В. Ковалёв: Балансировка роторов

Графические и графоаналитические расчёты с построением достаточно сложных векторных диаграмм широко использовались до появления балансировочных средств с микропроцессорами. Приёмы выполнения таких расчётов изложены в литературе [5]. В настоящее время они практически не используются, так как современная техника обеспечивает решение таких задач проще, точнее и быстрее. Говоря о точности расчётов, следует иметь в виду, что все расчёты основаны на предположении, что система линейна. Так как линейность механических систем не идеально, то поэтому при балансировке не всегда удаётся достичь желаемого результата минимальным количеством пусков.

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).

А 0= α а1D I+ α а2D II

В 0= α в1D I+ α в2D II

А 1= α а1(D I+r п1m п1) + α а2 D II

В 1= α в1(D I+r п1m п1) + α в2D II (5)

А 2= α а1D I+ α а2(D II+r п2m п2)

В 2= α в1D I+ α в2(D II+r п2m п2)

Где, А 0, А 1, А 2, В 0, В 1, В 2 – амплитуды колебаний опор «а», «в» при нулевом и пробных пусках, произведённых на одной частоте.

α а1, α а2, α в1, α в2 – коэффициенты влияния, представляющие векторы колебаний опор «а» и «в», вызванных единичными массами m п1, m п2.

D I, D II – исходные дисбалансы в выбранных плоскостях коррекции І и ІІ.

r п1m п1, r п2m п2 – внесённые дисбалансы за счёт установки единичных (пробных) масс, в плоскостях коррекции І и ІІ.

В этих уравнениях неизвестны шесть векторных величин: D I, D II,α а1,α а2,α в2,α 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.

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 частотах вращения, чем рабочие частоты вращения роторов. Это обусловлено техническими возможностями балансировочных станков. Высокочастотные балансировочные станки мало распространены из-за их дороговизны и большой энергоёмкости. Балансировка на низкочастотных станках достаточно эффективна и обеспечивает высокую точность в тех случаях, когда ротора относятся к классу жёстких роторов . Для гибких роторов балансировка на низкочастотных 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, и они выбираются не произвольно. Далее будет показано, какими принципами руководствуются при выборе плоскостей коррекции в процессе балансировки гибких роторов.