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

Так, например, если два вектора в полярных координатах равны, Лх —

— 25 £40° и Л 2 = 10 /4 0 °, то их отношение

т. е. пробный груз надо умножить на 0,87 и повернуть на угол ф = 70° по направ­

Если перед началом балансировки была бы принята система разметки ротора против вращения, а неподвижной шкалы отсчета фазы — по вращению, то изме­ ренные векторы вибрации оказались бы равными своим зеркальным отражениям

относительно оси 0.—180°: А г = 60 /.340°, Л 2 = 75 /280°.

Весь расчетный треугольник оказался бы в четвертом квадранте. Пробный груз был бы тпр = 1,2 /290°.

Надо иметь в виду, что весь цикл уравновешивания в связи с неизбежными погрешностями при измерениях вибрации, уста­ новке грузов, а также наличии в некоторых случаях нелинейных соотношений между небалансом и вибрацией требует нескольких пусков.

Рассмотрим случай двухплоскостной балансировки при сме­ шанном небалансе.

Вибрация опор l u l l равны:

Ах= Â! + Â";

(8-48)

Än = Ä ' - Ä \

где А ’ — вибрация от статического небаланса; А " — вибрация от динамического небаланса.

Решаем уравнение (8-48) на векторной диаграмме (рис. 8-13):

л> __ А\ 4- А ц

А--------2---- ’

(8-49)

128

Вибрации А' и А" в практике называют симметричными и кососимметричными составляющими вибрации опор.

Статическая и динамическая составляющие небаланса уравно­ вешиваются раздельно: первая — по симметричным, вторая — по кососимметричным составляющим вибрации опор.

Расчет уравновешивающих систем грузов производится по тем же формулам (8-45) и (8-47), но в них вместо вибрации опор, под­ ставляют соответствующие составляющие этих вибраций.

При уравновешивании статической составляющей небаланса: ■тпр — вектор пробного груза, входящего в статическую систему;

k' — балансировочная чувствительность к статической составляю­

щей небаланса; тпр — вектор пробного груза, входящего в дина­ мическую систему:

k " — балансировочная чувствительность к динамической состав­ ляющей небаланса.

Для обоих случаев А и — вектор вибрации опоры I при пер­ вом пуске ; А 1и — то же для опоры //; Л 2І — вектор вибрации

опоры I при втором пуске с пробным грузом; Л 2П— то же Для опоры II.

Рассмотрим динамическую двухплоскостную балансировку ротора синхрон­ ного генератора мощностью 800 кет при скорости вращения 1500 об/мин.

Балансировку будем производить по вертикальным вибрациям, которые равны: для опоры I = 80 і_ 110°; для опоры II Лхп = 20 /_ 170°. По диаграмме рис. 8-14 находим полусумму Л; = 46 ^122° и полуразность А'[= 36^/96°.

Рис. 8-14. Векторное определение величины остаточной неурав­ новешенности ротора

Балансировку начинаем с уравновешивания статического небаланса. Устанавливаем в каждой из плоскостей исправления по одному грузу оди­

накового веса и под одним и тем же углом к нулевому радиусу. Вес и угол уста­ новки пробной системы грузов выбраны произвольно — по 1 кгс на угол 200°.

При втором пуске вертикальные вибрации оказались следующими:

Лаі = 76|7Щ; Л2В = 3 4 |0 .

Выделяем симметричную составляющую вибрации А2 и определяем по диа­ грамме вектор

Уравновешивающий груз меньше пробного, так как приращение ДЛ[ больше

исходной вибрации Л4, и повернут на угол ф = —55°, т. е. против вращения ротора.

130

Сняв пробную систем^ грузов и установив расчетную уравновешивающую, производим третий пуск машины. Измеренные вибрации:

ЛЗІ = 30|90°; Л3п = 44|?803-

Полусумма этих вибраций будет составлять всего 7 мкм (Л3 = 7 ,/303°). Балансировочная чувствительность ротора k по результатам трех пусков

составляет в среднем 56 /.160°.

00

Рис. 8-15. Векторное определение величины остаточной неуравновешенности ротора

Следовательно, остаточный статический небаланс невелик и можно перехо­ дить к уравновешиванию динамической составляющей небаланса.

