Методы балансировки роторов класса 5
Для некоторых видов гибких роторов, которые при достижении эксплуатационной частоты вращения проходят одну или несколько критических частот, можно ограничиться балансировкой только на одной частоте, как правило, рабочей. Обычно роторы этого класса удовлетворяют, по крайней мере, одному из следующих требований: — разгон ротора до максимальной скорости (также и торможение) происходит настолько быстро, что вибрация на критических частотах не успевает превысить допустимый уровень;
— демпфирование системы достаточно для того, чтобы вибрация
на критических частотах находилась в допустимых пределах;
подшипниковые опоры не дают возможности возникнуть нежелательной вибрации;
допустим высокий уровень вибрации на критических частотах;
ротор работает на рабочей частоте длительное время, так что условия пуска/останова, неприемлемые при частых пусках, можно считать допустимыми для этого случая.
Если опоры ограничивают вибрацию, особенно важно, чтобы жесткость опор балансировочного станка соответствовала жесткости опор машины. Это обеспечивает воспроизведение на балансировочном станке тех же мод ротора, которые он имеет в машине.
Исходя из предположения, что однотипные роторы имеют схожее распределение дисбалансов, можно выбрать оптимальное положение плоскостей коррекции. При этом может оказаться достаточно иметь две плоскости. Как следствие, уже при балансировке по низшим модам, можно добиться минимального остаточного дисбаланса, что позволит свести до минимума вибрацию на критических частотах.
8 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА БАЛАНСИРОВКИ
В зависимости от класса и назначения ротора окончательное качество балансировки может оцениваться либо по значениям вибрации в установленных точках измерения, либо по остаточному дисбалансу в определенных плоскостях коррекции.
Примечание — При мелкосерийном производстве можно применять упрощенные методы оценки по сравнению с описанными ниже.
Роторы, оценку качества балансировки которых проводят по измерениям вибрации с помощью высокоскоростного балансировочного оборудования
Требования к испытательному оборудованию
В случае, когда собственные моды ротора в значительной степени определяются динамическими характеристиками опор, необходимо, чтобы опоры оборудования и машины имели аналогичные характеристики. Например, первая критическая частота ротора в опорах балансировочного устройства не должна значительно превышать эту частоту для ротора, установленного в машине. Это позволяет исследовать все моды на балансировочном оборудовании.
Если консоль ротора в машине имеет опору, то и при испытаниях для нее должна быть предусмотрена аналогичная опора.
Если консоль ротора в машине не имеет опоры, то и при испы
таниях опору не применяют.
На корпус подшипника в одной плоскости устанавливают два датчика перпендикулярно друг к другу. Это позволяет регистрировать вертикальную и горизонтальную компоненты вибрации.
Кроме того, для измерений вибрации ротора можно применять в
качестве -альтернативных или дополнительных датчики относительной и абсолютной вибрации вала. Их также устанавливают в одной плоскости под углом 90 * друг к другу. Измерения вибрации ротора дополнительно к измерениям вибрации на корпусах подшипников наиболее целесообразны для роторов класса 3, особенно для точного определения мод ротора.
Во всех случаях резонансы крепежных устройств датчиков во всем диапазоне частот испытаний должны быть исключены.
Сигналы датчиков должны поступать на устройство, способное выделять из полигармонической вибрации гармонику частотой вращения, также и когда частота вращения изменяется в режиме выбега ротора. Привод ротора не должен влиять на его вибрацию и начальный дисбаланс.
Примечание — Чтобы удостовериться в том, что привод не влияет на начальный дисбаланс, следует провернуть соединительную муфту на 180 * относи
тельно ротора и измерить векторы вибрации на низкой частоте вращения, когда не проявляется динамический изгиб ротора. Для устранения погрешности произвести векторное вычитание на частоте вращения.
Методика оценки
Ротор привести во вращение, разгоняя его с ускорением, при котором не происходит сглаживание пиков вибрации. Все ярко выраженные пики вибрации следует измерять в диапазоне частот вращения от 70 % первой критической частоты до максимальной частоты вращения при эксплуатации.
