ДИНАМИЧЕСКАЯ БАЛАНСИРОВКА РОТОРОВ В СОБСТВЕННЫХ ПОДШИПНИКАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ИЗМЕРЕНИЕ ТОЛЬКО АМПЛИТУД ВЕКТОРОВ ВИБРАЦИИ (БАЛАНСИРОВКА БЕЗ ФАЗОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ)

В течение ряда лет в учебном центре ООО «Балтех» при чтении курса «Динамическая балансировка в собственных опорах» (курс ТОР-102) слушатели часто задавали вопрос о возможности или невозможности проведения динамической балансировки роторов с использованием простейших виброметров.

Подводные камни «без фазной балансировки» Большее, чем при традиционной балансировке, количество пусков и, как следствие, необходимость большего количества времени на выполнения процесса балансировки. Особенно, если балансировочных плоскостей не одна, а несколько или, что встречается достаточно часто, накладываются временные ограничения на повторные пуски агрегата Зачастую при использовании некоторых методов без фазной балансировки, существует два правильных решения. Выбирая единственно правильное, Вам придется полагаться на интуицию и здравый смысл. Наличие двух правильных решений объясняется просто – задача описывается системой линейных уравнений, которая сводится к квадратному уравнению и, соответственно, имеет два математически правильных решения

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ КОТОРЫЕ НЕОБХОДИМО ОБЕСПЕЧИТЬ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ БАЛАНСИРОВКИ БЕЗ ФАЗОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ: ЧАСТОТНЫЙ ДИАПАЗОН ВИБРОМЕТРА ДОЛЖЕН ЗАХВАТЫВАТЬ ЧАСТОТУ ВРАЩЕНИЯ БАЛАНСИРУЕМОГО АГРЕГАТА УРОВЕНЬ ВИБРАЦИИ НА ЧАСТОТЕ ВРАЩЕНИЯ ДОЛЖЕН ПРЕОБЛАДАТЬ В РАБОЧЕЙ ПОЛОСЕ ЧАСТОТ ВИБРОМЕТРА КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА (АГРЕГАТ) ДОЛЖНА БЫТЬ ЛИНЕЙНА ОТНОСИТЕЛЬНО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НЕЕ ПРОБНЫХ (КОРРЕКТИРУЮЩИХ) МАСС, УСТАНАВЛИВАЕМЫХ В ПЛОСКОСТЯХ БАЛАНСИРОВКИ В ПРОЦЕССЕ БАЛАНСИРОВКИ ДОЛЖНО БЫТЬ ВЫПОЛНЕНО НЕ МЕНЕЕ ДВУХ ПУСКОВ С ПРОБНОЙ МАССОЙ ПРИ ПУСКАХ С ПРОБНЫМИ МАССАМИ УРОВНИ ВИБРАЦИИ ДОЛЖНЫ БЫТЬ ИЛИ БОЛЬШЕ ИЛИ МЕНЬШЕ ЧЕМ В ИСХОДНОМ СОСТОЯНИИ ВОЗМОЖНА СИТУАЦИЯ, КОГДА ЗАДАЧА ИМЕЕТ ДВА ПРАВИЛЬНЫХ РЕШЕНИЯ БАЛАНСИРОВКА ВЫПОЛНЯЕТСЯ ДЛЯ ОДНОЙ БАЛАНСИРОВОЧНОЙ ПЛОСКОСТИ С ОДНОЙ ТОЧКОЙ КОНТРОЛЯ

Перед проведением работ необходимо убедиться в том, что на агрегате действительно присутствует дисбаланс, или другими словами, уровни вибрации на частоте вращения ротора являются преобладающими по величине в рабочей полосе частот используемого виброметра. Проверить это достаточно просто, если виброметр измеряет хотя бы два вибро параметра из: СКЗ виброускорения СКЗ виброскорости Пик-Пик виброперемещения

Если результаты измерения уровней вибрации виброметром по любым двум вибро параметрам соответствуют приведенным соотношениям с погрешностью не более %, значит, показания виброметра действительно отражают уровни вибрации на частоте вращения. На частоте вращения взаимосвязь между этими вибро параметрами описывается выражениями: v = * a / f где: a – виброускорение, СКЗ, в м/с 2 s = * v / f v – виброскорость, СКЗ, в мм/с s – виброперемещение, Пик-Пик, в мкм f – частота вращения ротора, в Гц

Допущение о линейности колебательной системы на воздействие вносимых масс Если менять массу пробного груза Мпр., оставляя неизменной ее угловое положение, то реакция колебательной системы на эти изменения (вектор С) будет изменяться пропорционально изменению Мпр., не меняя своего углового положения. Вектора С1, С2, С3 соответствуют установке в одно и тоже угловое положение масс М1, М2, М3, при этом М1< М2< М3.

Допущение о линейности колебательной системы на воздействие вносимых масс Если масса груза Мпр. остается неизменной, но меняется ее угловое положение, то реакция на эти изменения (вектор С) будет аналогичной, вектор С будет оставаться неизменным по величине и поворачиваться вокруг своего начала на тот же угол и в том же направлении, как и Мпр.

«Метод обхода пробным грузом» Плоскость, в которой необходимо произвести балансировку, делят на равные части В каждой точке на определенном радиусе R устанавливают пробный груз Mп. Машину доводят до рабочей скорости вращения и измеряют амплитуду вибрации (допустим, виброперемещение).

Уравновешивающий груз определяется по формуле: Mу=Mп*So/(So-Smin) So - виброперемещение без пробного груза. Уравновешивающий груз устанавливают в положение пробного груза при котором минимальное виброперемещение (по приведенному рис. – точка 4). Далее строят график (в удобном масштабе) где S – ось виброперемещения. Если при построении получилась кривая похожая на синусоиду - пробный груз выбран правильно и отсутствуют дефекты препятствующие проведению балансировки.

