5. Пониженная жесткость опорной системы

Причиной повышенной вибрации может быть недостаточная жесткость

опорной системы. Влияние жесткости опор на вибрацию очевидно. Амплитуда вибрации А обратно пропорциональна динамической жесткости с_д. Зависимость с_д = /(с) для некоторой круговой частоты со представлена на рис. 8.6.

Из рис. 8.6 видно, что в дорезонанс­ной зоне (см. рис. 8.6, кривая 1-2) дина­мическая жесткость примерно пропор­циональна жесткости опоры с. К сущест­венному снижению с_д приводит снижение жесткости с вблизи резонанса (см. рис.

6. кривая 2-3). Напротив, в зарезонанс­ной зоне вблизи резонанса снижение же­сткости с повышает динамическую жест­кость с_д (кривая 4-5), при удалении от резонанса с_д практически не зависит от с. Минимальное значение с_д соответствует кривой 3-4 и наблюдается при совпаде­нии круговой частоты вращения ю с соб­ственной частотой колебаний опоры.

При резонансе даже небольшие воз­мущающие силы приводят к чрезмерной вибрации опоры. Для устранения этого явления необходима отстройка опорной системы от резонанса изменением ее жест­кости (обычно в сторону увеличения) или массы. Чтобы увеличить динамическую жесткость системы, состояние которой соответствует кривой 4-5, требуется суще­ственное повышение жесткости с. В прак­тике имели место случаи, когда недоста­точное ужесточение опор для снижения вибрации оказывалось безрезультатным, хуже того, иногда при этом система попа­дала в резонанс и вибрация резко увеличи­валась. С другой стороны, если опора на­ходится в резонансе, то ослабление стати­ческой жесткости, например установка под опору податливой прокладки, суще­ственно повышает динамическую жест­кость с_д и способствует снижению вибра­ции.

20 - 701

Большинство роторов мощных быст­роходных машин работает в дорезонанс­ной области по отношению ко второй критической частоте. Соответственно снижение жесткости опор с приводит к существенному снижению динамической

0,1 0,2 0,5 1,0 2,0 5,0 10 с Ю'⁷

Рис. 8.6. Зависимость динамической жесткости с,, от статической с

(та,² = 1 • 10⁷ Н/см; 2И<ш = 0,1 • 10⁷ Н/см): 1-2-3 - дорезонансная зона; 3-4 - резонансная зона; 4-5 - зарезонансная зона

жесткости с_д и заметному повышению вибрации.

Наличие резонансных явлений на частоте вращения, двойной оборотной частоте и на других кратных частотах и связанная с этим пониженная динамиче­ская жесткость чаще всего определяются конструкцией машины. Борьба с этими явлениями нередко требует реконструк­ции опорной системы и лишь в немногих случаях сводится к простейшим меро­приятиям по ужесточению опор либо под- гружению их (увеличению массы).

Ослабление жесткости опор в про­цессе эксплуатации может быть резуль­татом одного из следующих факторов:

• отрыва фундаментной плиты от фундамента;

• "опрокидывания" корпуса под­шипника при движении его по фунда­ментной плите, например, вследствие за­едания;

• местного отрыва опорной по­верхности корпуса подшипника под дей­ствием разгружающего реактивного мо­мента статора;

• ослабления резьбовых соедине­ний крепления вкладыша, корпуса под­шипника, фундаментной плиты (фунда­ментных болтов);

• появления трещин в фундаменте;

Рис. 8.7. Снижение жесткости опор:

а - при "опрокидывании" корпуса подшипника; б - вследствие отрыва опорной поверхности под действием реактивного момента статора; в - при деформации опорной поверхности

коробления опорной поверхно­

сти;

• деформации фундамента под дей­ствием осевых сил, возникающих при те­пловых перемещениях.

На рис. 8.7 представлены некоторые случаи снижения жесткости опор.