Балансировка машин в условиях их эксплуатации

А.Г.Шаблинский, М.А.Баркова. Ассоциация ВАСТ, Россия, 198207, C-Петербург, пр. Стачек, д. 140

Аннотация

В последние годы отмечен рост требований к надежности машин, обеспечивающих выполнение различных технологических процессов, уровням их вибрации и шума. На многих производствах это приводит к необходимости проводить балансировку машин на месте их эксплуатации. При наличии большого парка оборудования использование для проведения работ по балансировке представителей специализированных предприятий приводит либо к очень большим финансовым затратам, либо к тому, что большая часть машин балансируется только на заводах-изготовителях или на ремонтных предприятиях и выходит из строя из-за повышенной вибрации, появляющейся после их установки на рабочем месте или возникающей в процессе эксплуатации. Появляется экономическая целесообразность проведения балансировки собственными службами предприятия. Для проведения балансировки машин в условиях их эксплуатации необходимо использовать специальные технические средства и обученный персонал. В настоящей публикации дается краткий анализ задач балансировки машин на месте их эксплуатации, особенностей балансировки, требований к используемым техническим средствам и методологическому обеспечению, возможностей минимизации затрат на ее проведение.

Введение. О необходимости балансировки машин в условиях их эксплуатации.

Все вращающиеся объекты испытывают на себе действие инерционных сил. Величина этих сил зависит от величины несовпадения оси вращения объекта и центров масс его сечений, перпендикулярных этой оси. Наличие таких несовпадений называется несбалансированностью (дисбалансом) вращающегося объекта.

Несбалансированный ротор вращающейся машины является источником переменных сил, действующих на элементы машины, в частности на ее подшипниковые опоры, и значительно сокращает ресурс машины. Процесс уменьшения этих сил носит название балансировки.

Балансировка осуществляется при помощи установки на вращающихся частях машины дополнительных (балансировочных) масс для создания инерционных сил, равных по величине и противоположных по направлению силам, вызванным несбалансированностью. При этом нет необходимости (да и возможности) устанавливать такие массы в каждом сечении ротора. Обычно предполагается, что ротор является твердым телом (так называемый жесткий ротор). К таким объектам относятся ротора машин, работающих на скоростях вращения ниже первой критической скорости (до 0.7 первой критической скорости). В этом случае для компенсации влияния всех дисбалансов в нем достаточно двух балансировочных масс, установленных в разных сечениях ротора. Таким же образом можно сбалансировать и ротор машины, работающей вблизи первой критической скорости, однако в этом случае имеются некоторые ограничения на местоположение плоскостей установки балансировочных масс вдоль оси ротора. Существенно более сложной задачей является балансировка ротора машины, работающей выше своей первой критической скорости. Для этого используются группы балансировочных масс, расположенных в специально определяемых сечениях ротора. Если машина состоит из нескольких жестких роторов, связанных между собой относительно гибкими валами, все вышесказанное относится к каждому из роторов.

Балансировка роторов машин обычно осуществляется при помощи специальных балансировочных станков. Однако при сборке ротора из отбалансированных частей, установке его в собственные опоры и стыковке его с остальными вращающимися частями машины возникают дополнительные источники дисбаланса. Они определяются:

• наличием технологических допусков при сборке ротора;

• точностью посадки ротора в его подшипниковые опоры;

• точностью центровки сопряженных валов;

• влиянием на величину дисбаланса условий эксплуатации (влияние перекачиваемой жидкости для насосов, температурные условия при эксплуатации), которые невозможно воспроизвести при балансировке на станке.

Кроме того, в процессе эксплуатации машины происходит увеличение дисбаланса. Это связано с появлением сколов или налипанием среды на вращающиеся части машины, их коррозионным износом, ослаблением связей в составных роторах, ослаблением опор и фундаментных конструкций. При этом работоспособность машины может сохраняться, и ремонт ее не требуется.

Таким образом, возникает необходимость балансировки машин в условиях их эксплуатации. Проблемам, возникающим при этом, и посвящена данная работа. При этом мы не будем касаться технологических проблем, имеющих огромное значение при проведении такой балансировки, а сосредоточим внимание на проведении измерений параметров вибрации, последующей обработке полученных данных и оптимальном расчете параметров балансировочных масс. От этих элементов фактически зависит весь успех или неудача при проведении балансировки.