Файл: Шубов, И. Г. Шум и вибрация электрических машин.pdf

Это биквадратное уравнение позволяет найти критические

Упругие линии вала изображены на рис. 8-8.

Для случая обратной прецессии в формуле для гироскопи­ ческого момента М г момент инерции маховика должен быть:

J — = т. е. х = 3. (8-36)

Взяв отношение критической скорости с учетом гироскопи­ ческого действия маховика к критической скорости без учета этого действия, при соответствующей форме колебаний можно установить коэффициент влияния гироскопического эффекта на критическую скорость.

г. Влияние насаженных на вал деталей* Влияние втулок, на­ саженных на вал, сказывается тем больше, чем они длиннее и чем жестче запрессованы на вал. При запрессованных длинных втулках эффективный момент инерции сечения нужно находить как сумму моментов инерции вала и втулки на длине, равной длине втулки за вычетом диаметра вала. Влиянием коротких вту­ лок / = d^-l,5d на жесткость можно пренебречь.

Влиянием насаженного пакета стали на жесткость вала сле­ дует также пренебречь, так как, во-первых, в нем возможны нару­ шения сплошности насадки, обусловленные шихтовкой стали, а во-вторых, ступень вала под пакетом, как правило, мало влияет на жесткость вала.

8-4. КРИТИЧЕСКИЕ СКОРОСТИ ВТОРОГО РОДА

Кроме обычной критической скорости, которая возбуждается небалансом ротора, в горизонтальных валах возникает повышенная вибрация при скорости вращения, равной половине критической.

В вертикальных машинах эта вибрация отсутствует. Это явление известно под названием критической ско-

Рис. 8-9. Двойная жесткость рото­ ров

рости второго рода. Возбуждаются указанные вибрации весом ротора совместно с двойной жесткостью.

На рис. 8-9 видно, что двойная жесткость двухполюсного ро­ тора обусловлена наличием больших зубцов в пазовой зоне бочки и двух пазов для токоподвода в зоне хвостовины.

123

В машинах постоянного тока и асинхронных двигателях двой­ ная жесткость ротора вызвана шпоночными канавками, выпол­ няемыми для фиксации на валу от проворачивания железа якоря, коллектора и вентилятора.

Наличие двойной жесткости в роторе приводит к тому, что даже при отсутствии в роторе небаланса на опоры действует воз­ буждающая сила, которая в течение одного оборота два раза меняет свою величину.

Если среднее значение жесткости вала принять равным k, то при вращении его с угловой скоростью со жесткость вала изме­

где G — вес ротора.

Если вал вращается со скоростью, в два раза меньшей крити­ ческой, то импульсы этой силы имеют частоту, равную частоте собственных колебаний, вследствие чего возникает повышенная вибрация.

Устранение двойной жесткости в роторах малошумных машин

Вроторах турбогенераторов в зоне бочки двойная жесткость устраняется созданием дополнительных канавок в больших зуб­ цах. В зоне хвостовин вместо двух пазов для токоподводов выпол­ няется четыре паза, из которых два не заполнены.

Вслучаях когда двойная жесткость бочки ротора и хвостовины (каждая в отдельности) допустима с точки зрения вибрации, то ротор и хвостовина должны Обязательно находиться в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Двойная жесткость валов со шпоночными канавками в меньшей степени влияет на вибрацию. Поэтому устранять шпоночные ка­ навки следует только в тех случаях, когда расчеты жесткости по двум осям дают явно неудовлетворительный результат.

124

Вэтих случаях шпоночные соединения железа якоря, коллектора

ивентилятора следует заменять горячей посадкой или вместо одной шпонки применять три, расположенные относительно друг друга под углом 120° (рис. 8-10).

Шпоночные соединения отдель­ ных деталей не должны распо­ лагаться на валу в одной плос­ кости. Они должны быть смещены относительно друг друга.

и всей машины в целом является неуравновешенность ротора (не­ баланс). Рассматривая наиболее часто встречающуюся в практике конструкцию жесткого ротора [17], можно указать на три воз­ можных случая его небаланса (рис. 8-11).

а. Статический небаланс (рис. 8-11, а). В этом случае центро­ бежная сила небаланса вызывает на опорах одинаковые по вели­

чине и совпадающие по фазе вибрации А х = А 2.

б. Динамический небаланс (рис. 8-11, б). При этом пара цен­ тробежных сил небаланса вызывает на опорах одинаковые по

величине и противоположные по фазе вибрации А г = —Л 2.

125

в. Смешанный небаланс (рис. 8-11, в). В этом случае остаточ­ ный небаланс ротора приводится к паре сил (случай «б») и к ра­ диальной силе, приложенной в центре тяжести ротора (случай «а»), вибрации опор здесь отличаются как по величине, так и по фазе

А 1 ф А 2-

Наиболее распространенным в практике является случай «в».

превышают установленных допусков. Ниже рассмотрим часто встречаю­ щийся в практике случай балансиров­

ки жесткого ротора в собственных подшипниках. Балансировка производится в режиме холостого хода при рабочей скорости вра­ щения или в случае большой величины небаланса при пониженной скорости, которая выбирается такой, чтобы вибрация опор не превосходила установленной нормы более чем в 3—4 раза.

При чисто статическом небалансе скорость колебаний опор

•М(й2е

ствительность машины. В уравнении (8-42) тиеб и к — неизвест­ ные векторные величины, которые связаны с вращающейся сов-

126

которое получим по результатам второго пуска ротора с пробным грузом тпр:

уравновешивание однотипного ротора можно проводить с использо­ ванием известной величины k.

откуда видно, что уже после первого пуска вибрация может быть значительно снижена.

Ниже для удобства запись векторных величин будем произво­ дить в полярных координатах, имея при этом в виду, что все опе­ рации на векторах должны производиться принятым в математике способом.

127