Статическая и динамическая балансировка роторов механизмов

Статическая и динамическая балансировка роторов механизмов

Ротор в целом может иметь неравномерное относительно оси вращения распределение металла по весу и его центр тяжести не будет расположен на этой оси, т.е. по весу ротор будет неуравновешен относительно оси вращения. Такая неуравновешенность ротора или его деталей называется небалансом.

При вращении ротора небаланс вызывает появление радиально направ­ленной возмущающей силы. Эта сила стремится вырвать вал вместе с укреп­ленной на нем деталью из подшипников. Возмущающая сила все время меняет свое направление, оставаясь радиальной, поэтому ее действие на подшипники переменно по направлению; такое действие неизбежно приводит к вибрации механизма.

Детали механизма при вибрации испытывают удары, толчки и перегруз­ку, что вызывает ускоренный общий износ, нарушение центрирования и креп­лений, а это в свою очередь еще более усиливает вибрацию.

Чтобы устранить возмущающую силу, ротор уравновешивают, т.е. устра­няют его небаланс. Операции по устранению небаланса называют балансиров­кой. Балансировать можно каждую деталь ротора в отдельности или весь ротор в целом; последний способ экономичнее и точнее.

Чтобы сбалансировать неуравновешенность ротора, нужно на том же рас­стоянии от оси (там где выявлен небаланс), но в диаметрально противополож­ном направлении наплавить (подвесить) груз необходимой для балансировки массы; после чего ротор окажется сбалансированным и никакой возмущаю­щей силы при его вращении возникать не будет.

Величину и расположение небаланса находят при выполнении различных видов балансировок.

Различают статическую и динамическую балансировки ротора:

1. Статической балансировка называется потому, что для выявления и устранения небаланса не требуется вращения ротора; уравновеши­вания достигают, когда ротор находится в состоянии покоя.

2. Динамическая неуравновешенность наблюдается тогда, когда не­уравновешенные массы ротора дают две возмущающие силы, оди­наковые по величине, но противоположно направленные и распо­ложенные на разных концах. При этом может оказаться, что общий центр тяжести ротора расположен на оси вращения, т.е. статически ротор уравновешен. Такую неуравновешенность можно выявить только при вращении ротора, так как общий центр тяжести ротора расположен на его оси, и только при вращении обе неуравновешен­ные массы образуют пару возмущающих сил переменного направ­ления. Следовательно, статически отбалансированный ротор в не­которых случаях может иметь динамическую неуравновешенность. Операция по выявлению и устранению динамического небаланса называется динамической балансировкой.

Монтаж дымососов

Дымососы (Д) предназначены для отсасывания дымовых газов из топки котла и выброса их под напором через дымовую трубу в атмосферу.

Дымососы бывают центробежного (1) и осевого (2) типа.

1. Для котлов паропроизводительностью 420-640 т/ч применяются дымо­сосы центробежного типа двухстороннего всасывания типа: Д-25х2Ш и Д 21,5×2.

Эти дымососы состоят из следующих основных узлов:

• направляющих аппаратов и их привода

Монтаж дымососа начинают с приемки фундамента и установки на него электродвигателя.

Значительные размеры Д двухстороннего всасывания предопределяют их поставку на монтаж в разобранном виде. Поэтому первоначальной операцией по монтажу является сборка на сборочной площадке опорных конструкций Д (рам) и корпусов улиток с всасывающими карманами.

Монтаж Д начинается с установки опорной рамы, которая крепится к фундаменту при помощи болтов. Рама устанавливается на металлических под­кладках, общая толщина которых может быть до 25-30 мм, при количестве подкладок в одном пакете не более трех.

Подкладки располагаются по обе стороны каждого фундаментного болта и регулируют высотные отметки, отклонение которых от проектных допускает­ся не более + — 6 мм.

На опорную раму устанавливаются подшипники Д, центровка которых производится по струне и отвесам.

После установки корпусов подшипников на фундамент устанавливается корпус Д, затем укладывается его ротор.

Вслед за установкой корпуса Д на его всасывающей стороне монтируют регулирующие шиберы. Предварительно шиберы проходят ревизию, в процессе которой проверяется плавность их открытия и закрытия.

