Способ уравновешивания сборных роторов с наклонными дисками (варианты)

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при эксплуатации сборных жестких роторов. Способ уравновешивания сборных роторов с наклонными дисками заключается в определении значений геометрических параметров ротора расчетным методом и корректировку его уравновешенности в процессе эксплуатации. Причем в случае ротора с одинаково наклоненными дисками в качестве уравновешивающих элементов используются концевые косые шайбы, наружные плоскости которых отклонены от плоскости, перпендикулярной оси вращения, на угол, противоположный углу наклона дисков, в совокупности с проставочными кольцами, геометрические параметры которых определяют расчетным путем из выполнения условия динамической уравновешенности каждого условного блока, состоящего из диска и прилегающих к нему косых шайб. А в случае ротора с наклонными дисками, направление углов наклона которых чередуется, наружные плоскости концевых косых шайб выполняют перпендикулярными к оси вращения, а их геометрические параметры определяют расчетным путем из выполнения условия динамической уравновешенности каждого упомянутого условного блока. Данное изобретение решает задачу расширения возможностей и повышения эффективности способа уравновешивания жестких роторов сборного типа, содержащих моментно-неуравновешенные элементы. 2 с. и 5 з. п. ф-лы, 1 табл. , 3 ил.

Таблиц

Формула изобретения

1. Способ уравновешивания сборных роторов с наклонными дисками, включающий определение значений геометрических параметров ротора расчетным методом и корректировку его уравновешенности в процессе эксплуатации, отличающийся тем, что в случае ротора с одинаково наклоненными дисками в качестве уравновешивающих элементов используются концевые косые шайбы, наружные плоскости которых отклонены от плоскости, перпендикулярной оси вращения, на угол, противоположный углу наклона дисков, в совокупности с дистанционными (проставочными) кольцами, каждое из которых на стадии проектирования ротора мысленно рассекают наклонным сечением так, чтобы плоскость сечения была параллельна наружным плоскостям концевых косых шайб, образуя тем самым фиктивные косые шайбы, идентичные по форме и размерам концевым косым шайбам, прилегающие с противоположных сторон к каждому диску и выполняющие функции его уравновешивающего элемента, а их геометрические параметры определяют расчетным путем так, чтобы выполнялось условие динамической уравновешенности каждого условного блока, состоящего из диска и прилегающих к нему косых шайб:

где β и γ - соответственно углы наклона диска и наружных торцевых плоскостей косых шайб к плоскости, перпендикулярной оси вращения;

λ=s₁/s; μ=ρ₁/ρ₂; k₀=r₀/r; k₀₁=r₀/r₁,

где s - осевой размер диска;

s₁ - осевой шаг условных блоков;

ρ₁, ρ₂ - плотности материалов диска и косых шайб соответственно;

r₀ - радиус посадочного отверстия диска и шайб;

r, r₁ - наружные радиусы диска и косых шайб, имея в виду, что для осевых моментов инерции J_x, J_y, J_z ротора справедливы зависимости

где индекс (i) относится к одному из блоков, число которых равно m;

х_i - его центральная ось, перпендикулярная оси вращения z;

M⁽ⁱ⁾ - масса блока i;

- момент инерции блока i относительно оси х_i;

х, y - центральные оси ротора, перпендикулярные оси вращения z;

масса цилиндра, соответствующего уравновешивающему элементу (паре косых шайб);

n - число дисков по одну сторону от начала координат, помещенного в центре масс ротора, связанное с числом m условных блоков зависимостями:

m=2n+1 - при нечетном числе дисков,

m=2n - при четном числе дисков.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что значения параметров ротора подчиняют условию получения центральной сферы инерции, характеризующей распределение масс ротора в сборе _x=J_z, которое в развернутой форме имеет вид

где

при нечетном числе дисков,

при четном числе дисков,

в связи с чем при определении значений параметров ротора пользуются зависимостями

где

и их следствиями

при учете соотношения

и условия

λ>1+2ε;

где ε=e/s;

е - проектное значение меньшего осевого размера косой шайбы,

а осевые размеры элементов ротора находят из геометрических соотношений

s₁=s+h;

e=h/2-r_1·(tgβ+tgγ);

c=h/2+r_1·(tgβ+tgγ),

где h - осевое расстояние между смежными плоскостями дисков;

