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

тановлен. Был произведен внешний осмотр всей установки. Таккак никаких отклонений от нормы не было обнаружено, то экс­ перимент был повторен, но при этом на некоторых режимах при л = const произвели следующую проверку системы дистанционно­ го управления устройствами. Открывая поочередно краны сбро­ са давления из различных камер, следили по индикаторам пере­ мещения, смещается ли ротор при этом и на какую величину. Эти испытания показали, что система управления позволяет осу­ ществлять смещение ротора на ходу в опорах как одновременно обоими устройствами, так и раздельно в любом по углу направ­ лении и практически на любую величину в пределах от 0 до 0,5 мм с точностью, соответствующей точности прибора, измеря­ ющего указанное смещение ротора.

Второй этап исследований — уравновешивание гибкого рото­ ра на ходу методом принудительного центрирования — был на­ чат с определения исходных амплитудно-частотных характери­ стик прогибов ротора.

При определении критических чисел оборотов этого ротора расчетом по методу А. Н. Огуречникова были получены следую­ щие значения: первая критическая скорость пі;р1 = 1456 об/мин, вторая критическая скорость nI!P9 = 5911 об/мин. Гироскопическое влияние крайних дисков при расчете учитывалось, однако опоры были приняты абсолютно жесткими.

При экспериментальном определении исходных характеристик диски ротора были установлены на валу по схеме, принятой при расчете. Кроме этого, в средний диск был помещен дисбаланс q —1200 гс-см (0,12 Н-м).

Впервых опытах устройства принудительного центрирования

сротора были сняты и между цапфами ротора и подшипниками были установлены жесткие проставки. Этим имитировались же­ сткие опоры.

Анализ исходных амплитудно-частотных характеристик, полу­ ченных в экспериментах с ротором на жестких проставках меж­ ду цапфами и подшипниками вместо устройств принудительного центрирования, показал, что ротор имел первое критическое чис­ ло оборотов на режиме п=1420— 1450 об/мин. Как правило, лі;р, полученное экспериментальным путем, бывает несколько ни­ же п,;Р, полученного расчетом. В нашем случае Пкр.эксп также не­ сколько ниже /іцр.расч, но незначительно. Это незначительное рас­ хождение можно объяснить, по-видимому, тем, что при расчете не учитывалась дополнительная податливость вала в местах креп­ лений дисков.

Кроме резонансного режима при я = 1420 об/мин замечены режимы с несколько меньшей амплитудой прогиба на оборотах, соответствующих 0,5пі;рі и 0,25дкрі. По записям изменений про­ гибов на осциллограмме (рис. 99) видно, что при скоростях п = = 0,5пІірі и п = 0,25пі;р1 вал ротора совершал соответственно 2 и 4

139

В следующих экспериментах определялись исходные ампли­ тудно-частотные характеристики прогибов того же ротора, с тем же нагружением, но между цапфами ротора и подшипниками были установлены устройства принудительного центрирования.

Анализ полученных амплитудно-частотных- характеристик по­ казывает, что ротор с устройствами принудительного центрпрова-

/--ротор на жестких простачках;2—ротор с / — рк=0; 2 — рк=10б Па; 3 — л|{=

д = 0,25/гІф1 и /г=0,5/гІф1. Такое совпадение амплитудно-частотных характеристик ротора на жестких проставках и на устройствах

устройства при выбранной схеме гидравлического дистанционно­ го управления не вносят существенных изменений в систему «ротор — корпус».

При определении исходных амплитудно-частотных характери­ стик было исследовано влияние на них величины командного давления рк, подаваемого в устройство принудительного центри­ рования. Величина давления регулировалась редукционным кла­

141

паном, расположенным в станции командного давления; во всех подающих магистралях, распределителе и обоих устройствах давление было одинаковым. Характеристики определялись при рк, равном 40, 20 и 10ІО5 Па. Полученные при этом зависимости представлены на рис. 101. Наблюдаемое некоторое уменьшение величины амплитуды прогиба при изменении величины команд­

При работе устройства принудительного центрирования часть жидкости постоянно теряется из-за утечек в распределителе. При вращении ротора вследствие влияния его веса появляются пуль­ сирующие нагрузки на камеры устройства, которые способству­ ют некоторому увеличению утечек. Наличие утечек приводит к появлению некоторой свободы перемещений цапфы ротора отно­ сительно наружного корпуса устройства, нарушая тем самым ре­ жим «жесткой» опоры, существующий при номинальном команд­ ном давлении. Пока командное давление достаточно велико, утечки восполняются скорее, чем успевают проявиться их по­ следствия. При снижении давления увеличивается время сущест­ вования некоторой свободы перемещения цапфы ротора, следст­ вием чего является эффект демпфирования, так как перемещение цапфы относительно наружного корпуса устройства приводит к

Поскольку эффект демпфирования наиболее заметен при дав­ лениях, близких к нулю, и слабо проявляется при изменениях командного давления в диапазоне 4— Ы О6 Па, то можно сказать, что влияние величины рк на амплитуду прогиба ротора несуще­ ственно.

