Лабораторная работа №2 статическая балансировка роторов турбомашин

I. Общие положения. Важнейшим условием надежной работа паровых и газовых турбин является их нормальное вибрационное со­стояние. Одной из причин вибрации является неуравновешенность ро­торов.

Различают два вида неуравновешенности: статическую и дина­мическую.Под статической понимают неуравновешенность, когда все неуравновешенные массы ротора могут быть заменены одной массой, центр тяжести которой расположен на некотором расстоянии от оси вращения. Процесс устранения статической неуравновешенности называется статической балансировкой. Устранение неуравнове­шенности добиваются путем снятия металла с тяжелой стороны (со стороны дисбаланса) или прикрепления балансировочных масс со стороны противоположной дисбалансу.

Если все неуравновешенные массы ротора приводятся к двум массам, не лежащим в одной диаметральной плоскости и противопо­ложно направленным, то такая неуравновешенность называется ди­намической.

Статическая балансировка применяется как окончательная операция для отдельных частей ротора (дисков, полумуфт) и ко­ротких роторов с l/d < 0,2. Для длинных роторов(l/d > 0,2), кроме статической, необходима также динамическая балансировка.

Статическая неуравновешенность ротора при его вращении приводит к возникновению центробежной силы

(1)

где m - неуравновешенная масса;

r - радиус приложения массы;

- угловая частота вращения ротора;

- масса всего ротора, сосредоточенная в его центре;

е - эксцентриситет центра массы ротора.

Произведение тr, входящее в (1), называется дисба­лансом. Так как допустимые дисбалансы обычно для роторов малы, то они чаще всего задаются в гсм. Величина допустимого дис­баланса зависит от массы ротора, поэтому наиболее общим показателем качества балансировки является эксцентриситет, определяемый через дисбаланс mr и массу ротора:

	Рис.4. Схема балансировочного станка: 1 – призмы; 2 – регулируемая опора; 3 – балансируемый ротор; 4 – основание.

Допустимая величина эксцентриситета задается в зависимо­сти от рабочей частоты вращения ротора, обычно е = 0,01 мм.

II.Цель работы: ознакомление с принципами балансиров­ки роторов и приобретение практических навыков статической ба­лансировки на модельном балансировочном станке.

III. Описание установки. Статическая балансировка проводит­ся на модельном балансировочном станке, рис.4.

Балансируемый ротор устанавливается на двух призмах. Каж­дая призма установлена на двух регулируемых опорах, имеющих возможность вертикального перемещения. Регулируемые опоры за­креплены на неподвижном основании. Ширину рабочей поверхно­сти призмы определяют из условия отсутствия смятия шейки ва­ла. Длину рабочего участка призмы выбирают с таким расчетом, чтобы ротор мог поворачиваться на 1,5...2,0 оборота.

IV. Порядок выполнения работы

Задача балансировки сводится к нахождению величины коррек­тирующей массы и места ее установки. Статическая балансировка производится в следующем порядке.

1. С помощью уровня и регулируемых опор выставить призмы ба­лансировочного станка в строго горизонтальной плоскости.

2. Окружность ротора (диска) в плоскости коррекции разделить на восемь равных частей, установить ротор на призмы. Если призмы выставлены параллельно и горизонтально, то более тяжелая сторона катящегося по призмам ротора займет при его останов­ке нижнее положение. Прикрепляем добавочную массу (из пла­стилина) на легкую (верхнюю) сторону диска.

Диск уравновешен, если при повороте его на 90° от ус­тановившегося положения он остается неподвижным. Определяется величина найденной корректирующей массы m₁ (взвешиванием) и на диске отмечается место ее расположения.

3. Полностью устранить операциями по п. 2 статическую неурав­новешенность не удается из-за наличия трения при перекатывании ротора по призмам. Поэтому, чтобы определить оставшийся дис­баланс, поступают следующим образом. Устанавливают ротор так, чтобы метка 1 находилась в горизонтальной плоскости (рис.5.а). В точке 1 подбирают такую добавочную массу m₁, которая поворачивает ротор на угол 45° и приводит в горизонтальную плоскость метку 2. Первую массу снимают и взвешивают. В точ­ке 2 снова подбирают добавочную массу, поворачивающую ротор на 45°, опыт повторяют для всех точек. В результате получают значения добавочных масс т₁, т₂... т₈ поворачивающих ротор на один и тот же угол.

По результатам опытов строится график (рис.5,б), из ко­торого определяется тяжелое место ротора (точка А - соответ­ствует m_тin) и легкое место ротора (точка В – соответствует m_тax).

Рис.5. Графическое определение неуравновешенной массы

Моменты сия тяжести ротора и неуравновешенной массы в точ­ках А и В равны:

(2) (3)

Из равенства углов поворота следует, что М_А = М_B. Приравнивая (2) и (3), получим значение для корректирующей массы:

т_II = ½ (т_таx - т_тiп).

Корректирующая масса т_II должна быть поставлена в точке В или удалена в точке А (высверливаем с помощью шлифовально­го круга и т.д.)

Массы m_I и т_II могут быть заменены одной корректирующей массой, величина которой и место установки определяются гео­метрически сложением центробежных сил ими вызванных.

V. Содержание отчета. Отчет должен содержать: цель рабо­ты; схему балансировочного станка; результаты эксперимента в табличной форме; диаграмму по форме рис.5,б; выводы по работе.