Способ определения коэффициента демпфирования системы ротор- корпус

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 М 7/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4890635/28 (22) 17.12.90 (46) 28.02.93. Бюл. М 8 (71) Опытное конструкторское бюро "Радуга" . (72) Н.П.Дядченко (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 911170, кл. 6 01 М 17/04, G 01 Н 11/00, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР

N 1411599, кл. G 01 M 7/02 ° 1986. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДЕМПФИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ

РОТОР-КОРПУС

Изобретение относится к виброизмерительной технике, в частности к способам определения коэффициента демпфирования системы межопорный ротор-корпус ста- тора.

Целью изобретения является снижение трудоемкости определения коэффициента демпфирования системы ротор-корпус.

Указанная цель достигается тем, что в . способе определения коэффициента демпфирования системы ротор-корпус, по которому сначала дважды возбуждают свободные колебания системы сбрасыванием пробного груза с двух различных высот на опору ротора, измеряют в каждом случае период свободных колебаний и находят среднепропорциональное значение k», соответствующих .частот свободных колебаний а затем возбуждают вынужденные колебания системы путем вращения ротора с увеличивающейся частотой ро, фиксируют частоту р вращения ротора, при которой амплиту„„5g ÄÄ 1798636 А1 (57) Использование: определение демпфирующих свойств роторных систем. Сущность: коэффициент демпфирования системы ротор-корпус рассчитывают по измеренным частотам свободных колебаний системы, возбуждаемых сбрасываниеМ пробного груза с двух различных высот на опору ротора, и частоты вращения ротора, при которой возбуждаются вынужденные колебания с максимальной амплитудой.

Возбуждение вынужденных колебаний начинают с частоты, равной среднепропорциональному значению предварительно измеренных частот свободных колебаний, Частоту вращения ротора увеличивают непрерывно, по линейному закону 1 ил. 3 да колебаний системы максимальна, и по величинам k» и р> рассчитывают коэффициент демпфирования, возбуждение вынужденных колебаний начинают с частоты, равной k». увеличение частоты вращения ротора осуществляют. непрерывно, по линейному закону, а коэффициент демпфирования и системы ротор-корпус рассчитывают по формуле:

Ю ос

-йп+,.л "н7.,Г < > о

На чертеже изображена структурная схема устройства для осуществления способа, включающего в себя опоры 2, в которых в вращается ротор 1, связанный системой редукторов 4 с приводным устройством 3, виброизмерительные преобразователи 5, жестко установленные на корпусе ротора в плоскостях расположения подшипниковых опор, осциллограф 6, соединенный с виброизмерительными преобразователями через

1798636

» + m усилитель 7, фазометр 8, связанный с частотомером 10 через преобразователь частоты

9, который связан также с осциллографом 6.

Способ осуществляют следующим образом, Устанавливают вибропреобразователь

5 в плоскости опоры подшипникового узла ротора 1. Возбуждают свободные затухающие колебания в системе межопорный ротор-корпус статора путем. сбрасывания. пробного груза на опору с двух разных высот. По периодам последействия единичных . ударов от сбрасывания пробных грузов определяют среднепропорциональное значение k» соответствующих частот свободных колебаний. Приводят ротор во вращение, непрерывно увеличивая частоту р вращения ротора по линейному закону р = ро + jest, начиная с уровня po = k», непрерывно регистрируя осциллографом 6 вибропараметры и частоту р вращения ротора до частотного уровня pm, при котором амплитуда колебаний системы ротор-корпус максимальна. Коэффициент демпфирования и механической системы межопорный ротор-корпус статора оп ределяют по формуле

n = — k пэ — pmj 2 + рп 12 г г г.

Пример реализации способа.

Механическая система, на которой проверялась реализация предложенного способа, представляла собой межопорный ротор в виде вала диаметром 40 мм, несущего в средней части рабочее колесо (крыльчатку) длиной 100 мм. Ротор вращался в шарико. подшипниковых опорах 75-20861 ЕТУ-100, Расстояние между срединными плоскостями опор 320 мм. Масса ротора в сборе 19,8 кг. Привод ротора осевой. Рассчитанная по методу Рэлея собственная частота k ротора

kp - 1254 рад/с.