Вибрации опор при третьем пуске являются исходными для уравновешива­ ния динамической составляющей небаланса; обозначим их поэтому

Устанашіиваем на ротор пробную динамическую систему грузов, углы уста­ новки которых отличаются на 180°:

т„р / = 2,5 |350э; тпр ц = 2,5 |170°.

При пуске с этими грузами измерены вибрации:

131

Щур ti= 1,42 I 263°.

При пуске ротора с рассчитанной парой грузов, поставленной после снятия пробной, вибрация опор значительно снизилась.

Балансировочная чувствительность ротора k составляет в среднем 23 /. 198°.

Небаланс, оставшийся в роторе после балансировки, назы­ вается остаточным.

Допускаемая остаточная неуравновешенность (рис. 8-16, а), и нормы вибрации (рис. 8-16, б) зависят от назначения машины и

Рис. 8-16. Нормы вибрации для машин с жесткими роторами

класса точности. По [17] нормы вибрации для машин с жесткими роторами весом от 3 до 1000 кгс не должны превышать уровней, указанных на рис. 8-16, б. Здесь прямая 1 соответствует вибра­ ции машин общепромышленного применения; прямая 2 — вибра­ ции машин с повышенными требованиями по спокойствию хода (например, электродвигатели для шлифовальных станков); пря­ мая 3 — вибрации машин с особо жесткими требованиями по уровню вибрации. Что касается жестких роторов весом более 1000 кгс, а также гибких роторов, то допустимые уровни их вибра­ ции устанавливаются обычно внутризаводскими нормалями, а в особых случаях оговариваются заказчиком электрооборудо­ вания.

По ГОСТ 16921—71 в качестве нормируемого параметра вибра­ ции, создаваемой электрической машиной, принимают наиболь­ шие из эффективных значений вибрационные скорости.

Для машин общего и специального применения весом от 0,25 до 2000 кгс указанным ГОСТ устанавливаются восемь классов: 0,28; 0,45; 0,7; 1,1; 1,8; 2,8; 4,5; 7,0. Индексы классов соответствуют максимально допустимой для данного класса вибрационной ско­ рости, т. е., например, классу вибрации 0,28 соответствует ско­ рость 0,28 мм/сек, классу 0,45 — скорость 0,45 мм/сек и т. д.

132

В технически обоснованных случаях по согласованию между заказчиком и предприятием-изготовителем допускается предъяв­ ление более жестких требований, чем для класса 0,28.

Класс вибрации для машин отдельных типов выбирают кон­ структор и заказчик с учетом конкретных данных по машине.

Ниже приводятся рекомендуемые классы вибрации для машин различного назначения в зависимости от высоты оси вращения.

8-6. Т Е П Л О В О Й Н Е Б А Л А Н С

Тепловой небаланс роторов вызывается неравномерным нагре­ вом или охлаждением активной зоны ротора и встречается в турбо­ генераторах с воздушным и непосредственным водяным охлажде­ нием. Тепловая несимметрия ротора, возникающая особенно при работе машины под нагрузкой, приводит к тепловому изгибу вала, в результате чего значительно увеличивается небаланс ротора.

При этом возрастание вибраций обычно происходит с постоян­ ной времени нагрева ротора.

Несимметричный нагрев роторов турбогенераторов может воз­ никнуть по следующим причинам:

а) витковое замыкание в обмотке ротора; б) неравномерная толщина пазовой изоляции обмотки ротора,

вследствие чего перепады температур в различных пазах будут отличаться друг от друга;

в) неравномерное распределение охлаждающей воды по от­ дельным параллельным ветвям ротора при водяном охлаждении.

Допустим, что одна из вышеуказанных причин может вызвать тепловую несимметрию бочки ротора турбогенератора, в резуль­ тате которой одна сторона бочки ротора будет иметь температуру выше, чем диаметрально противоположная сторона на вели­ чину АТ. Причем для упрощения расчетов предположим, что тем­ пература по сечению ротора меняется по линейному закону.

При таком допущении бочка ротора искривится по дуге окруж­

где d — диаметр бочки ротора; а — коэффициент теплового ли­ нейного расширения (для стали а = 0,000012 мм!(мм-град).