В чем заключается смысл статической балансировки роторов. Балансировка ротора электродвигателя

Классификация механических систем балансировочных станков. Балансировочный станок по существу является измерителем колебаний механической системы, связанной с ротором, по характеристикам которых можно судить о

неуравновешенности ротора. Механические системы балансировочных станков делят на группы по общности функциональных зависимостей колебаний от неуравновешенности ротора.

В классификации по числу степеней свободы механические системы распределены по семи классам (табл. 9). Номер класса (римская цифра) соответствует числу степеней свободы жесткого ротора; буквой А дополнительно обозначена группа станков, имеющих раму, на которой размещены опоры ротора, а буквой группа станков с опорами, установленными на неподвижном основании.

Системы классов и промышленного применения не получили. Системы классов имеют ограниченное применение в балансировочных станках, выпускаемых фирмами Hofmann - Kunze (ФРГ) - IIIA, General Motors Corporation (Англия) - ШБ и General Electrik Со (США) - IVA.

Широкое применение получили системы классов: IA - в устройствах для статической балансировки в статическом режиме: 1Б - в стайках типа МДУ, ДБН, МДУС и в стайках фирмы Losenhausenwerk (ФРГ) типа UA, ИА, ИАГ; 1IA - в стайках М-40, М-48, МДБГ-1, УУГ-3 и в БС фирм Tinius - Olsen (США) и Glesler (Англия) типа G2: ПБ - в стайках конструкции МИИТа, фирм Bear (США), Bentrath (Англия) и Losenhausenwerk; VB - в станках типа БД, МС, МДБ, 9703, 9710, 9739 разных модификаций, серий ВНЕ (ВНР) и АМ(ГДР) и фирм К. Schenck (ФРГ) серии R, Reltlinger (ФРГ) серии YGW и Hofmann (ФРГ) серии Е, Gisholt типа HS и Dynagraph типа М (США), Erikson (Швеция) типа URB, Jackson Bradwell Ltd, Dawe Instum Ltd и EMJ (Аиглня); VIIA - в ряде стаиков конструкции МВТУ, а также в станках фнрм Sperry - Strobodyn (США) и Heiman (ФРГ).

Рис. 14. Классификация механических систем балансировочных станков по числу степеней свободы оси вращающегося ротора

В классификации по числу степеней свободы оси ротора (рис. 14) группа 1 с не подвижной осью ротора (рис. 14, а) соответствует классам и группа 2 (одиа степень свободы) с фиксированной осью колебаний оси ротора (рис. 14, б) - классу группа 3 (три степени свободы) с фиксированной плоскостью колебаний оси ротора (рис. 14, в) - классу группа 4 (шесть степеней свободы) с пространственным движением оси ротора (рис. 14, г) - классу

Балансировочные станки группы имеют жесткую связь оси ротора массы через неподвижные подшипники с несоизмеримо большой массой Дисбалансы ротора определяют по измерениям динамических реакций подшипников, распределение которых обусловлено только положением центра масс относительно подшипников или точек измерения.

Стаики группы 2 (М-40, МДБГ-1) имеют жесткую связь колеблющейся системы с основанием в направлении перпендикулярном фиксированной оси колебаний системы и обычно эксплуатируются при резонансном режиме с большими угловыми колебаниями рамы, что удобно для измерений.

В станках группы дисбалансы ротора определяют в двух плоскостях коррекции за одии пуск ротора. Для обеспечения линейности колебаний системы, дающей возможность их суммирования, эти станки работают в зарезонансном режиме. Малые колебания опор преобразуются в электрические сигналы, в измерительной системе вырабатывается разностный сигнал, отражающий дисбаланс в конкретной плоскости коррекции.

В станках группы 4 (МВТУ-772, ВМТУ-775) ротор опирается на подшипники, жестко связанные с колеблющейся рамой, которая соединена с неподвижным основанием через упругие связи и демпферы, О дисбалансах ротора судят по колебаниям

(см. скан)

любой точки рамы. Можно найти точки, движение которых зависит или от статической, или от моментиой неуравновешенности, что повышает точность измерения. Отсутствие жестких связей с полом делает систему мало чувствительной к воздействию внешних вибраций.

