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

и.ая-часть его) идет на окончательное уравновешивание. Изме­ нение упругой линии ротора в процессе уравновешивания, рассматриваемое по абсолютному значению прогибов в трех се­ чениях, показано на рис. 104. Из рисунка видно, что при уравно­ вешивании происходит уменьшение прогиба ротора в 4 раза. В этом эксперименте уравновешивание велось по двум опорам

двумя устройствами. Но, как показали эксперименты, уравнове­ шивание гибкого ротора можно с успехом производить, смещая ротор в одной опоре одним устройством.

На рис. 104 видно, как в процессе уравновешивания ротора осуществляется переход через ось вращения, т. е. вал вблизи опор меняет фазу своего прогиба на 180°. Хорошо видно также, что абсолютная величина смещения уравновешенного вала в се­

Схема нагружения ротора была та же. Как всегда, вначале бы­ ла определена исходная амплитудно-частотная характеристика прогибов ротора в трех сечениях. Затем при медленном наборе оборотов ротора, контролируя величину и фазу его прогибов, не­ прерывно производили уравновешивание ротора на ходу таким образом, чтобы размах амплитуды прогиба в средней части ро­ тора не превышал величины 0 ,1 мм в диапазоне оборотов от минимальных до п = 0,9пкрі. Управление смещением ротора осу­ ществлялось вручную. Результаты этого эксперимента предстаБ-

144

лены на рис. 105. В следующих экспериментах, где осуществлял­ ся переход через /іІф1 с неуравновешенным ротором до оборотов, равных 1,5/гкрі, на которых электродвигатель привода выключал­ ся, и дальнейшее вращение ротор совершал по инерции, измене­ ния прогиба вала ротора непрерывно записывались на пленку осциллографа до полной остановки ротора. Амплитудно-частот­ ная характеристика прогиба ротора в средней по длине части,

Хорошо видно, что амплитуда прогиба на резонансных режи­ мах при наборе оборотов и'сбросе различна и обороты, соот­ ветствующие резонансным режимам, различны. Несовпадение резонансных режимов по оборотам, меньший размах амплитуды прогиба при резонансном режиме при сбросе объясняются тем, что время разгона и сброса оборотов ротора различно и при сбросе оборотов отключался источник энергии — электродвига­ тель привода.

В следующем эксперименте этот же ротор был уравновешен на режиме п =1300 об/мин. Амплитуда прогиба в средней части ротора была снижена при этом с 1,3 до 0,05 мм. Краны сброса командного давления были зафиксированы в том положении, ко­

145

торое соответствовало достигнутому при уравновешивании состо­ янию ротора, привод был выключен и ротор был остановлен.

После некоторой паузы, около 10— 15 мин, был проведен экс­ перимент с проходом пкрі до оборотов, соответствующих 1 ,б/г|ф1, затем привод был выключен и обороты ротора стали умень­ шаться. Таким образом, был повторен эксперимент с проходом л крь но ротор был предварительно уравновешен на режиме /г = = 1300 об/мин, т. е. вблизи резонансного режима. Здесь также непрерывно от начала до конца эксперимента производилась запись на пленку осциллографа изменения амплитуд прогиба ро-

7А,мм

Рис. 106. Амплитудно-частот­ ные характеристики ротора при переходе через первую критиче­ скую скорость:

1, 5—»ротор неуравновешен при на« боре и на спаде оборотов; 3, ■/—ро­ тор уравновешен

500 1000 1500 2000

п,о0/мии

тора по оборотам. Полученная при этом амплитудно-частотная характеристика прогиба ротора в средней по длине части пока­ зана на рис. 106. Из графиков видно, что резонансный режим при /і= пКрі исчез как при наборе оборотов, так и на выбеге. Амп­ литуда прогибов стала низкой в широком диапазоне оборотов от /г=1300 об/мин до п = 2300 об/мин. На оборотах /г = 2500 об/мин амплитуда прогиба начинает несколько увеличиваться и на /г = 2500 об/мин наблюдается картина, похожая на предрезонанс­

местился режим, соответствующий /ікрі. Действительно, В. Я. Натанзон в своей работе [33] говорит, что зазоры подшипников ка­ чения ротора могут быть использованы для устранения его критической скорости. Это может быть достигнуто специальной балансировкой ротора, при которой на некоторой скорости вра­ щения хотя бы одна реакция опоры исчезает, причем ротор пе­ рестает касаться этой опоры. Во взвешенном состоянии частота изгибных колебаний ротора выше, чем у опертого. Поэтому при известных условиях может оказаться, что, когда скорость дости­ гает критического значения, ротор окажется во взвешенном со­

146

стоянии и фактически критическая скорость на этом режиме не наступит.

Не исключено, что в нашем случае реализовалось именно та­ кое положение ротора относительно подшипников, так как урав­ новешивание производилось вблизи бывшего резонансного ре­ жима на ходу ротора, и вполне возможно, что обе реакции в опорах, или по крайней мере одна, стали при этом равны нулю или были очень малой величины.

