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

ровки оборотов имеется шунтовой реостат 5. Электродвигатель соединен с ротором через мультипликатор 2 и обгонную муфту. Последняя необходима для исключения влияния системы приво­ да на колебания исследуемого ротора.

Система смазки состоит из двух автономных циркуляцион­ ных систем. Первая предназначена для смазки подшипников, расположенных в зоне нормального атмосферного давления; вторая — для смазки подшипников, расположенных в зоне раз­ режения (в вакуумной камере).

В первой системе (см. рис. 12) имеется двухступенчатый масляный насос 26, в который поступает масло из бака 24 через кран 25. Из нагнетающей ступени насоса масло через фильтр 29 подается к подшипникам. Для регулировки рабочего давления масла имеется редукционный клапан 28. Откачивающая ступень насоса подает масло из сливных полостей обслуживаемых меха­ низмов через радиатор 30 в расходный бак 24.

Особенностью второй масляной системы является смазка и охлаждение подшипников, находящихся в зоне разрежения. Вы­ бор схемы маслосистемы и типа смазки, способной работать в таких условиях, представляет серьезные затруднения. В резуль­ тате исследований была выбрана схема, представленная на рис. 12, и тип смазки — смазка № 6 на силиконовой основе.

Во второй системе применен одноступенчатый насос 33, по­ дающий смазку к подшипникам ротора. Из расходного бака 31 смазка поступает на вход насоса и затем,- пройдя под давлением

мотеком.

В случае 'внезапного прекращения работы второй масляной системы включается аварийная система, позволяющая удовлет­ ворительно смазать и охладить подшипники во время вынуж­ денной остановки основной масляной риетемы. Аварийная система работает следующим образом: сжатый воздух, устремля­ ясь из баллона 40 в бак 41, выталкивает находящуюся там смаз­ ку через фильтр 42 и обратный клапан 36 к подшипникам.

Вся измерительная аппаратура, применяемая на вакуумном стенде, делится на две самостоятельные группы. К первой'груп­ пе относится аппаратура, измеряющая и регистрирующая ам­ плитуду вибраций: вибродатчики 6 и 7 сейсмического типа, стрелочные индикаторы вибраций 21 типа СИВ-3 и шлейфовый осциллограф 22\ аппаратура, регистрирующая изменение ампли­ туды и фазы прогиба ротора: емкостные датчики 16, предвари­ тельные усилители 17, усиливающие сигнал с емкостных датчи­ ков, электронные осциллографы 18. К этой же группе относятся датчики и указатели числа оборотов ротора.

25

Ко второй группе относится вся измерительная аппаратура, позволяющая осуществлять контроль за работой всех систем установки: вакуумной, привода, смазки. Приборы этой группы представляют собой стандартные манометры, термометры, ва­ куумметры, вольтметры и амперметры.

Измерение и регистрация величины вибрации, а также про­ верка и тарировка этой аппаратуры выполняются по общепри­ нятым методикам. Поэтому остановимся лишь на описании ра­ боты емкостной измерительной аппаратуры, служащей для из­ мерения амплитуды и фазы прогиба ротора.

Рассмотрим, как работает измеритель прогибов ИП-1.

Рис. 13. Блок-схема емкостной аппаратуры для измерения прогиба:

/—емкостный датчик ступени; 2—емкостный датчик отметчика масла; 3—усилитель ступени; •/—усилитель отметчика; 5—»электронный осциллограф

Измеритель прогибов предназначен для измерения переме­ щений ротора и их регистрации во всем диапазоне рабочих оборотов. Определение прогиба ротора производится графоана­ литическим способом путем сопоставления трех или более ос­ циллограмм перемещений ротора в нескольких плоскостях. Блоксхема аппаратуры представлена на рис. 13.

Емкостные датчики 1 устанавливаются в нескольких поясах вращения исследуемого ротора, против лопаток ступеней. Дат­ чики с помощью микрометрических устройств могут переме­ щаться по направлению к оси ротора, что необходимо для тари­ ровки аппаратуры.

При вращении ротора лопатки ступени, проходя мимо дат­ чика, изменяют его емкость. Эти изменения преобразуются в пе­ ременное напряжение, которое усиливается усилителем 3 и по­ дается на вход электронного осциллографа 5.