Продолжительность вращения ротора на максимальной рабочей частоте должна быть достаточной, чтобы устранить эффекты переходного режима. В установившемся режиме следует измерить вибрацию на частоте вращения ротора.
Если это оговаривается в технических условиях, необходимо разогнать ротор до установленной повышенной частоты вращения.
После вращения ротора в течение оговоренного времени на повышенной частоте она должна быть снижена до максимальной рабочей, а измерения вибрации на частоте вращения проведены вновь. Если имеют место или предполагаются значительные изменения дисбаланса после испытаний на повышенной частоте, то окончательную балансировку и оценку вибрации следует проводить после таких испытаний.
Для этого ротор притормаживают и проводят измерения вибрации на частоте вращения в диапазоне от максимальной рабочей частоты до 70 % первой критической частоты с интервалом, не превышающим 5 % максимальной рабочей частоты. При этом ускорение при торможении также должно быть достаточно медленным, чтобы избежать сглаживания пиков вибрации.
Примечание - Значение повышенной частоты вращения зависит от требований к конкретному ротору. Если таких требований не существует, испытания на повышенной частоте проводят по договоренности между изготовителем и потребителем.ітгтмглгіа'г Mo ji i ь.г‘і •
Роторы, качество балансировки которых определяют посредством измерений вибрации на испытательном стенде
Для роторов, окончательное качество балансировки которых оценивается на испытательном стенде, необходимо использовать аппаратуру и методы испытаний, описанные в 8.1. Однако в некоторых случаях возникает необходимость применения других методов, например:
ротор с приводом представляет собой единый агрегат;
ротор, для которого возможно получение данных только на одной частоте вращения, например ротор асинхронного электродвигателя;
установка датчиков на подшипники невозможна — в этом случае изготовитель и потребитель оговаривают точки измерения вибрации;
значение дисбаланса ротора может зависеть от нагрузки — в этом случае изготовитель и потребитель оговаривают диапазон нагрузок, при которых оценивают уравновешенность ротора.
Роторы, оценку остаточного дисба
ланса которых проводят путем измерений вибрации на месте эксплуатации
Машины, качество балансировки роторов которых оценивают после окончательной установки на рабочем месте, подвержены влиянию многих факторов, вызывающих вибрацию. Некоторые факторы действуют на частоте вращения и, следовательно, их влияние можно ошибочно принять за вибрацию, вызванную дисбалансом. Это особенно характерно для машин с двумя или более гибкими роторами, соединенными между собой.
Некоторые из факторов, определяющие появление такой вибрации, а также меры предосторожности от ошибочных заключений указаны в приложении А.
Если какие-либо статорные элементы машины или ее фундамент имеют резонанс на рабочей частоте, возможны высокие уровни вибрации, несмотря на то, что дисбаланс ротора находится в допустимых пределах. В подобных случаях может потребоваться очень точная балансировка, но снижение вибрации достижимо только, если машина малочувствительна к дисбалансу. Если при эксплуатации дисбаланс ротора может увеличиться, следует рассмотреть возможность устранения резонансов конструкции или повышения демпфирования системы, а также принятия других мер, обеспечивающих удовлетворительную работу ротора.Во многих установках, например тех, где для привода используют асинхронный электродвигатель,, невозможно управлять ускорением разгона ротора, а установившееся состояние можно наблюдать только по достижении рабочей частоты вращения. В этом случае изготовитель и потребитель согласовывают диапазон частот вращения ротора, в пределах которого проводят контроль качества балансировки ротора.
Как правило, контроль качества балансировки ротора проводят
на холостом ходу. Для контроля под нагрузкой изготовитель и потребитель оговаривают ее значения.
Примечание — Для некоторых видов
орудования можно использовать по
ложения соответствующих стандартов, в частности, для роторов турбоагрегатов —
ГОСТ 27870.
