К. МЕТОДИКА ДИНАМИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ
Для проведения динамической балансировки ротора в своих подшипниках необходимо располагать не только аппаратурой, но и определенной методикой.
Нельзя начинать балансировку машины, не имея заранее четкого представления о последовательности предстоящих операций или рассчитывая на то, что место установки нужной корректирующей массы удастся «нащупать» с помощью обхода.
В настоящее время существует несколько различных методов балансировки, в которых вектор требуемой корректирующей массы находится расчетным путем на основании приращений вибраций от установки на ротор пробных корректирующих масс. Каждый из этих методов позволяет достигнуть требуемой сбалансированности ротора машины, однако между ними имеются существенные различия как в последовательности операций процесса балансировки, так и в объеме необходимых расчетов.
Применяемые методы динамической балансировки основаны на предположении, что при неизменной частоте вращения ротора размахи основной гармонической составляющей вибрации подшипников на каждом шаге балансировки, т. е. от одного пуска к последующему, пропорциональны вызывающим их возмущающим силам и что сдвиг фаз возмущающей силы и вибрации при этом не изменяется.
Электрические машины в большинстве случаев имеют симметричное исполнение, и для них наиболее эффективной оказывается методика раздельного снижения статической и моментной составляющих динамической неуравновешенности ротора. Эта методика является частным случаем уравновешивания ротора гибких валов по формам свободных колебаний [31]. Обладая большой наглядностью и простотой расчетных операций, она позволяет в то же время производить балансировку ротора за малое число пусков.
До начала балансировки нужно выполнить следующие операции подготовки: произвести разметку плоскостей коррекции в направлении вращения с интервалами не более 30°; нулевые отметки с обеих сторон должны находиться в одной радиальной плоскости. На удобном для наблюдения торце ротора в той же плоскости краской наносится отметка — начальный радиус. Рядом располагается лимб для отсчета фазы по стробоскопу (рис. 10); угловая разметка лимба производится против вращения с интервалом не более 10°. Нулевая отметка лимба располагается вертикально.
Подготовка приборов производится в соответствии с прилагаемыми к ним инструкциями.
Балансировка гибких роторов.
Основная трудность уравновешивания гибкого ротора состоит в том, что его нельзя сбалансировать для всех возможных частот вращения, если размещать грузы только в двух плоскостях.
В электромашиностроении к разряду гибких относятся в основном роторы турбогенераторов; их рабочая частота вращения находится между первой и второй, а у самых крупных — между второй и третьей критическими частотами вращения. Поэтому для достижения спокойного хода турбогенератора достаточно провести балансировку по двум, максимально по трем формам колебаний [4].
Балансировка производится поочередно при критических частотах вращения, лежащих ниже рабочей, и при рабочей частоте вращения. Пробные и уравновешивающие системы корректирующих масс устанавливаются не только в торцевых плоскостях, но и на бочке ротора (рис. 8 — заштрихованные прямоугольники). Показанные на этом рисунке системы корректирующих масс взаимно независимы, каждая из них при установке на ротор влияет лишь на свою форму колебаний, не изменяя вибраций по остальным формам. Эти системы корректирующих масс используются при балансировке в качестве пробных и уравновешивающих. Расчеты производятся по формуле (22а) с выделением симметричных составляющих при балансировке по первой и третьей формам и кососимметричных составляющих при балансировке по второй форме.
Балансировка гибкого вала по этой методике обеспечивает возможность снижения вибраций до необходимого уровня во всем диапазоне частот вращения — от нуля до рабочей; однако выполнить такую балансировку можно лишь в условиях завода-изготовителя, где с целью доступа к средней части ротора балансировку производят вне статора.
Если необходимо произвести балансировку турбогенератора в собранном виде, доступными для установки грузов оказываются лишь две крайние плоскости исправления. В этом случае ротор возможно балансировать лишь симметричными и косо-симметричными системами грузов, т. е. как жесткий, при одной балансировочной частоте вращения, которую обычно принимают равной рабочей.
Для роторов с л1|кр>лраб такое уравновешивание выполнимо; если же балансировка симметричной системой грузов при рабочей частоте вращения может повысить вибрации при первой критической частоте вращения, с чем приходится мириться, если нет возможности перенести корректирующие массы на бочку ротора.
Отметим еще одну особенность балансировки гибких роторов: для машин некоторых типов чувствительность симметричной составляющей вибраций опор к статической системе корректирующих масс в торцевых плоскостях коррекции оказывается столь незначительной, что отбалансировать ротор грузами приемлемой величины не удается. Такие случаи имеют место у роторов, для которых так называемая нечувствительная частота вращения близка балансировочной частоте вращения или совпадает с ней; для балансировки ротора корректирующие массы приходится переносить на бочку ротора.
При переносе на бочку системы корректирующих масс какой-либо формы ее необходимо пересчитать таким образом, чтобы была сохранена достигнутая ранее сбалансированность по переносимой форме и не изменено вибрационное состояние по остальным формам. Этот расчет является весьма ответственной операцией, поскольку выемка ротора для установки корректирующих масс на бочку требует много труда и времени. Методика переноса подробно рассмотрена в работе [4].
В большинстве случаев, однако, балансировка ротора турбогенератора при рабочей частоте вращения может быть успешно выполнена установкой корректирующих масс в двух плоскостях коррекции теми же приемами, что и для жестких роторов.