Технические характеристики ряда отечественных и зарубежных универсальных балансировочных станков приведены в табл. 10-13, где соответственно масса, наибольший диаметр, расстояние между опорами и диаметр цапф балансируемого ротора; балансировочная скорость; мощность привода; масса станка.

В последнее время разработаны балансировочные станки-автоматы, в которых совмещены операции по определению и устраневию неуравновешенности. Технические характеристики таких станков приведены в табл. 14 и 15.

10. Балансировочные станки советского производства

(см. скан)

11. Балансировочные станки предприятий ВНР и ГДР

(см. скан)

12. Балансировочные станки фирм ФРГ

(см. скан)

Разделение дисбалансов ротора. Измерительную аппаратуру балансировочных станков обычно выполняют для раздельного измерения дисбалансов в двух плоскостях коррекции. В результате исключения влияния одной из плоскостей коррекции в измерительной цепи действуют только сигналы, пропорциональные дисбалансам в контролируемой плоскости коррекции.

Рис. 15. Схема разделения дисбалансов двух плоскостей коррекции на рамном балансировочном станке; устраняется дисбаланс в плоскости I

Механическое разделение дисбалансов двух плоскостей коррекции на рамных балансировочных станках. Ротор устанавливают в раме станка так, чтобы исключаемая плоскость коррекции II совместилась с плоскостью подвеса рамы (рис. 15). При этом неуравновешенная центробежная сила создает момент относительно подвеса рамы, а момент от силы равен нулю. Амплитуда линейных перемещений рамы с вращающимся в ней неуравновешенным ротором в точке измерения (показания индикатора) при резонансной частоте равна где дисбаланс в плоскости момент инерции рамы с ротором в первом положении относительно шарнира - масштабный

(см. скан)

коэффициент дисбаланса в плоскости коррекции

Для балансировки в ранее исключавшейся плоскости II ротор переставляют так, чтобы плоскости I и II поменялись местами относительно шарнира О (на рис. 15 это положение показано штриховыми линиями). При этом причем где -момент инерции рамы с ротором во втором положении.

14. Балансировочные станкн-автоматы конструкции ЭНИМС

(см. скан)

15. Автоматические балансировочные станки с использованием лазера (тип )

(см. скан)

Разделение дисбалансов двух плоскостей коррекции в электрической цепи. Электрическим аналогом ротора в цепях измерения дисбалансов является потенциометр с двумя источниками ЭДС, развиваемых датчиками станка и пропорциональных действующим в опорах силам. В соответствующих точках решающей электросхемы действуют напряжения, пропорциональные неуравновешенным центробежным силам в плоскостях коррекции. Для исключения влияния одной из плоскостей коррекции ползунок потенциометра устанавливают так, что напряжение на нем от составляющих ЭДС, вызванных дисбалансом исключаемой плоскости, равно нулю, а от составляющих ЭДС, вызванных дисбалансом другой плоскости, отлично от нуля. Это положение ползунка моделирует положение узла колебаний ротора между опорами балансировочного станка от дисбаланса исключаемой плоскости коррекции. Напряжение сигнала дисбаланса пропорционально амплитуде колебаний ротора в плоскости, пересекающей этот узел.

Рис. 16. Схемы роторов: а - о внутренним расположением плоскостей коррекции; б - с одной плоскостью коррекции, расположенной на консоли; в - о двумя плоскостями коррекции, расположенными на одной консоли; г - с расположением плоскостей коррекции на двух консолях

Для дорезонансного балансировочного станка в плоскости измерения можно составить пять уравнений статики: одно - равновесия сил и четыре - равновесия моментов относительно опор и точек (рис. 16). При этом вместо сил можно записать пропорциональные им напряжения электрической цепи разделения плоскостей коррекции:

Сочетания из уравнений (3) - (7) по два дают пять различных схем цепей разделения, приведенных на рис. 17,

Схема на рис. 17, а, составленная по уравнениям (3) и (4), характерна возможностью настройки по размерам ротора . Схема, составленная по уравнениям (3) и (5), отличается от предыдущей возможностью настройки двумя потенциометрами вместо трех (рис. 17, б).