«Метод последовательных приближений» Плоскость, в которой необходимо произвести балансировку, делят на 4 равные части, через 90 град.: Получаем четыре точки для установки пробного груза. В каждой точке на определенном радиусе R поочередно устанавливается одинаковый пробный груз Mп. Уровни вибрации, полученные при установке пробной массы Mп в данной точке (замеренные на подшипнике агрегата), отображаются рядом с данной точкой. Определяем сектор, где вибрация будет минимальной (например находится между точками 3 и 4). Устанавливаем пробный груз в середину данного сектора и опять находим сектор с минимальными уровнями вибрации. Данная операция повторяется до тех пор, пока не будет найдена точка установки уравновешивающего груза. Массу груза подбирают опытным путем.

Способ предложенный А.Г. Верете: Радиусом R1, равным (пропорциональным) виброперемещению без пробного груза, описываем окружность с центром в точке О. Из точек А и В окружности, расположенных под прямым углом, радиусом R2 и R3 пропорциональными виброперемещению, при установке поочередно пробного груза, делаем дуги. Проводим прямую через центр окружности О и точку пересечения дуг С до пересечения с окружностью. Точка D - место установки уравновешивающего груза. Определяем массу уравновешивающего груза по формуле: Му=Мп*R1/ОС. «методы амплитуд»

Метод трех пусков (вариант 1) Измеряем уровень вибрации в исходном состоянии "А" и рисуем его в виде вектора. Поскольку фаза не измерялась, направление вектора "А" выбираем произвольно. Устанавливаем в произвольном месте балансировочной плоскости пробный груз "М1" и измеряем получившийся уровень вибрации "В1". Пусть он получился меньше уровня "А". На графике его можно изобразить в виде окружности радиуса "В1" с центром в начале вектора "А". Переместим груз "М1" (тот же самый) на 90 градусов и измерим получившийся уровень вибрации "В2". Пусть он получился больше уровня "А". Поскольку фаз мы не знаем изображаем его также в виде окружности радиуса "В2" с центром в начале вектора "А".

Вектор "В1" меньше "А", а "В2" больше "А". Это обязательное условие, чтобы при пусках с одним и тем же грузом, но смещенным на 90 градусов, один уровень получился больше исходного, второй меньше Если этого не произошло, значит неудачно было выбрано первоначальное место установки пробного груза и процедуры нужно повторить с другим местом установки груза.

Мы имеем вектор исходной вибрации "А" и две окружности, на которых находятся концы векторов "В1" и "В2", полученные при смещении одного и того же груза на угол 90 градусов. Мы должны найти два вектора "С1" и "С2". векторы "С1" и "С2" должны быть расположены под углом 90 градусов друг к другу и направление от вектора "С1" к вектору "С2" должно быть такое же, как направление перемещения пробного груза, т.е. в данном случае - против часовой стрелки. Из допущений о линейности нам известно, что: оба вектора "С1" и "С2" должны начинаться в одной и той же точке - конце вектора "А". векторы "С1" и "С2" должны быть равны по величине, поскольку пробные груза были одинаковы. В результате мы получаем два правильных решения. По одному решению: груз необходимо сместить в одну сторону и увеличить, по другому - на такой же угол в другую сторону и уменьшить. Мур. = Мпр.* А/С; Угол (Мур.) = Угол (Мпр.) + Угол (между векторами А и С)

При без фазной балансировке всегда есть два правильных решения, действительно математически правильных. Дело в том, что математически решение задачи классической балансировки описывается системой линейных уравнений, решение же данной задачи описывается квадратными уравнениями и, соответственно, имеет два правильных решения. Как в предыдущем случае, по одному решению, груз необходимо сместить в одну сторону и увеличить, по другому - на такой же угол в другую сторону и уменьшить. Мур. = Мпр.* А/С; Угол (Мур.) = Угол (Мпр.) + Угол (между векторами А и С) Каким решением воспользоваться? Это уже можно решить на уровне здравого смысла. Лучше сначала поставить тот груз, который меньше, просто из соображений безопасности.

При первом запуске определяем амплитуду вибрации с начальным (исходным) дисбалансом ротора А 0. Затем в плоскости коррекции устанавливаем пробную массу m n, запускаем ротор и определяем новую амплитуду колебаний корпуса. Эту операцию повторяем еще 2 раза, устанавливая m n на одном и том же радиусе, но под различными углами. Полученным трем амплитудам присваиваются номера в следующей зависимости: A1>A2, A1>A3. После этого строим векторную диаграмму дисбалансов: Метод трех пусков (вариант 2)

Получаем систему треугольников, в каждом из которых неизвестна одна сторона Ап, но стороны равны между собой и пропорциональны mn. На основании теоремы косинусов: А12=А0 2 +Ап 2 – 2А0Апcos ; A22=А0 2 +Ап 2 – 2А0Апcos( – ); A32=А0 2 +Ап 2 – 2А0Апcos( - ). Угловое положение корректирующей массы относительно положения первой пробной массы (в том же направлении, что и ) и величину корректирующей массы mк определяем по: где - угол между первым и вторым положением пробной массы; - угол между первым и третьим положением пробной массы;

Метод трех пусков с использованием ПО Данный метод достаточно сложен без использования вычислительных средств, но успешно реализуется в целом ряде прикладных программ для ПК.

ООО «Балтех» Россия, Санкт-Петербург, , ул. Чугунная, 40 Тел/Факс (812) Internet: