Динамическая балансировка машин с вращающимися элементами

Причины дисбаланса. Дисбаланс ротора происходит вследствие неравномерного распределения массы, что приводит к возникновению механических колебаний. Механические колебания возникают в результате взаимодействия несбалансированных составляющих массы с радиальным ускорением, возникающим вследствие вращения. В результате этого взаимодействия возникает центробежная сила. Так как составляющая массы вращается, сила также вращается и стремится переместить ротор вдоль линии действия силы. Возникающие при этом механические колебания сообщаются подшипникам ротора. Каждая точка подшипника ротора попа дает под действие центробежной силы один раз за оборот.

Балансировка.Балансировка — это процесс обеспечения более равномерного распределения массы для того, чтобы ротор вращался в своих подшипниках без возникновения некомпенсируемых центробежных сил. Уравновешивание обычно осуществляется путем добавления компенсирующих масс к ротору в определенных местах. Это может быть также сделано путем удаления определенного количества материала, например, путем высверливания. Необходимая аппаратура. Для проведения любой балансировки необходима аппаратура, с помощью которой можно измерять как амплитуду, так и фазу механических колебаний в диапазоне частот вращения элементов машины. Порядок балансировки.Первым шагом при балансировке, например, двухплоскостного ротора является закрепление акселерометров на корпусах подшипников в обоих плоскостях. В удобной точке вала устанавливается тахометрический датчик,

отдающий опорный сигнал для определения фазы.

После этого балансировочная аппаратура настраивается на частоту вращения несбалансированного ротора и задается узкая частотная полоса. Проводятся измерения фазы и амплитуды механических колебаний в обоих плоскостях (в исходном несбалансированном состоянии). В одной плоскости устанавливается пробная масса и снова проводится регистрация фазы и амплитуды. Затем пробная масса устанавливается в другой плоскости и измерения повторяются.

Расчет корректирующих масс и их угловых положений, необходимых для уравновешивания ротора, может быть проведен непосредственно путем проекции векторных сил на ротор или с помощью программируемого калькулятора с предусмотренной для балансировки специальной программой. Если несбалансированный ротор вращается с изменяющейся скоростью или в присутствии заметных фоновых механических колебаний, балансировочная аппаратура должна включать в себя перестраиваемый полосовой фильтр. Применение такого фильтра обеспечивает постоянную настройку виброметра на нужную частотную составляющую - составляющую с основной частотой вращения - независимо от изменений скорости вращения.

В настоящее время портативные виброанализаторы, используемые для мониторизации путем сравнения спектров, снабжены устройствами для балансировки. С помощью тахометрического датчика, соединяемого с блоком фильтров виброанализатора, осуществляется синхронизация регистрации спектров со скоростью вращения вала. Этот метод, применяемый при балансировке роторов, очень похож на описанный выше. Параметры дисбаланса замеряются в обоих плоскостях. В данном случае путем регистрации спектров механических колебаний и снятия показания амплитуды и фазы при основной частоте непосредственно с экрана. Пробные массы используются в обоих плоскостях по очереди, регистрация повторяется и затем проводится расчет корректирующих масс и их угловых положений в соответствии с приведенным выше описанием.

 

 

Задачи

 

 

Задача № 1. Поставить диагноз если известно, что уровни виброускорения механизма

увеличились в диапазоне частот 8….12 кГц на 16 дБ

 

Решение: Представим 16 дБ как 10 + 6 дБ,

тогда зная, что 6 дБ это увеличение вибрации (шума) в 2 раза,

а 20 дБ – в 10 раз или 10 дБ = 20 дБ: 2 = 3,16 раза,

находим 2 + 3,16 = 5,16.

 

Вывод: Уровни виброускорения механизма увеличились в диапазоне 8….12 кГц на 5,16 раза.

 

Задача № 2. Найти суммарный уровень вибрации от заданных источников. Уровни

вибрации от первого = 65 дБ, от второго = 61 дБ.

 

 

Решение: Суммирование уровней в дБ осуществляется по формуле:

:

 

1) Находим разность уровней дБ:

2) По таблице

 

lg n		0,3	0,5	0,6	0,7	0,77	0,84	0,9	0,95
10 lg n

 

или номограмме

 

0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0
Разница 9

 

находим поправку =1,5 дБ и прибавляем ее к большему уровню;

 

дБ.

 

Вывод: Общий (суммарный) уровень вибрации от двух заданных источников 65 и 61 дБ

будет равен 66,5 дБ.

 

 

Литература:

1. Брюль и Къер, «Измерение и анализ механических колебаний», 2850 Нэрум, Дания.

2. Брюль и Къер, «Монитаризация состояния машинного оборудования» 2850 Нэрум, Дания.

3. Научно – технический центр «Диагностика технологического оборудования: АЭС», Подсистема диагностики вращающихся механизмов мобильными средствами Димех – 2», Техническое задание, Киев 1998 г.