На рис. 17, в приведен один из четырех вариантов схемы, составленной по уравнениям (4) и (6). Схемы различаются отсутствием кольцевой обратной связи, охватывающей оба канала измерения, и разделением функций потенциометров, два Из которых служат для разделения плоскостей коррекции, а два - для установления масштабов. Схема на рис. 17, г составлена по уравнениям (5) и (6). Суммирующие усилители в ней играют роль масштабных усилителей.

Симметричная схема с суммирующими усилителями (рис. 17, д, вариант 1) представляет уравнения (4) и (7). Она содержит два потенциометра для разделения плоскостей коррекции и два - для установления масштабов. Масштабные потенциометры

можно исключить, подавая в цепь обратной связи разность выходного напряжения и напряжения с потенциометра разделения плоскостей коррекции, так как эта разность равна напряжениям, снимаемым с масштабных потенциометров в цепях обратных связей. Такое вычитание можно осуществить (рис. 17, д, вариант 2), подавая в цепь суммирования полное выходное напряжение суммирующего усилителя, а на противофазный вход этого же усилителя - напряженнее ползунка потенциометра разделения плоскостей коррекции, В такой схеме одновременно с настройкой на разделение плоскостей коррекции устанавливается и масштаб измерения значения дисбаланса.

Для зарезоиансного балансировочного станка можно составить шесть уравнений равновесия, группируя которые попарно получают восемь основных вариантов цепей разделения плоскостей коррекции, построенных аналогично приведенным.

Рис. 17. Схемы цепи разделения плоскостей коррекции дорезонансных балансировочных станков

Каждая из схем имеет свои преимущества и недостатки в отношении устойчивости, удобства настройки на конкретный тип ротора, точности измерения дисбалансов, что обусловливает выбор схем.

Измерение углов дисбаланса. Регистрацию угла дисбаланса можно получать как на самом роторе, так и отсчетом показаний специальных приборов.

Перо, оставляющее на закопченной поверхности ротора метки резонансных колебаний рамы балансировочного станка во время выбега ротора, является простейшим регистратором угла дисбаланса. Средняя точка между двумя метками, полученными при вращении ротора в прямом и обратном направлениях, соответствует истинному углу.

Для получения физической отметки «тяжелого места» ротора можно использовать метку от искры, проскакивающей между иглой и поверхностью ротора, во время резонансных колебаний рамы станка, при которых с помощью установленных на раме контактов игла подключается к батарее конденсаторов. Отметку угла дисбаланса можно получать также на станках для автоматической балансировки с помощью лазера или направленного взрыва проволочки,

В ряде отечественных (типа БС, ДБН, 9703, 9710 и др.) и зарубежных балансировочных станков с двумя подвижными опорами применяется отметка угда дисбаланса с помощью стробоскопа путем наблюдения меток на вращающемся роторе, освещаемом один раз за оборот короткими вспышками света от неоновых и специальных импульсных ламп или строботронов. Момент вспышки связан с определенной фазой колебаний. Замечая положение меток на роторе относительно визира стробоскопа, ставят остановленный ротор в такое же положение и против визира находят угол дисбаланса. На станках типа и угол дисбаланса определяют не по меткам на роторе, а по специальной шкале на шпинделе привода балансировочного стайка.

Для определения угла дисбаланса на электронном осциллографе с синхронизацией хода развертки индукционный датчик начальных импульсов включают в цепь синхронизации развертки, так что момент начала линейной развертки совпадает с моментом прохождения перед катушкой датчика, установленного на роторе магнита. Фаза синусоиды дисбаланса находится по положению максимума синусоиды относительно начала или конца линии развертки. Угол дисбаланса отсчитывается от магнита на роторе.

