Маятниковое АУУ может быть установлено на роторах как с вертикальной, так и с горизонтальной осью вращения. Все ма­ ятники расположены в одной плоскости, но расположить их в плоскости неуравновешенности конструктивно трудно, это приво­ дит к появлению добавочных реакций в опорах.

3. Шаровое АУУ. Предложено Сирлем в 1930 г. Динамиче­ ская балансировочная машина с компенсирующим элементом состоит из помещенных в цилиндрическую обойму двух стальныхшаров, которые при вращении со скоростью большей, чем кри­

обозначает ось подшипников, вокруг которой происходит враще­ ние; О — центр обоймы; с — центр тяжести ротора.

71

Ниже критической скорости шары будут сближаться под дей­ ствием тангенциальных составляющих т центробежных сил, пе­ ремещаясь на тяжелую сторону п увеличивая неуравновешен­

ность.

А -А Выше критической скорости шары так­ же будут сближаться под. действием сил т, но движение их теперь направлено на

А - А

повышает емкость и чувствительность устройства. Шары разме­ щены в конической обойме. Диаметр нижней части такой, что шары, лежащие в ней на малых скоростях вращения, тесно при­

72

жаты друг к другу II равномерно распределены по всей окруж­ ности, т. е. не дают дополнительной неуравновешенности. При скорости, превышающей критическую, определяемой углом на­ клона конической части обоймы ß, шары выйдут из нижнего гнез­ да и, поднявшись по конической поверхности, попадут в верхнюю цилиндрическую часть обоймы, имеющую больший диаметр. Пе­ ремещаясь по окружности, шары автоматически займут положе­ ние, устраняющее неуравновешенность системы.

1.Все рассмотренные АУУ работают за счет стремления урав­ новешивающих грузов или жидкости, участвующих в колеба­ тельном движении ротора, занять «наинизшее» положение. Уст­ ройства не обеспечивают уравновешивание ротора на скоростях ниже критических.

Исключением являются только жидкостные А УУ Снрля и Дункан.

2.Эффективное уравновешивание роторов машин на любых скоростях вращения может быть обеспечено только АУУ с при­ нудительным перемещением уравновешивающих масс при при­ менении автоматического управления этими перемещениями. Си­ стема управления должна учитывать изменение сдвига фазы между неуравновешенностью и прогибом до и после критической скорости.

ВСЕРЕЖИМНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ УРАВНОВЕШИВАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

При создании автоматических уравновешивающих устройств, эффективно работающих на всех скоростях и автоматически сле­ дящих за изменениями неуравновешенности, могут быть приме­ нены два принципиально различных метода построения системы управления исполнительным уравновешивающим механизмом.

В первой из этих систем управления используется метод слу­ чайного поиска положений элементов исполнительного механиз­ ма, при которых наступает уравновешивание ротора. Во второй системе используется метод направленного перемещения эле­ ментов исполнительного механизма с учетом динамических свойств уравновешиваемой системы.

Балансировка ротрра на ходу методом случайного поиска

Метод разработан и экспериментально проверен Л. А. Растригиным [38].