Характеристики пружин станка в зависимости от массы балансируемого ротора

Масса Ротора, т	Размеры пружины станка, мм			Резонанс-ная скорость, об/мин	Суммарное Напряже-ние в пружине, МПа	Коэффи-циент запаса
	Толщина	Ширина	Рабочая длина
До 5	7	380	370	153		._
От 5 до 16	7	180	260	154	351	2,4

или рассчитать по формуле , где f— резонансная частота, равная 150—180 об/мин; Е=2,1 ·10⁶ кг/см²; I = b·H³/12 — момент инерции сечения пру­жины, l_р — искомая длина пружины; Q — масса ротора, приходящаяся на данную сторону.

Правильность установки резонансных оборотов про­веряют следующим образом:

- устанавливают индикаторы для замера колебаний подшипников;

- включают смазку подшипников после разгона ротора до частот вращения (200—220 об/мин);

- отключают муфту;

- винтами осво­бождают один из подшипников и на выбеге ротора с по­мощью тахометра и индикатора фиксируют обороты, на которых амплитуда колебания подшипника достигает максимального значения. Если резонансные обороты ока­жутся меньше 150 об/мин, то зажимные пластины необ­ходимо опустить (уменьшить рабочую длину пружин); если резонансные обороты окажутся больше 160 об/мин, то пластины необходимо поднять.

Аналогичные действия проводят с пружинами другого подшипника.

На выбеге ротора проверяют: равномерность распре­деления масла по шейкам ротора (прерывистость и неравномерность слоя масла указывает на неудовлетво­рительное прилегание и перекос шеек ротора); отсутст­вие осевых перемещений ротора, одностороннего нажи­ма на упорные колодки упора (биение ротора в осевом направлении в пределах осевого разбега вызывается бие­нием упорного гребня или негоризонтальным положени­ем ротора); время и плавность выбега, нагревание шеек (быстрый выбег и сильный разогрев шеек указывают на заниженные боковые зазоры). При необходимости следу­ет подшабрить вкладыши, увеличить боковые зазоры, выставить ротор в горизонтальное положение.

Подготовка станка заканчивается проверкой стабиль­ности показаний индикаторов каждого подшипника на резонансных оборотах. Для этого поочередно трижды необходимо проверить амплитуды колебания каждого подшипника.

Основные правила по технике безопасности при ба­лансировке сводятся к следующему:

- работа должна на­чинаться только после оформления наряда-допуска;

- во­круг балансировочного станка должно быть установ­лено ограждение;

- при вращении ротора нельзя нахо­диться напротив полумуфты и плоскостей установки грузов, ходить вдоль вращающегося ротора;

- грузы долж­ны быть закреплены надежно;

- не допускать растекания масла вокруг станка;

- ротор разгонять только с затяж­ными подшипниками;

- необходимо соединять муфты толь­ко непосредственно перед пуском;

- после окончания ба­лансировки двигатель должен быть обесточен.

Балансировку ротора начинают со стороны, имею­щей наибольшую амплитуду колебаний. При этом сразу же после расцепления ротора с электродвигателем осво­бождают подшипник той стороны, с которой проводят балансировку. Другой подшипник остается закреплен­ным. Балансировка на станке основана на двух предпо­сылках: колебания подшипников вызываются действием только центробежных сил небаланса; амплитуда колеба­ний подшипников пропорциональна небалансу. Поэтому быстрота и качество балансировки зависят от состояния и качества настройки, станка, состояния шеек и упор­ного гребня ротора, неизменности резонансных оборо­тов, соответствия момента фиксации амплитуды коле­баний резонансным оборотам.

Наиболее простой, но в то же время и наиболее дли­тельный способ определения расположения небаланса основан на измерении амплитуды колебаний подшипни­ков при последовательной перестановке пробного груза («метод обхода») через равные отрезки окружности При этом окажется, что в какой-то точке установки пробно­го груза амплитуда колебаний будет иметь максималь­ное значение и в противоположной, т. е. куда нужно ус­тановить уравновешивающий груз, — минимальное.

Бо­лее рациональным является «метод двух пусков». При использовании этого способа необходимо:

- определить массу пробного груза:

Р_пр=0,15А₀Q/2R,

где А₀ — начальная амплитуда колебания подшипника на резонансных обо­ротах; Q — масса ротора; R — радиус установки грузов;

- установить пробный груз в произвольную позицию и за­фиксировать амплитуду колебаний А₁; передвинуть пробный груз относительно позиции по направлению вращения на 90° и записать амплитуду колебаний А₂,

Массу и место установки уравновешивающего груза определяют из следующих построений. Из точки 0 про­водят окружность радиусом R_о = 2A₀; из точки 1 на этой окружности — окружность радиусом R₁ = 2A₁; из точки 2, отстоящей от точки 1 на 90° по вращению, - окружность радиусом R₂ = 2A₂. Через точку а (точка пересечения окружностей (R₁ и R₂ ) и точку 0 проводят прямую линию. Точка б — место установки уравнове­шивающего груза Р_УР = 0_б/0_а Р_пр.

Проведенные измерения не позволяют точно опреде­лить массу и место установки уравновешивающего гру­за, поэтому при дальнейшей балансировке необходимо строго придерживаться следующего правила: вначале уточняют место установки уравновешивающего груза и только потом корректируют его массу. Для этого урав­новешивающий груз последовательно передвигают вправо и влево на равные расстояния, например, через 20 мм от места, найденного по расчетам, и определяют место, при установке в которое амплитуда колебания подшип­ника будет минимальная. Далее, добавляя или отнимая от груза равные массы, окончательно уточняют массу уравновешивающего груза.