Для определения направления прогиба используется допол­ нительный емкостный датчик 2, называемый отметчиком места. На валу ротора устанавливается металлический шип, в плоско­ сти вращения которого находится датчик отметки нуля. При вращении ротора, в момент прохождения шипа мимо датчика, на выходе усилителя отметки нуля 4 образуется импульс напряже­ ния, который подается также на модулирующий электрод элек­ тронного осциллографа. Одновременно импульс отметки нуля ис­

26

пользуется при 'Синхронизации развертки осциллографа, что позволяет получить устойчивое изображение осциллограммы, показанной на рис. 14.

Эта осциллограмма дает возможность судить о поведении ступени в целом на разных режимах работы и о состоянии каж-

Рпс. 14. Фотографии осциллограмм, полученных при помощи емкостной аппаратуры:

а—прогиб существует; б—нет прогиба

дой лопатки (вытяжка лопаток, разброс по длине и т. д.). Н а­ правление перемещения ротора отсчитывается непосредственно по экрану осциллографа, а оценка величины прогиба произво­ дится по значению коэффициента модуляции.

Тарировка измерителя производится на малых оборотах с помощью микрометрического устройства и заключается в опре­ делении зависимости амплитуды осциллограммы на экране ос­

27

циллографа от величины зазора между датчиком и торцами лопаток на стенде. Так как коэффициент модуляции не зависит от скорости вращения ротора, тарировка, проведенная на малых оборотах, будет справедлива во всем диапазоне скоростей.

Рассмотрим работу емкостного датчика.

Рис. 15. Схема преобразователя:

/—датчик; 2—лопатка ступени компрессора

На рис. 15 представлена эквивалентная схема, представляю­ щая собой R C цепочку, в которой напряжение на конденсаторе U с связано с изменением емкости Сд уравнением:

d t

где

к= a t = — ;

ткпг

Слаб — емкость соединительного кабеля; Сдщах— максимальная емкость датчика;

а— толщина лопатки;

п— скорость вращения ротора;

г— радиус ступени ротора с лопатками.

Подставляя в выражение (24) значение t= т, получим вели­ чину амплитудного значения напряжения, развиваемого датчи­ ком :

Анализ последнего выражения позволяет сделать следующие выводы.

28

1. Амплитуда выходного напряжения зависит от изменения зазора нелинейно, так как емкость датчика Сд обратно пропор­

В основе методики лежит возможность измерения прогиба ротора в нескольких плоскостях во всем диапазоне рабочих ско­ ростей, что позволяет осуществить направленное изменение про­ гиба внесением уравновешивающих грузов в нужных плоско­ стях. Из этих условий и вытекает следующий порядок баланси­ ровки.

Ротор с опорными корпусами устанавливается в вакуумную камеру. Жесткость подвесок выбирается такой, чтобы сохранить исходные частотные характеристики. К вакуумному стенду под­ соединяются система смазки, измерительная и вакуумная систе­ мы и проверяется их работа. В камере создается необходимый вакуум. После этого включаются двигатели масляных систем и питание измерительной аппаратуры. Затем включается электро­ двигатель привода, и ротор плавно раскручивается до нужной скорости. За время набора оборотов, выдержки на номинале п на спаде оборотов наблюдают показания аппаратуры, измеряю­ щей вибрацию опор и прогиб ротора с записью этих данных на шлейфовый осциллограф. Для повышения надежности резуль­ татов эксперимента запуск повторяется. По получении ампли­ тудно-частотных характеристик вибраций опор и прогиба ротора определяются места внесения уравновешивающих грузов по ступеням, имеющим максимальную величину прогиба на режи­ мах с максимальной вибрацией. Величина грузов подбирается опытным путем.

РЕЗУЛ ЬТА ТЫ И С С Л Е Д О В А Н И Й РОТО РОВ Д Е В Я Т И С Т У П Е Н Ч А Т О Г О К О М П Р Е С С О Р А

Одним из первых роторов, который балансировался на стен­ де М АИ , был девятиступенчатый ротор осевого компрессора

(рис. 16).

Несмотря на то, что этот ротор балансировался на заводе по обычной методике с точностью, соответствующей техническим требованиям, он возбуждал в двигателе колебания, не позволив­ шие вывести двигатель на максимальные обороты. Неодно­ кратные перебалансировки ротора не изменяли общей картины.

29