Собранный Д опробуется на холостом ходу; при этом допускаются ради­альное и осевое биения рабочего колеса соответственно не более 3 и 6 мм.

2. В котельных установках паропроизводительностью 950 т/ч и более применяются осевые Д типа ДО — 31,5. Основными преимуществами этих Д (по сравнению с центробежными Д) является их компактность. Двухступенчатый осевой Д состоит из:

— маслонасосной станции с системой маслопроводов

— вентиляции для охлаждения

Всасывающий карман изготавливается их двух половин (верхней и ниж­ней), соединяемых на фланцах. Общая масса всасывающего кармана составля­ет около 7,5 т. Нижняя часть всасывающего кармана устанавливается на двух фундаментных опорах.

Корпус Д выполнен из трех частей, предназначенных для размещения:

i. направляющего аппарата и рабочего колеса I ступени;

ii. направляющего аппарата и рабочего колеса II ступени;

iii. спрямляющего аппарата.

Все части соединяются друг с другом на фланцах болтами.

Ходовая часть состоит из вала, двух подшипников и муфты, соединяю­щей вал Д с электродвигателем.

Подшипники Д — роликового типа, сферические, самоустанавливающие­ся, работающие на жидкой смазке, которая подается маслостанцией через сис­тему масляной смазки)(На два Д устанавливается одна маслостанция. Тепловая защита опорного подшипника, установленного в корпусе диффузора, осущест­вляется при помощи специального вентилятора и теплозвукоизоляционного по­крытия.

Монтаж Д начинают с установки опорных конструкций и приемки фун­дамента. Бетонная поверхность предварительно зачищается от неровностей и насекается в местах расположения фундаментных болтов и подкладок под опорные конструкции Д . Подкладки изготовляются из листовой стали шири­ной 100-200 мм и длиной, соответствующей ширине нижней плоскости опор­ной конструкции. Число подкладок не должно превышать трех в одном месте.

Читайте также:  Видео laquo Устройство и настройка электронной системы зажигания на ВАЗ 2106 raquo

Технологическая последовательность монтажа ____ осевого дымососа ДО — 31,5

Источник

Методические указания по динамической балансировке роторов ГТК-10-4

Статическая неуравновешенность — это неуравновешенность, при которой ось ротора и его главная центральная ось инерции параллельны (см. рис.1).

Динамическая неуравновешенность — это неуравновешенность, при которой ось ротора и его главная центральная ось инерции пересекаются не в центре масс или перекрещиваются (см. рис.3). Она состоит из статической и моментной неуравновешенности.

Примечание: Здесь и далее выделены курсивом термины и определения, установленные ГОСТом 19534 – 74. Балансировка вращающихся тел. Термины.


Частным случаем динамической неуравновешенности является квазистатическая неуравновешенность, при которой ось ротора и его главная центральная ось пересекаются не в центре масс ротора.

Вызываемая неуравновешенностью центробежная сила определяется по формуле:

На высоких оборотах неуравновешенные массы могут развить центробежные силы до недопустимых значений, которые приведут к разрушению машины. Для большинства машин достижение неуравновешенной центробежной силой значения ок. 30% веса ротора является предельно допустимой величиной.

Произведение неуравновешенной массы на её эксцентриситет называют дисбалансом. Дисбаланс — величина векторная. Чаще используется термин «значение дисбаланса», которое равно произведению неуравновешенной массы на модуль её эксцентриситета.

Дисбалансы роторов в процессе эксплуатации могут быть вызваны износом рабочих частей, изменением посадки дисков, ослаблением крепления элементов входящих в состав роторов, деформацией и другими факторами, приводящими к смещению масс относительно оси вращения.

Значение дисбаланса обычно указывается в гмм, гсм. 1гсм = 10гмм.

Иногда для задания допуска используют отношение значения дисбаланса к массе ротора, называемое удельным дисбалансом . Удельный дисбаланс соответствует эксцентриситету центра массы ротора.
е ст = D/m (2)

Дисбалансы устраняются балансировкой. Балансировка — это процесс определения значений и углов дисбалансов ротора, и уменьшения их корректировкой масс. На практике получили распространение два вида балансировки: статическая и динамическая.