После определения исходных амплитудно-частотных харак­ теристик были проведены исследования по уравновешиванию гиб­ кого ротора на ходу методом принудительного центрирования. Исследования проводились с трехмассовым ротором, причем дис­ ки были расположены по длине ротора так же, как и при опре­ делении исходных характеристик, п в средний диск был внесен груз, равный 120 гс (1,2 Н ), что при радиусе в 10 см создавало в роторе дисбаланс в 1200 гс-см (0,12 Н-м). Поскольку ротор был ■ симметричным, то целью уравновешивания было достижение минимально возможных прогибов в средней части вала.

Уравновешивание ротора производилось следующим образом. По выходе ротора на режим, на котором было намечено произ­ вести уравновешивание, определялась фаза прогиба в средней ча­ сти вала ротора. Фаза прогиба указывает те камеры устройств принудительного центрирования, при помощи которых надо производить смещение ротора. Затем производился сброс дав­ ления из соответствующих камер устройств, одновременно ве­

142

лось наблюдение за изменением величины прогиба. Сброс дав­ ления производился до тех пор, пока прогиб ротора в средней части не достигал минимального значения. Если в процессе урав­ новешивания фаза прогиба не изменялась, то на этом уравнове­ шивание заканчивалось. Если фаза прогиба менялась и величина прогиба при этом оставалась выше допустимой, то производилась подбалансировка ротора путем сброса командного давления из других камер, определенных по соответствующей фазе про­ гиба.

Вначале производились эксперименты по однорежнмному уравновешиванию ротора на оборотах я = 0,9/гІфі. Методика про­ ведения этих экспериментов была следующая. Ротор плавно вы­ водился на режим /г = 0,9/гкр1. На этом режиме определялась фа­ за прогиба в средней части ротора и производилась балансиров­ ка при помощи двух устройств принудительного центрирования. Балансировку производили до тех пор, пока прогиб в средней ча­ сти ротора не достигал минимально возможной величины. Затем, оставив краны сброса в положении, соответствующем уравнове­ шенному состоянию ротора, выключали электродвигатель при­ вода и ротор, вращаясь по инерции, проходил весь диапазон оборотов от «баланс До п = 0'. Обычно во время эксперимента ве­ лась запись на пленку шлейфового осциллографа сигналов стрех емкостных датчиков, позволяющих судить об изменениях ампли­ туд прогибов, возникавших во время эксперимента в трех сече­ ниях ротора — в средней части и вблизи двух опор.

На рис. 1 0 2 показаны осреднеиные амплитудно-частотные ха­ рактеристики прогибов ротора в- трех сечениях, полученные при расшифровке осциллограмм нескольких экспериментов по одно­ режимному уравновешиванию.

Анализ этих характеристик показывает, что при балансиров­ ке на режиме, близком к резонансному, амплитуда прогиба в средней части ротора была снижена примерно в 60 раз, следо­ вательно, во столько же раз уменьшилась центробежная сила от неуравновешенности ротора и как следствие этого усилия и реакции в опорах ротора. Анализ амплитудно-частотных харак­ теристик, полученных при сбросе оборотов уравновешенного ро­ тора, показывает, что ротор сохраняет уравновешенное состояние в широком диапазоне оборотов и на низких оборотах, несмотря на заданное ротору смещение, имеет амплитуды прогибов не выше, чем неуравновешенный ротор (см. рис. 102). Среднее вре­ мя уравновешивания в рассматриваемой группе экспериментов равнялось 16 с. Здесь следует, однако, сказать, что время уравновешивания было различным в аналогичных эксперимен­ тах, поскольку управление положением, ротора производилось вручную и находилось в пределах от 16 до 80 с (рис. 103). При­ чем значительное уменьшение прогиба происходит в течение пер­ вых нескольких секунд уравновешивания, остальное время (боль­

н а