Пример. В результате балансировки пробным грузом Р_пр = 160 г амплитуда колебаний подшипника первой стороны на резонансных оборотах 2А₀ снижена до 0,7 мм. Перемещая пробный груз, получаем следующие значения 2А: 0,65; 0,6; 0,55; 0,5; 0,55; 0,6 мм. Отсюда следует, что уравновешивающий груз необходимо' устано­вить в место, соответствующее 2А=0,5 мм. Далее добавляем к 160 г еще 20 г, получаем 2А = 0,3 мм и т. д. После балансировки

первой стороны аналогичным образом производят балансировку вто­рой стороны ротора. При этом уравновешивающий груз, установ­ленный на второй стороне, приведет к разбалансировке первой, по­этому для того, чтобы не нарушалось достигнутое состояние урав­новешенности ротора, необходимо (рис. 4.24) вместо уравновешиваю­щего груза на второй стороне Р_УР2 установить груз: X = P_yp2·_·mn/(mn — ab), а на первой стороне — груз У = Р_ур2 ·am/(mn—ab)·r₂/r₁ (где r₁ и r₂ — радиусы установки грузов Р₁ и Р₂ соответственно с пер­вой и второй стороны), который должен быть расположен диамет­рально противоположно грузу X (груз Р_УР1 остается неизменным). После установки грузов Р_ур1 , X, Y проверяют результаты баланси­ровки (люльки освобождают по отдельности), и, если амплитуды колебания не выходят за пределы допустимых величин, то грузы за­крепляют окончательно.

Рис. 4.24. Корректировка уравновеши­вающих грузов

Рис. 4.25. Установка балансировочно­го груза:

1 — насечка; 2 — кернение, 3 — винт; 4 — груз из двух половин

Для закрепления балансировочного груза (рис. 4.25) необходимо раскернить винт и нанести насечки тупым зубилом на кромки балансировочного паза.

В станках «зарезонансного» типа частота вращения балансируемого ротора в несколько раз превышает соб­ственную частоту колебания подвесок. Значения амплитуды вибрации по каждой опоре определяются с помощью штатной или переносной виброаппаратуры.

Фирма «ДИАМЕХ-2000» с середины 90-х годов производит гамму низкооборотных балансировочных станков, для балансировки роторов ГПА, грузоподъемностью 0,3 – 8,0 т, предназначенных для работы как в условиях мастерских, так и в компрессорных цехах. Станки имеют оригинальную, свободно - качающуюся конструкцию роликовых опор и комплектуются современным интерфейсом для измерения виброускорения роликовых опор при вращении ротора, обработки результатов измерений и расчета массы компенсирующих грузов, устанавливаемых в балансировочных плоскостях ротора. Благодаря конструкции опор, станок не требует массивного основания. Рама станка может быть установлена на полу, способном выдержать нагрузку от веса ротора. Балансировка роторов на этих станках достаточно проста и производится в соответствии с инструкцией изготовителя станка.

При проведении балансировочных работ возникает необходимость в следующих операциях;

- выработка общей стратегии балансировки. Вначале проводят балансировку ротора без лопаток турбины, груз маркируют. Далее после развески лопаток на мо­ментных весах и облопачивания проводят окончатель­ную балансировку (корректировку). Такая последова­тельность позволяет: следить за состоянием ротора в отношении износа его элементов, прогиба бочки и т д.; контролировать правильность развески лопаток на мо­ментных весах; в случае правильной развески лопаток не проводить балансировку;

- балансировка роторов с торцевым биением диска тур­бины. При торцевом биении диска турбины установка грузов на бочку ротора не устраняет действие неурав­новешенной силы из-за смещения диска, что может при­вести к дальнейшему росту торцевого биения. В этом случае необходимо: определить плоскость, проходящую через ось ротора, в которой находится максимальное торцевое биение; отбалансировать ротор путем установ­ки грузов на бочку в штатные плоскости и убедиться в том, что грузы лежат в плоскости максимального бие­ния, причем наибольший ближе к диску турбины; снять балансировочные грузы с бочки ротора и провести ба­лансировку путем снятия металла с пояска диска тур­бины. Такой метод позволяет одновременно с уравно­вешиванием ротора стабилизировать положение диска, так как устраняется сила, действующая на посадочное место от смещения диска;

- перестановка груза Р₁ с радиуса r₁ на радиус r₂ (рис. 4.26, а). Масса нового груза P₂ = P₁· r₁ / r₂ ;

Рис. 4.26. Операции, возникающие при установке балансировочных грузов

- замена сосредоточенного груза Р_с распределенным Р (рис. 4.26,б).

Необходимость в данной операции возникает при замене временного груза, закрепленного на лопатках, по­стоянным, устанавливаемым в штатный балансировоч­ный паз. При этом необходимо: пересчитать сосредото­ченный груз с радиуса временного закрепления на со­средоточенный на радиусе балансировочного паза; уста­новить массу 1 см балансировочного груза Р, устанав­ливаемого в паз, и определить длину хорды распределенного, груза: l = P_c /P; sin α = P_c /2PR.

- замену двух грузов одним проводят по правилу сложения векторов: из конца вектора ₁ проводят линию, параллельную вектору ₂; из конца вектора ₂ проводят линию, параллельную вектору ₁ ; соединение точки их пересече­ния с началом векторов ₁ и ₂ дает массу (векторы ₁ и ₂ построены в масштабе) и направление места установки искомого груза , заменяющего ₁ и ₂;

- разложение одного груза двумя, ₁ и ₂, расположенными в произвольных точках (рис. 4.26,в). Необходи­мость в данной операции возникает в том случае, когда место, куда необходимо установить груз, занято старым. Операцию проводят по правилу разложения векто­ров (последовательность обратна сложению векторов).