2. Балансировка. Общие сведения

Статическая балансировка, как правило, проводится в одной плоскости коррекции и применяется, главным образом, к дисковым роторам. Её можно использовать, если отношение длины ротора к его диаметру не превышает 0,25. Плоскостью коррекции называют плоскость, перпендикулярную оси ротора, в которой расположен центр корректирующей массы (массы, используемой для уменьшения дисбалансов ротора).

При статической балансировке определяется и уменьшается главный вектор дисбалансов ротора, характеризующий его статическую неуравновешенность. Главный вектор дисбалансов равен сумме всех векторов дисбалансов, расположенных в различных плоскостях, перпендикулярных оси ротора (см. рис. 4).

Для роторов, у которых их длины соизмеримы с диаметрами или превосходят их, статическая балансировка неэффективна, а в некоторых случаях может оказаться вредной. Например, если плоскость коррекции окажется на значительном расстоянии от главного вектора дисбалансов, то, уменьшив статическую неуравновешенность, можно увеличить моментную неуравновешенность.

Динамическая балансировка — это такая балансировка, при которой определяются и уменьшаются дисбалансы ротора, характеризующие его динамическую неуравновешенность (см. рис.4). При динамической балансировке уменьшаются как моментная, так и статическая неуравновешенность ротора одновременно.

Есть много методов балансировки. Все они основаны на предположении линейности системы, то есть амплитуды колебаний считаются пропорциональными значению дисбаланса, а фазы независимы от его величины. Существует одноплоскостная и многоплоскостная балансировка. При одноплоскостной балансировке расчёт корректирующих масс производится последовательно для каждой плоскости коррекции, при многоплоскостной — одновременно.

Многоплоскостная балансировка с использованием метода одновременного измерения амплитуд и фаз колебаний наиболее распространена при балансировке роторов агрегатов типа ГТК 10-4. Точнее, наиболее распространена двухплоскостная балансировка, которая является частным случаем многоплоскостной. Для расчёта корректирующих масс при таком методе балансировки необходимо выполнить, как минимум, три пуска: один начальный (нулевой) и два пробных с единичными (пробными) массами m п1 , m п2 , установленными на расстояниях r п1 , r п2 от оси вращения (см. рис.5). Порядок и комбинации установок пробных грузов могут быть различными.

При использовании этого метода балансировки считают, что система позволяет использовать принцип суперпозиции. Расчёт корректирующих масс и мест их установки в такой системе может производиться различными способами: графическим, аналитическим или графоаналитическим.

Графические и графоаналитические расчёты с построением достаточно сложных векторных диаграмм широко использовались до появления балансировочных средств с микропроцессорами. Приёмы выполнения таких расчётов можно найти в литературе [4]. В настоящее время они практически не используются, так как современная техника обеспечивает решение таких задач проще, точнее и быстрее.

Современная микропроцессорная техника с помощью программных средств решает задачу расчёта чаще всего аналитически. Рассмотрим, в чём заключается суть решения этой задачи.

Колебания системы ротор — опорная конструкция могут быть описаны системой уравнений (при каждом пуске двумя уравнениями с шестью неизвестными).

В этих уравнениях неизвестны шесть векторных величин: D I , D II , ? а1 , ? а2 , ? в2 , ? в2 . Чтобы найти их, необходимо решить систему этих уравнений. Определение коэффициентов влияния и корректирующих масс для компенсации исходных дисбалансов является достаточно сложной задачей. Однако решение такой задачи с помощью современных средств, осуществляется автоматически в процессе пусков. Определённые из уравнений (5) коэффициенты влияния можно использовать для расчёта корректирующих масс при балансировке последующих однотипных роторов без выполнения двух пробных пусков.

Читайте также:  Протокол об установке счетчиков

В тех случаях, когда число плоскостей коррекции большее, чем 2 (например, если производится балансировка одного ротора с опорами более, чем 2-е или балансировка сцепленных роторов), количество пробных пусков определяется числом плоскостей коррекции, в каждую из которых последовательно устанавливаются пробные массы. Уравнения, описывающие колебания системы, составляются аналогично, как и при двухплоскостной балансировке. Система этих уравнений и её решение усложняются, так как количество коэффициентов влияния увеличивается за счёт увеличения количества плоскостей коррекции и увеличивается количество уравнений за счёт увеличения количества пусков.