с - значение большого осевого размера косой шайбы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае уменьшения радиуса наружной поверхности наклонных дисков, например, за счет износа выполняют дискретную корректировку моментной уравновешенности ротора путем замены начальных уравновешивающих элементов - дистанционных (проставочных) колец и концевых косых шайб - на новые, размеры которых определяют по формулам

s⁽ⁱ⁾₁=s₁-i·Δs₁; r⁽ⁱ⁾₁=r₁-i·Δr₁, (i=1,2,...,n_*),

где i - номер наладки, соответствующий радиусу r⁽ⁱ⁾ наружной поверхности дисков, определяемому по формуле

в которой Δr - величина допустимого уменьшения радиуса r для одной ступени корректировки;

Δr₁ и Δs₁ - значения поправок на геометрические параметры уравновешивающих элементов:

где r₁, s₁ - начальные значения параметров;

r₁*, s₁* - их минимально допустимые значения;

n_* - число ступеней корректировки:

где r, r_* - соответственно начальное и минимально допустимое значения радиуса наружной поверхности наклонных дисков.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при выполнении дискретной корректировки моментной уравновешенности ротора значения параметров s, r₀, β, γ сохраняют, а значения параметров r_* и r₁* вычисляют:

r_*=r₀/k₀*; r₁*=r₀/k₀₁*,

где k₀₁* находят в результате решения уравнения относительно переменной у:

y³+py+q=0,

где

причем

а значение k₀* находят по формуле:

с проверкой результата вычислений согласно зависимости:

5. Способ уравновешивания сборных роторов с наклонными дисками, включающий определение значений геометрических параметров ротора расчетным методом и корректировку его уравновешенности в процессе эксплуатации, отличающийся тем, что в случае ротора с наклонными дисками, направление углов наклона которых чередуется в качестве уравновешивающих элементов, используются концевые косые шайбы, наружные плоскости которых выполняют перпендикулярными к оси вращения, в совокупности с дистанционными (проставочными) кольцами, каждое из которых на стадии проектирования ротора мысленно рассекают поперечными к оси вращения сечениями, образуя идентичные по форме и размерам концевым косым шайбам фиктивные косые шайбы, а их геометрические параметры определяют расчетным путем по условию динамической уравновешенности каждого условного блока

и условию получения центральной сферы инерции для ротора в сборе, в связи с чем пользуются зависимостями, полученными для ротора с одинаково наклоненными дисками при γ=0,t=0,ς=l, которым придают вид:

где

ε₁= e₁/s;

e₁ - половина наименьшего осевого расстояния между дисками, при соблюдении условия

λ>1+2ε₁

и завиcимости

а осевое расстояние между блоками определяют по формуле

s₁=s+2(e₁+r·tgβ).

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что в случае уменьшения радиуса наружной поверхности наклонных дисков, например, за счет износа, выполняют дискретную корректировку моментной уравновешенности ротора путем замены начальных уравновешивающих элементов - дистанционных (проставочных) колец и концевых косых шайб - на новые, размеры которых определяют по формулам

s⁽ⁱ⁾₁=s₁-i·Δs₁; r⁽ⁱ⁾₁=r₁-i·Δr₁ (i=1,2,...,n_*),

где i - номер наладки, соответствующий радиусу r⁽ⁱ⁾ наружной поверхности дисков, определяемому по формуле

r⁽ⁱ⁾=r-i•Δr,

в которой Δr - величина допустимого уменьшения радиуса r для одной ступени корректировки;

Δr₁ и Δs₁ - значения поправок на геометрические параметры уравновешивающих элементов:

где r₁, s₁ - начальные значения параметров, a r₁*, s₁* - их минимально допустимые значения;

n_* - число ступеней корректировки:

где r, r_* - соответственно начальное и минимально допустимое значения радиуса наружной поверхности наклонных дисков.

7. Способ по п.3, отличающийся тем, что при выполнении дискретной корректировки моментной уравновешенности ротора значения параметров s, r₀, β, γ сохраняют, а значения параметров r_* и r₁* вычисляют:

r_*=r₀/k₀*; r₁*=r₀/k₀₁*,

где k₀₁* находят в результате решения уравнения относительно переменной у:

y³+py+q=0,

где

причем

а значение k₀* находят по формуле

с проверкой результата вычислений согласно зависимости

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15