Кроме этого, были проведены эксперименты по уравновеши­ ванию ротора, нагруженного дисбалансами по второй форме, т. е. в первый н третий диски в диаметрально противоположные

там по уравновешиванию ротора с одним дисбалансом во вто­

форме. Различие заключалось лишь в схеме включения устройств принудительного центрирования. Так, для уравновешивания ро­ тора, нагруженного по первой форме, цапфы ротора в устройст­ вах приходилось смещать преимущественно в одном направле­ нии, а при уравновешивании ротора, нагруженного дисбалансами по второй форме, в связи с чередованием форм прогибов на различных режимах оборотов приходилось включать устройства в соответствии с преобладающей на данных оборотах формой прогиба. Из рис. 107 видно, что ротор на резонансном режиме, соответствующем 0,5/гкр1, и на режимах ■ я = 0,8—0,9/гкр1, имел форму упругой линии, близкую к первой форме колебаний. На остальных режимах вал ротора прогибался по второй форме, при этом амплитуды прогибов в сечениях были значительно мень­ ше, чем на режимах, соответствующих прогибу вала по первой форме.

Проведенные эксперименты показали, что устройства и систе­ ма дистанционного управления, разработанные для осуществле­ ния уравновешивания гибкого многомассового ротора на ходу по методу принудительного центрирования, являются вполне рабо­ тоспособными.

Устройства и система управления позволяют производить уравновешивание гибкого ротора на всех режимах диапазона рабочих оборотов путем смещения главной центральной оси инерции ротора на ось его вращения.

Устройства и система управления позволяют совмещать главную центральную ось инерции ротора с осью его вращения до величины 0,02—0,05 мм, т. е. в пределах точности измерения примененной в опытах аппаратуры при первоначальном рассог­ ласовании осей до 2 ,0 мм; при этом величина абсолютного из­ гиба (стрела прогиба) вала уменьшалась в 5—7 раз, что, естест­ венно, во столько же раз уменьшало напряжения в вале.

147

СП И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1.Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. М .-Л ., Гостехиздат. 1951, 704 с.

2.Ананьев И. В., Тимофеев П. Г. Колебания упругих систем в авиаци­

вых турбин. М ., «Машиностроение», 1967, 70 с.

!5. Пневмо- н гндроавтоматпка. Под ред. М . А. Айзермана. [Сб. статей] М ., «Наука», 1964, 263'с.

6. Боднер В. А. Автоматика авиационных двигателей. М ., Обороигиз, 1955, 400 с.

7.Борисевич В. Н. Балансировка якорей малогабаритных электрических машин. М ., Машгнз, 1961, 119 с.

8.Бабаков И. М. Теория колебаний. М ., «Наука», 1965, 559 с.

ционная прочность и надежность авиационных двигателей. [Сб. трудов Куйбы­ шевского авиационного института]. 1965, вып. X I X , с. 105— 128.

11.Васильев В. С. Динамическое уравновешивание роторов.— «Вестник

машиностроения», 195S, № 5, с. 31—33.

12.Васильев В. С., Кутко П. С. Станки и приборы для динамической ба­

лансировки. М ., Машгнз, 1959, 167 с.

13.Вейц В. Л . и др. Вынужденные колебания в металлорежущих стан­ ках. М ., Машгнз, 19159, 288 с.

14. Вильсон У. К- Вибрационная техника. М ., іЧашгиз, 1963, 415 с.

15.Гуров А. Ф. Расчеты на прочность и колебания в ракетных двигате­ лях. М ., «Машиностроение», 1966, 455 с.

16.Гевондян Т. А. и др. Приборы для измерения и регистрации колеба­ ний. М ., Машгнз, 1962, 467 с.

17.Григорьев Н. В. Нелинейные колебания элементов машин п сооруже­ ний. М ., Машгнз, 1961, 255 с.

18. Ден-Гартог Д ж . П. Механические колебания. М ., Фпзматгиз, 1960,

580с.

19.Диментберг Ф1. М ., Шаталов К. Т., Гусаров А. А. Колебания машин.

М., «Машиностроение», 1964, 308 с.

20.Житомирский В. К. Механические колебания и практика их устране­

ния. М ., «Машиностроение», 1966, 175 с.

21.Иориш Ю . И. Виброметрия. М ., Машгнз, 1963, 771 с.

22.Капица П. Л . Устойчивость и переход через критические обороты ро­

торов при наличии трения.— Ж ТФ , 1939, т. 19, вып. 2, с. 41— 43.

23.Карман Т., Био М. Математические методы в инженерном деле. М .-Л ., Гостехиздат, 1948, 424 с.

24.Колесник Н. В. Статическая и динамическая балансировка. М ., Машгиз, 1954, 244 с.

25.Ковалев М. Н., Моржаков С. П., Терехова К. С. Динамическое урав­

новешивание роторов гироскопических систем. М ., Обороигиз, 1962, 258 с.

149