книги / Эксплуатация шахтных вентиляторов

на ротор с частотой, равной частоте его вращения. В роторах с рабочим колесом, насаженным на вал между опорами, эти нагрузки вызывают вращательное движе­ ние вала относительно линии его статического прогиба (ось вала при вращении описывает «бочку»).

В консольных валах дополнительно возникает вра­ щение конца вала относительно геометрического центра концевого сечения, совпадающее по направлению с вра­ щением вала (прямая прецессия), либо противополож­ ное направлению вращения вала (обратная прецессия). Прямая прецессия уменьшает угол прогиба, обратная его увеличивает.

Каждый ротор в зависимости от его жесткости, а также жесткости опор имеет определенную частоту соб­ ственных поперечных (изгибных) колебаний, которая совпадает с так называемой критической частотой вра­ щения и может быть найдена расчетным или экспери­ ментальным путем. При наличии хотя бы незначитель­ ного дисбаланса имеет место эксцентриситет (е) центра тяжести рабочего колеса относительно оси вращения. Вращающийся прогиб вала, величина которого опреде­ ляется степенью приближения рабочей частоты враще­ ния со и критической сок, определяется из уравнения

У ~ ш2к/(о2 — I »

из которого видно, что при равенстве рабочей' и крити­ ческой частот наступает явление резонанса и у = оо. В действительности, благодаря силам упругости материа­ ла, до бесконечности прогиб не растет, но увеличивается многократно, что приводит к сильным вибрациям и раз­ рушению вала, опор и фундамента. Устойчивая работа ротора обеспечивается при условии, что собственная частота поперечных колебаний превышает рабочую не менее чем на 28—30%, т. е. сон^1,28—1,Зсо.

Ниже приведена методика определения сок для кон­ сольных и двухопорных роторов. В этой методике учи­ тывается только жесткость собственно вала и массы одетых на вал узлов и деталей. К сожалению, в настоя­ щее время нет достаточного экспериментального мате­ риала, который позволил бы разработать метод расчета соКр системы вал — опоры — бетон. Следует помнить, что недостаточная жесткость этой системы резко снижает сонр» вплоть до попадания в резонанс. Отсюда необхо­ димость качественного выполнения фундаментов, жест­

кой связи корпусов подшипников с бетоном фундамента, обеспечиваемой только при плотном прилегании про­ кладок под опорной плитой к опорным поверхностям плиты и фундамента, а также друг к другу и соблюде­ нии всех требований монтажа, изложенных в гл. 1.

Поскольку валы всех вентиляторов проверяются на критическую частоту вращения и имеют достаточную отстройку от нее, определителем низкой жесткости си­ стемы опоры — фундамент являются чувствительность системы к небольшим разбалансам, необходимость частой балансировки, повышенные вибрации. Все это

Рис. 91. Схема приложения нагрузок для вала с кон'солыо

свидетельствует о том, что собственная частота системы близка к вынужденной (частоте вращения), поэтому имеют место резонансные явления. В таких случаях необходимо тщательно проверять фундамент на наличие трещин, разбивать бетон вокруг фундаментных опорных плит подшипников, выдерживать необходимую чистоту поверхности бетона в местах установки прокладок, уста­ навливать пакеты прокладок у фундаментных болтов и под осью вала по всей длине, проверять качество при­ легания, после этого подливать плиты быстротвердеющим бетоном.

Критическая частота вращения вала с консольно насаженным рабочим колесом. Рассматривая вал как систему, нагруженную двумя силами — весом колеса на консоли и весом межопорной части вала, который с до­ статочной степенью точности принимается приложенным

где d — диаметр вала у опоры со стороны консоли; L — длина консоли.

Для консоли, состоящей из трех участков, формула примет вид

Коэффициенты ko учитывают непостоянство диамет­ ра вала в пролете между опорами.

Для большинства валов межопорный пролет доста­ точно разбить на три участка, т. е. учесть только изме­ нение диаметров около опор, тогда

принять равными единице, тогда корни уравнения (55) будут зависеть от двух параметров, а именно:

На рис. 92 представлены графики определения щ и Un в зависимости от М и

В приведенном выше расчете масса рабочего колеса была принята точечной, т. е. массовый момент инерции рабочего колеса приравнивался к нулю.

Поскольку в действительности диаметры рабочих колес весьма велики в сравнении с размерами вала, «эффект волчка» несомненно возможен.

Критические частоты вращения с учетом прямой и обратной прецессий определяются по формуле

1_ V M l S L ' ( k d + t k D)

где и и о) коэффициенты, учитывающие соответственно влияние массы М2 и гироскопического эффекта на кри­ тическую частоту вращения; ш зависит в основном от

Определение коэффициента и и в этом случае мож­ но производить по графикам (рис. 92), заменив исход­ ную массу Mi с моментом инерции / 0 точечной массой

тогда

Критическая частота вращения вала с рабочим ко­ лесом, расположенным между опорами. Валы с рабо­ чими колесами, расположенными между опорами, ха­ рактерны для большинства средних и крупных центро­ бежных вентиляторов главного проветривания.

При промышленных испытаниях вентиляторов обя­ зательным является теизоизмерение напряжений в их элементах, в том числе и сечениях главного вала, при котором определяется также и частота собственных ко­ лебаний вала.

С учетом экспериментальных данных можно утвер­ ждать, что наиболее близкие к фактическим величины