Роторы, оценку качества балансировки которых определяют на низкочастотной балансировочной установке по значению остаточного дисбаланса в заданных плоскостях коррекции
Как правило, оценку качества балансировки роторов класса 2 проводят на низкочастотных балансировочных установках, но в большинстве случаев предусматривают последующие испытания на высоких частотах на месте или на испытательном стенде. В особых случаях по договоренности между изготовителем и потребителем можно исключить оценку вибрации на высоких частотах. Это особенно характерно для роторов класса 2, когда их приобретают в качестве запасных частей и оценка на месте может быть отложена на значительное время.
Для проведения оценки ротор должен быть собран, т.е. все его элементы (соединительные муфты, зубчатые колеса и т.д.) должны быть смонтированы.
До того, как приступить к оценке дисбаланса ротора, его следует во избежание последующего появления каких-либо деформаций вращать некоторое время на соответствующей частоте.
После выполнения данного условия ротор приводят во вращение на частоте балансировки и измеряют значения и углы дисбалансов в каждой из плоскостей измерения.
Для роторов подклассов 2f и 2g следует определить также начальный дисбаланс.
У роторов, которые подвергают поэлементной балансировке или собраны из сбалансированных элементов, следует, кроме того, определять дисбаланс после каждой стадии сборки.
Роторы, качество балансировки которых определяют на высоких частотах вращения путем оценки остаточного дисбаланса в заданных плоскостях коррекции
Положение плоскостей коррекции и балансировочные частоты необходимо указывать для балансировки по каждой из мод ротора. Если оценку проводят на балансировочном устройстве, снабженном собственной контрольно-измерительной аппаратурой, ее следует использовать в течение всей процедуры.
Если ротор испытывают на повышенных частотах вращения, измерительная аппаратура и установка ротора на испытательном оборудовании должны соответствовать 8.1.
Если выполнены все эти условия, ротор вращают последовательно на каждой балансировочной частоте и регистрируют значения и углы дисбалансов, приведенные к каждой из плоскостей коррекции.
По просьбе заказчика обследование роторов можно осуществить по 7.1.5. Такое обследование следует проводить на каждой из балансировочных частот.
ВЫБОР КРИТЕРИЯ
Оценку качества балансировки гибкого ротора обычно выполняют по вибрации опор подшипников балансировочного оборудования или испытательного стенда на частоте вращения. Этот метод описан в разделе 10.
д ругим методом оценки является исследование остаточного дисбаланса, приведенного к заданным плоскостям коррекции, как указано в разделе 11. Для роторов класса 2 оценку проводят на низких частотах вращения.
Если испытательное оборудование не позволяет достаточно точно воспроизвести реальные условия эксплуатации и (или) влияние соединения испытуемого ротора с другим, вопрос о допустимости применения его подлежит решению, исходя из опыта.
Вопрос выбора между методами, описанными в разделах 10 и 11,
определяется изготовителем ротора.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ДОПУСТИМОЙ
ВИБРАЦИИ НА БАЛАНСИРОВОЧНОМ ОБОРУДОВАНИИ
Если необходимо оценить качество балансировки по вибрации на балансировочном оборудовании, то последнее должно подбираться из условия обеспечения непревышения предельных уровней вибрации машины после установки в нее отбалансированного ротора.
Существует сложная зависимость между вибрацией подшипниковых опор балансировочного оборудования и вибрацией машины. Эту зависимость определяют многими, в том числе вышеуказанными факторами. В большинстве случаев она устанавливается для конкретных типов машин в результате исследования балансировки типовых роторов на одном и том же балансировочном оборудовании. Результаты таких исследований обычно служат основой для определения допустимой вибрации на балансировочном оборудовании.
Однако необходимые данные могут отсутствовать (например если используют балансировочное оборудование нового типа, или речь идет о роторах совершенно новой конструкции). Эти случаи описаны в настоящем разделе, где представлен способ расчета допустимой вибрации на частоте вращения, исходя из норм вибрации машины на месте установки. Если в технических условиях отсутствуют тре-
Ч
бования к допустимой вибрации на месте установки,
руководствоваться ГОСТ 25364.
10.1 Общие
соответствующими стандартами,
то следует например
положения