Чаще всего динамическая балансировка проводится на балансировочных станках. Обычно балансировка на станках проводится на более низких оборотах, чем рабочие обороты роторов. Это обусловлено техническими возможностями балансировочных станков. Высокооборотные балансировочные станки мало распространены из-за их дороговизны и большой энергоёмкости. Балансировка на низкооборотных станках достаточно эффективна и обеспечивает высокую точность в тех случаях, когда ротора относятся к классу жёстких роторов . Для гибких роторо в балансировка на низкооборотных станках не всегда эффективна.

Жёсткий ротор определяется как ротор, который сбалансирован на частоте вращения, меньшей первой критической в двух произвольных плоскостях коррекции и у которого значения остаточных дисбалансов не будут превышать допустимые на всех частотах вращения вплоть до наибольшей эксплуатационной. Динамическая балансировка жёсткого ротора производится, как правило, в двух плоскостях.

Гибкий ротор определяется, как ротор, который сбалансирован на частоте вращения, меньшей первой критической в двух произвольных плоскостях коррекции и у которого значения остаточных дисбалансов могут превышать допустимые на иных частотах вращения вплоть до наибольшей эксплуатационной . При балансировке гибких роторов используется, как правило, более двух плоскостей коррекции.

3. Выбор допуска и точности балансировки

Из практики известно, что виброскорость является наиболее объективным критерием для оценки вибрации. Исходя из этого, чаще всего оценка и нормирование вибрационного состояния производится по виброскорости. Поэтому допуск на балансировку принято устанавливать таким образом, чтобы в рабочем диапазоне оборотов иметь приемлемую виброскорость. Исходя из этих условий допустимый дисбаланс должен изменяться обратно пропорционально частоте вращения ротора. То есть чем выше рабочая частота вращения, тем меньше должен быть допустимый дисбаланс. Следовательно должна обеспечиваться следующая зависимость:
е ст w = Конст. , где е – удельный дисбаланс, w – угловая частота.
При этом предполагается, что ротор и опоры жёсткие. Величину естw приняли определяющей при классификации точности балансировки.

Классы точности балансировки жёстких роторов установлены ГОСТом 22061-76 в соответствии с международным стандартом ИСО 1949.

Согласно этой классификации каждый класс характеризуется постоянной величиной е ст w. Каждый последующий класс отличается от предыдущего в 2,5 раза. ГОСТ 22061-76 устанавливает 13 классов точности; с нулевого по двенадцатый, для различных групп жёстких роторов. Ротора газоперекачивающих агрегатов относятся к 3-ему классу точности. Значения допустимых дисбалансов рассчитываются и задаются разработчиком машин согласно ГОСТу 22061-76.

4. Особенности балансировки крупногабаритных роторов

Источники информации, принятые во внимание при составлении методического пособия по балансировке роторов.

ГОСТ 19534 – 74. Балансировка вращающихся тел. Термины.

ГОСТ 22061 – 76 Система классов точности балансировки и методические указания.

Руководящие указания по балансировке роторов ГТУ на балансировочном станке и в собственных подшипниках. «Оргэнергогаз» М., 1974год.

Вибрации в технике. Т.6. Защита от вибрации и ударов. Под ред. чл.-кор. АН СССР К.В. Фролова. М. «Машиностроение», 1981г.

Сидоренко М.К. Виброметрия газотурбинных двигателей. М. «Машиностроение». 1973г.

Ковалёв В.К. Тепловая деформация крупногабаритных роторов и её влияние на дисбаланс. Научно-технический сборник №1.1999г. Серия: Диагностика оборудования и трубопроводов. М. Газовая промышленность.

Современные методы и средства балансировки машин и приборов. Под общей редакцией В. А. Щепетильникова. М. «Машиностроение». 1985г.



Источник

Балансировка ротора

Ротор электродвигателя имеет сложную конструкцию, состоящую из нескольких элементов. Разная плотность этих элементов, различные микродефекты и отклонения могут стать причиной того, что ось инерции ротора перестаёт совпадать с осью вращения. Данное явление, называемое дисбалансом, проявляется в виде появления посторонних шумов и повышенной вибрации при работе электродвигателя. Решением проблемы в таком случае становится балансировка ротора, осуществляемая на специальном станке, конструктивно представляющем собой выполненную из профильной стали опорную конструкцию, оснащённую трапециевидными призмами.