Ротор динамически балансировался в стендовых условиях и собирался в агрегат, где в качестве приводного устройства использовался электродвигатель постоянного тока ДК-207 Г, связанный системой редукторов с ротором. Для получения регулировки частоты р вращения ротора, включая максимально возможную для укаэанного приводного устройства, ток в цепи возбуждения выбирался минимальным, а частота р регулировалась напряжением в цепи якоря.

В качестве первичных виброизмерительных преобразователей использовались акселерометры ИС-318-1, жестко крепив.шиеся к корпусу роторной системы в плоскостях расположения подшипниковых опор и ориентированные в трех взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых совпадало с осью вращения ротора, Регистрация вибропараметров при экспериментах проводилась на светолучевом осциллографе К115, Согласующим устройством между первичными виброизмерительными преобразователями и осциллографом служил усилитель ИС-1245 с фильтрами

ИС-1247 на частотный диапазон 10 —.500 Гц.

Частота выходного электрического сигнала с индуктивногр фазометра трансформировалась преобразователем частоты ПЧ-2 в унифицированные значения постоянного тока и вводилась в осциллограф. Для визу"5 ального контроля сигнал с фазометра трансформировался тем же преобразователем в прямоугольные импульсы напряжения и выводился на электронно-счетный частотомер

Ч 3-32.

20, Способ определения коэффициента де-, мпфирования системы ротор-корпус по предлагаемому техническому решению осуществляют следующим образом, По одной иэ подшипниковых опор роторной системы, собранной в агрегат, выполняют единичный удар в плоскости, нормаль к которой имеет непараллельность с осью вращения не больше 5 . В процессе удара информацию с акселерометров реги30 стрируют на фотоленте осциллографа; При обработке виброграммы определяют период последействия ударного импульса..

По данным поперечных составляющих виброграмм получены соизмеримые значе35 ния периодов последействияударного ускорения 5,4 мс.

Экспериментальная собственная частота k» демпфированной роторной системы

k» = 1 163 град/с, что на 7,8 меньше рас40 четного значения собственной частоты ротора р = 1254 рад/с.

В дальнейшем; зная величину собственной частоты k» демпфированной системы, приводным устройством непрерывно увеличи45 ваютчастоту р вращения ротора, начиная суровня ро = k», по линейному закону р = ро+ Р<, непрерывно регистрируя осциллографом изменяющиеся вибропараметры и частоту вращения ротора. Пройдя область макси50 мальной амплитуды колебаний, уменьшают частоту р вращения ротора до уровня k».

Последнюю операцию выполняют для самоконтроля. Из обработки.виброграмм определяют мгновенную частоту рп1 вращения

55 ротора, при которой отмечена максимальная амплитуда колебаний роторной системы.

Расчетные значения коэффициентов демпфирования и системы ротор-корпус для двух экстремальных случаев виброграмм, 1798636

Формула изобретения

Способ определения коэффициента демпфирования системы ротор-корпус, по которому сначала дважды возбуждают свободные колебания системы сбрасыванием пробного груза с двух различных высот

20 n = — k пэ — pm/2 + рт12 г пэ +Pm

Составитель Н.Дядченко

Техред М.Моргентал Корректор Т.Вашкович

Редактор

Заказ 765 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 полученных в идентичных условиях опытным путем, соответственно равны 600 и 577 рад/с.

Таким образом, эксперименты подтвердили реализуемость предложенного способа определения коэффициента демпфирования реальных роторных систем.

Использование способа позволяет снизить трудоемкость за счет сужения информативного диапазона по частоте, а также позволяет повысить точность воспроизведения режимов динамических испытаний и перейти к автоматизированному исследованию вибраций роторных систем, 6 на опору ротора, измеряют в каждом случае период свободных колебаний и находят среднее пропорциональное значение kns соответствующих частот свободных колеба5 ний-, а затем возбуждают вынужденные колебания системы путем вращения ротора с увеличивающейся частотой ро, фиксируют частоту pm вращения ротора, при которой амплитуда колебаний системы максималь10 на„и по величинам k и pm рассчитывают коэффициент демпфирования, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения трудоемкости, возбуждение вынужденных колебаний начинают с частоты, равное k».

15 увеличение частоты вращения ротора осуществляют непрерывно, по линейному закону, а коэффициент и демпфирования рассчитывают по формуле