В балансировочном станке и некоторых зарубежных моделях применена схема с яркостной модуляцией электронного луча при линейной развертке. Фотодатчик начальных импульсов подключен к сетке электронно-лучевой трубки, в результате чего на синусоиде дисбаланса появляется светлая или темная точка, положение которой относительно максимума синусоиды определяет ее фазу или угол дисбаланса.

В станке «Луна» для балансировки гироскопов на входы х и у осциллографа подаются два квадратурных синусоидальных напряжения, отличающихся по фазе на 90°. По радиусу круговой развертки на экране определяют значение дисбаланса, а по уголовому расположению фазовой отметки начального импульса - угол дисбаланса,

В векторметре П. В. Грязева , в индикаторах некоторых отечественных и в балансировочных станках фирмы Schenck применен принцип взаимодействия напряжения опорного сигнала вращающегося магнитного поля, получаемого с помощью квадратурных составляющих с одной или двумя подвижными катушками, питаемыми током, пропорциональным дисбалансу.

Пропорциональность угла дисбаланса времени поворота ротора от начальной метки до направления вектора дисбаланса положена в основу устройств, регистрирующих это время на базе интегральной или цифровой схемы . Первый измеритель реализован в станке и некоторых зарубежных моделях, второй - в станке

В балансировочных станках с подвижными опорами и осевым приводом распространена ваттметрическая схема. Работа ваттметра основана на электромагнитном взаимодействии двух катушек, обтекаемых током. При измерении значения и угла дисбаланса неподвижная катушка ваттметра питается током генератора опорного сигнала, а подвижная - током сигнала дисбаланса. Ротор генератора представляет собой постоянный магнит, вращающийся со скоростью балансируемого ротора. Статор имеет две взаимно перпендикулярные обмотки и может поворачиваться вместе с лимбом отсчета угла дисбаланса. Индикатором совладения фаз обоих сигналов является ваттметр.

Ротор в целом может иметь неравномерное относительно оси вращения распределение металла по весу и его центр тяжести не будет расположен на этой оси, т.е. по весу ротор будет неуравновешен относительно оси вращения. Такая неуравновешенность ротора или его деталей называется небалансом .

При вращении ротора небаланс вызывает появление радиально направ­ленной возмущающей силы. Эта сила стремится вырвать вал вместе с укреп­ленной на нем деталью из подшипников. Возмущающая сила все время меняет свое направление, оставаясь радиальной, поэтому ее действие на подшипники переменно по направлению; такое действие неизбежно приводит к вибрации механизма.

Детали механизма при вибрации испытывают удары, толчки и перегруз­ку, что вызывает ускоренный общий износ, нарушение центрирования и креп­лений, а это в свою очередь еще более усиливает вибрацию.

Чтобы устранить возмущающую силу, ротор уравновешивают, т.е. устра­няют его небаланс. Операции по устранению небаланса называют балансиров­кой. Балансировать можно каждую деталь ротора в отдельности или весь ротор в целом; последний способ экономичнее и точнее.

Чтобы сбалансировать неуравновешенность ротора, нужно на том же рас­стоянии от оси (там где выявлен небаланс), но в диаметрально противополож­ном направлении наплавить (подвесить) груз необходимой для балансировки массы; после чего ротор окажется сбалансированным и никакой возмущаю­щей силы при его вращении возникать не будет.

Величину и расположение небаланса находят при выполнении различных видов балансировок.

Различают статическую и динамическую балансировки ротора:

1. Статической балансировка называется потому, что для выявления и устранения небаланса не требуется вращения ротора; уравновеши­вания достигают, когда ротор находится в состоянии покоя.

2. Динамическая неуравновешенность наблюдается тогда, когда не­уравновешенные массы ротора дают две возмущающие силы, оди­наковые по величине, но противоположно направленные и распо­ложенные на разных концах. При этом может оказаться, что общий центр тяжести ротора расположен на оси вращения, т.е. статически ротор уравновешен. Такую неуравновешенность можно выявить только при вращении ротора, так как общий центр тяжести ротора расположен на его оси, и только при вращении обе неуравновешен­ные массы образуют пару возмущающих сил переменного направ­ления. Следовательно, статически отбалансированный ротор в не­которых случаях может иметь динамическую неуравновешенность. Операция по выявлению и устранению динамического небаланса называется динамической балансировкой .