Существует два способа балансировки: статический и динамический. Поскольку вызываемые дисбалансом инерционные моменты, также как и инерционные силы, находятся в прямой зависимости от угловой скорости, для тихоходных двигателей имеет смысл применять статическую балансировку, для быстроходных – динамическую.

Статическая балансировка.

Статический метод балансировки ротора подразумевает уравновешивание агрегата в состоянии покоя. Балансировка ротора в данном режиме начинается с укладки агрегата шейками вала на призмы балансировочного станка. При этом, перемещаясь (перекатываясь) по рабочей поверхности призм, вал принимает положение, в котором его более тяжёлая часть находится внизу. Точка окружности, в которую устанавливается груз для балансировки, определяется следующим образом:

— ротор перекатывают 5 раз;
— во время каждой остановки нижняя «тяжёлая» точка отмечается мелом или цветным карандашом;
— точка, расположенная точно по центру между двумя самыми крайними отметками, будет точкой расположения уравновешивающего груза.

Читайте также:  Багажник на Ниссан Кашкай на крышу оригинальный установка на автомобили 2012 и 2014 года выбор

Добавлять груз необходимо с таким расчётом, чтобы момент его равнялся моменту неуравновешенной массы. При соблюдении этого условие равновесие ротора будет достигаться в любом его положении, поскольку центр тяжести элемента будет находиться на оси вращения. Помимо использования уравновешивающего груза, довольно часто баланс достигается путём спиливания, высверловки или фрезерования металла с тяжёлой стороны ротора.

Динамическая балансировка

Динамический метод незаменим для балансировки агрегатов с высокой мощностью и большой скоростью вращения. Поскольку при вращении ротора с высокой частотой каждый из его торцов имеет самостоятельное биение, вызываемое несбалансированностью масс, уравновешивающий груз в данном случае устанавливается на торцах агрегата. Принцип динамической балансировки основан на линейности системы, что подразумевает пропорциональность амплитуды колебаний дисбалансу и независимость от него фаз. Балансировка может производиться в одной или нескольких плоскостях, при этом в первом случае корректирующие массы рассчитываются последовательно для каждой из плоскостей, во втором – одновременно для всех плоскостей. Как и при статической балансировке, равновесие ротора может быть также достигнуто путём удаления части металла с тяжёлой стороны агрегата.

Источник



Балансировочная аппаратура.

Динамическая балансировка роторов в собственных подшипниках при помощи прибора Балком-1А

ООО «Кинематика» выпускает недорогие балансировочные приборы, предназначенные для динамической балансировки промышленного оборудования в сборе в полевых условиях. Балансировка ротора осуществляется в собственных подшипниках и опорах без установки на балансировочный станок.
Предлагаемые приборы имеют ряд преимуществ по сравнению с аналогичной аппаратурой :
• Высокое качество и производительность балансировки различных роторных механизмов при невысокой цене.
• Простота использования и дружественный интерфейс программного обеспечения. Для освоения приборов требуется минимальное время, так как идеология их использования и конструктивное исполнение приборов ориентированы на режим «Включил – и работай».
• Наличие в базовом комплекте прибора 2-х датчиков вибрации, что позволяет проводить измерения вибпации по двум каналам одновременно, что значительно повышает производительность динамической балансировки роторов.
• Более низкая (в 2-5 раз) стоимость по отношению к аналогичным приборам.

Прибор Балком-1А предназначен для динамической балансировки роторов в сборе (в собственных подшипниках). Балансировка осуществляется в одной или двух плоскостях коррекции. При динамической балансировке уменьшаются как моментная, так и статическая неуравновешенности ротора.
Динамическую балансировку жесткого ротора достаточно проводить в двух плоскостях коррекции.

Прибор выполнен в переносном исполнении и может быть использован при проведении сборочных, монтажных и ремонтных работ с целью снижения динамических нагрузок, действующих на подшипниковые узлы машин вследствие дисбаланса ротора.

