книги из ГПНТБ / Куинджи А.А. Автоматическое уравновешивание роторов быстроходных машин

Исходные данные для расчета: d = 30 мы;

5= 0,018 мм;

/= 2 мм;

=30 кгс/см2; |.і = 28,5 сП; р = 0,04 кгс/см2;

П[= 1000 об/мин; По= 5000 об/мин.

Расчет утечек при скорости вращения ротора пл = 1000 об/мин

дал значение Q = 1,543 см3/с.

ра относительно внутренней обоймы подшипника.

Описываемое здесь устройство относится к типу всережимных с дистанционным неавтоматическим управлением. В связи с этим число рабочих камер выбрано минимально возможным — три в каждом устройстве.

Устройство состоит из двух основных частей (см. рис. 69) — внутреннего 3 и наружного 2 корпусов. Внутренний корпус пред­ ставляет собой фасонную втулку, на внутренней поверхности ко­ торой имеется три посадочных пояска, обеспечивающих соеди­ нение с валом ротора с гарантированным натягом. Наружная поверхность корпуса имеет фасонные канавки для размещения резиновых уплотнений. Схема уплотнений, располагающихся на внутреннем корпусе, показана на рис. 87.

Наружный корпус представляет собой толстостенную втул­ ку. В передней части размещены равномерно по окружности че­ рез 120° попарно шесть резьбовых отверстий, имеющих донные сверления, выходящие на внутреннюю поверхность корпуса.

При сборке узла устройства принудительного центрирова­ ния между наружным и внутренним корпусами с помощью рези­

119

новых уплотнений образуются 3 рабочие камеры, каждая пло­

щадью в 12,4 см2 и объемом в 3,5 см3.

В конструкции устройства предусмотрены осевая фиксация п фиксация от проворота обоих корпусов относительно друг друга.

Одной из общих особенностей гидравлических всережимных устройств принудительного центрирования является возможность произвести смещение цапфы в любом направлении. Действитель­

но' 70 И/ Ш

Рис. 88. Гидравлическая схема управления модели устройства принудитель­ ного центрирования:

/—насос: 2—фильтр; 3—ре- дукцнонныГс клапан; 4—бак;

5—аккумулятор давления; 6.

/7—вентили

но, всегда можно подобрать такое изменение перепада давлений в рабочих камерах устройства, которое позволит осуществлять движение цапфы в строго определенном направлении и по опре­ деленному закону движения. Поэтому при составлении диффе­ ренциального Уравнения движения цапфы в устройстве принуди­

как давление в аккумуляторе достигнет величины 4- ІО6 Па, ре­ дукционный клапан 3 переключает насос на расходный бак 4. Из аккумулятора 5 рабочая жидкость поступает в статор рас­ пределителя 6, затем по сверлению в роторе распределителя 7, магистралям с дросселями 8 и обратными клапанами 9 подает­

120

Рассмотрим два движения цапфы — первое при мгновенном открытии вентиля 16 и второе при регулировании расхода через вентиль 16 по определенному, закону — S(t), где S — перемеще­ ние цапфы, t — время.

Случай первый — вентиль 16 (G3) мгновенно открыт, вентиль 17 (G4) при этом полностью закрыт. Для этого случая можно со­ ставить следующую систему уравнений.

ности потока).

Принимаем следующие допущения: утечки жидкости в уст­ ройстве и подводных-магистралях отсутствуют; коэффициент

'расхода постоянен; давление в напорной магистрали постоянно; рабочая жидкость несжимаема; сила упругости уплотнений рабо­ чей камеры пропорциональна смещению цапфы.

При этом уравнение движения цапфы может быть записано в следующем виде:

т dt1 + f ~dt- + С у + тш2у + R sign (у ) = F (рг - Рі) , (118)

где т — масса;

/— коэффициент пропорциональности;

С— жесткость;

/?тр — сила сухого трения; со — угловая скорость; у. — смещение цапфы; F — площадь.

Откуда при рі = 0 находіш р2

122

Из условия неразрывности потока следует, что

Q2 —Q-

Поскольку открытый вентиль 16 (G3) является сопротивле­ нием, то расход через него запишется

Уравнение движения цапфы запишется следующим образом:

124

Разделив обе части равенства (137) на F и возведя их в квад­ рат, получим;

,138)

Без учета жидкого и сухого трения уравнение (142) может быть также представлено в виде

125

Нужно проинтегрировать его. Произведем замену

Получим линейное неоднородное уравнение

Для интегрирования этого уравнения применим метод вариации

Полагая с = с(у) и дифференцируя, получим из (146)

вынесем с за скобки (в правой части)

126

;[-де В — постоянная интегрирования.

Окончательное решение уравнения (155) дает интеграл (156), вычислить который в общем виде не представляется возможным, и, следовательно, уравнение движения не может быть получено в конечной форме.

Решение данного уравнения может быть получено лишь численным и«тегрированнем.

Тогда, варьируя параметрами, входящими в уравнение дви­ жения, можно подобрать необходимый закон движения цапфы ротора конкретной машины.

Таким образом, зная динамические особенности машины, т. е. амплитудно-частотные и прогибные характеристики по всему диапазону рабочих оборотов, режимы работы, время вы­ хода на режим и т. п., можно надлежащим образом подобрать параметры устройств принудительного центрирования и гидрав­ лической системы управления ими.

На электронно-счетной машине было проведено численное ре­ шение уравнения (156). Значения коэффициентов были подсчи­ таны по следующим исходным данным, взятым в соответствии с параметрами экспериментального стенда, на котором прово­ дились исследования по .уравновешиванию гибкого ротора на ходу методом принудительного центрирования:

коэффициент расхода дросселя (.1 = 0,6; площадь дросселя ^Др = 7,85-10-2 см2;

массовая плотность рабочей жидкости q = 0,85-10-6 кгсХ Х с 2/см4;

127

командное давление р0 = 40 кгс/см2; площадь рабочей камеры устройства принудительного центрирования У-'к =12,5 см2; первая критическая скорость сокр=140 1/с;

скорость режима уравновешивания со = 125— ;

С

масса ротора, приведенная к цапфе, ш = 0,3 кгс-с2/см; жесткость уплотнений устройства /\ = 8-103 кгс/см; эксцентриситет массы ротора е= 0,62 см.

Отсюда коэффициенты для уравнения (156) равны:

Анализ этих результатов показывает, что при выбранных па­ раметрах устройств принудительного центрирования и гидравли­ ческой системы дистанционного управления ими время сраба­ тывания устройств является вполне приемлемым для успешного уравновешивания гибкого ротора на ходу, что подтверждается результатами экспериментальных исследований.

ВЫБОР УПЛОТНЕНИЙ ДЛЯ УСТРОЙСТВА

Наиболее важной проблемой при проектировании устройст­ ва принудительного центрирования является выбор надежного работоспособного уплотнения рабочих камер.

128