Монтаж дымососов

Дымососы (Д) предназначены для отсасывания дымовых газов из топки котла и выброса их под напором через дымовую трубу в атмосферу.

Дымососы бывают центробежного (1) и осевого (2) типа.

1. Для котлов паропроизводительностью 420-640 т/ч применяются дымо­сосы центробежного типа двухстороннего всасывания типа: Д-25х2Ш и Д 21,5x2.

Эти дымососы состоят из следующих основных узлов:

Подшипников

Направляющих аппаратов и их привода

Монтаж дымососа начинают с приемки фундамента и установки на него электродвигателя.

Значительные размеры Д двухстороннего всасывания предопределяют их поставку на монтаж в разобранном виде. Поэтому первоначальной операцией по монтажу является сборка на сборочной площадке опорных конструкций Д (рам) и корпусов улиток с всасывающими карманами.

Монтаж Д начинается с установки опорной рамы, которая крепится к фундаменту при помощи болтов. Рама устанавливается на металлических под­кладках, общая толщина которых может быть до 25-30 мм, при количестве подкладок в одном пакете не более трех.

Подкладки располагаются по обе стороны каждого фундаментного болта и регулируют высотные отметки, отклонение которых от проектных допускает­ся не более + - 6 мм.

На опорную раму устанавливаются подшипники Д, центровка которых производится по струне и отвесам.

После установки корпусов подшипников на фундамент устанавливается корпус Д, затем укладывается его ротор.

Вслед за установкой корпуса Д на его всасывающей стороне монтируют регулирующие шиберы. Предварительно шиберы проходят ревизию, в процессе которой проверяется плавность их открытия и закрытия.

Собранный Д опробуется на холостом ходу; при этом допускаются ради­альное и осевое биения рабочего колеса соответственно не более 3 и 6 мм.

2. В котельных установках паропроизводительностью 950 т/ч и более применяются осевые Д типа ДО - 31,5. Основными преимуществами этих Д (по сравнению с центробежными Д) является их компактность. Двухступенчатый осевой Д состоит из:

Всасывающего кармана

Корпуса

Направляющих аппаратов

Рабочих колес

Диффузора

Ходовой части

Маслонасосной станции с системой маслопроводов

Вентиляции для охлаждения

Всасывающий карман изготавливается их двух половин (верхней и ниж­ней), соединяемых на фланцах. Общая масса всасывающего кармана составля­ет около 7,5 т. устанавливается на двух фундаментных опорах.

Корпус Д выполнен из трех частей, предназначенных для размещения:

i. направляющего аппарата и рабочего колеса I ступени;

ii. направляющего аппарата и рабочего колеса II ступени;

iii. спрямляющего аппарата.

Все части соединяются друг с другом на фланцах болтами.

Ходовая часть состоит из вала, двух подшипников и муфты, соединяю­щей вал Д с электродвигателем.

Подшипники Д - роликового типа, сферические, самоустанавливающие­ся, работающие на жидкой смазке, которая подается маслостанцией через сис­тему масляной смазки)(На два Д устанавливается одна маслостанция. Тепловая защита опорного подшипника, установленного в корпусе диффузора, осущест­вляется при помощи специального вентилятора и теплозвукоизоляционного по­крытия.

Монтаж Д начинают с установки опорных конструкций и приемки фун­дамента. Бетонная поверхность предварительно зачищается от неровностей и насекается в местах расположения фундаментных болтов и подкладок под опорные конструкции Д. Подкладки изготовляются из листовой стали шири­ной 100-200 мм и длиной, соответствующей ширине нижней плоскости опор­ной конструкции. Число подкладок не должно превышать трех в одном месте.

Технологическая последовательность монтажа ____ осевого дымососа ДО - 31,5