Внешний вид прибора для динамической балансировки роторов Балком-1А

В состав комплекта входят: два датчика виброакселерометра, датчик фазового угла, измерительный блок с интерфейсом USB, мобильный компьютер (по доп. заказу) и вспомогательная оснастка.

Использование комплекта позволяет существенно повысить ресурс работы машин и механизмов и во многих случаях исключить потребность в специальных балансировочных станках, так как балансировка роторов выполняется в собственных подшипниках без полной разборки механизма.

Весь процесс балансировки, включающий в себя измерение, обработку и вывод на индикацию информации о величине и месте установки корректирующего груза, выполняется в автоматизированном режиме и не требует от пользователя дополнительных навыков и знаний, выходящих за рамки прилагаемой инструкции.

Различные модификации прибора Балком-1А могут иметь следующие дополнительные функции:

Виброметр-балансировщик Балком-1А - Графики изменения амплитуды и фазы вибрации, полученные при выбеге ротора.

Графики временной функции и спектра вибрации, возникающей при ударном возбуждении колебаний объекта.

Виброметр-балансировщик Балком-1А - спектральный анализ вибрации, графики временной функции и спектра

Виброметр-балансировщик Балком-1А - Контроль сигнала отметчика (датчика фазы), предупреждение при сбоях

Виброметр-балансировщик Балком-1А - Измерение относительной вибрации ротора с использованием бесконтактных датчиков линейных перемещений.

Построение графика орбиты ротора.

Измерение частоты вращения ротора прибором Балком-1А

Измерение и допусковый контроль вибрационных характеристик машин с учетом требований стандарта ИСО 10816 (ИСО 2372) (по доп. заказу)

Примеры использования прибора Балком-1А

Балансировка мульчера Архангельская обл. с помощью прибора Балком-1А

Балансировка мульчера прибором Балком-1А

Балансировка вентилятора с помощью прибора Балком-1А

Балансировка вентилятора прибором Балком-1А Балансировка вентилятора прибором Балком-1А Балансировка вентилятора прибором Балком-1АБалансировка вентилятора прибором Балком-1А

Обследование конвейерной линии угольного терминала с помощью прибора Балком-1А

Общий вид конструкции ленточного транспортера.

Временная функция и спектр вибрации на раме конструкции

Временная функция и спектр вибрации в районе подшипников дробилки, верт. направление

Временная функция виброскорости при разгоне дробилки. Верт. направление

1.2. Технические характеристики:

1.2.1. Количество каналов измерения :

— вибрации
— частоты вращения

1.2.2.Диапазон измерения среднего квадратического значения (СКЗ) виброскорости, мм/сек

1.2.3. Частотный диапазон измерения СКЗ виброскорости, Гц

от 5(10) до 300 (1000)

1.2.4.Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения СКЗ виброскорости на базовой частоте (80 Гц) и в рабочем диапазоне частот, мм/сек

где Vи – измеренное значение СКЗ виброскорости

1.2.5. Число плоскостей коррекции при балансировке

1.2.6. Диапазон измерения частоты вращения, об/мин

1.2.7. Диапазон измерения сдвига фазы вибрации, угловых градусов

1.2.8. Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения сдвига фазы вибрации, угловых градусов

1.2.9. Габаритные размеры блока ввода аналоговых сигналов, мм, не более

1.2.10. Масса блока ввода аналоговых сигналов (без датчиков и оснастки) , кг, не более

1.3. Комплект поставки :

1.3.1. Базовый вариант:

• вибропреобразователи – 2 шт.;

• датчик фазового угла (фотоэлектрический) – 1 шт.;

• блок ввода аналоговых сигналов — 1 шт.;

• стойка магнитная — 1 шт.

• весы электронные — 1 шт.

• чемодан для транспортировки — 1 шт.

• специализированное программное обеспечение на флеш-диске -1 шт.

Стоимость поставки базового варианта – 57000 рублей

1.3.2. Дополнительная комплектация (по желанию Заказчика):

Персональный компьютер (ноутбук, нетбук, планшетный) с операционной системой от Windows XP и выше — 1 шт. Стоимость поставки уточняется учётом модели компьютера.

Доставка осуществляется экспресс-почтой, транспортной компанией или самовывозом.

Источник