Спосіб балансування гнучкого двоопорного ротора пасивними автобалансирами

Реферат: Винахід може бути використаний при балансуванні на ходу в процесі експлуатації гнучких двоопорних роторів газотурбінних двигунів, турбоагрегатів для нафтової і газової промисловості тощо. Спосіб балансування гнучкого двоопорного ротора пасивними автобалансирами полягає у тому, що на гнучкий ротор, що встановлений на дві опори, співвісно поздовжній осі якого встановлюють пасивні автобалансири у кількості 2-х штук і гнучкий ротор розганяють до сталої експлуатаційної швидкості обертання, яка більша за першу критичну UA 107719 C2 (12) UA 107719 C2 швидкість, при цьому пасивні автобалансири розміщують в площинах, близьких до опор, а опори виконують пружно-в'язкими. Винахід дозволяє забезпечити можливість експлуатації гнучкого ротора з допустимим рівнем вібрації на будь-якій сталій швидкості обертання, більшій за першу критичну швидкість. UA 107719 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до машинобудування і може бути використаний при балансуванні на ходу, в процесі експлуатації гнучких двоопорних роторів газотурбінних двигунів, турбоагрегатів для нафтової і газової промисловості тощо. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним за прототип є відомий спосіб балансування гнучкого двоопорного ротора пасивними автобалансирами (Філімоніхін Г.Б. Зрівноваження і віброзахист роторів автобалансирами з твердими коригувальними вантажами: Монографія. - Кіровоград: КНТУ, 2004. - 352 c.), який полягає у тому, що на гнучкий ротор, встановлений на дві опори, що є жорсткими, співвісно поздовжній осі гнучкого ротора встановлюють пасивні автобалансири будь-якого типу у кількості 2-х штук в вузлах 3-ої форми головних коливань гнучкого ротора і гнучкий ротор розганяють до сталої експлуатаційної швидкості обертання, яка більша за першу критичну швидкість і лежить в діапазоні між 2-ю і 3-ю критичними швидкостями. Тип пасивного автобалансира не має принципового значення. Це може бути однорядний кульовий чи роликовий автобалансир, дворядний кульовий чи роликовий автобалансир, маятниковий автобалансир, рідинний автобалансир тощо. Зокрема два автобалансири можуть бути різних типів і різної балансувальної ємності. Також гнучкий ротор може бути зрівноважений до початку експлуатації як жорсткий ротор на сталій експлуатаційній швидкості обертання, або як жорсткий ротор у трьох площинах корекції, або як гнучкий ротор у трьох і більше площинах корекції тощо. Основним недоліком відомого способу є те, що балансування гнучкого ротора пасивними автобалансирами відбувається тільки в діапазоні між 2-ю і 3-ю критичними швидкостями. Тому на інших швидкостях обертання гнучкого ротора (на яких балансування не відбувається) його вібрації виходять за допустимі. Додатковим недоліком відомого способу є те, що під час розгону чи вибігу гнучкого ротора перехід через критичні швидкості відбувається при значних навантаженнях на опори. Задача, яку вирішує винахід - забезпечення можливості експлуатації гнучкого ротора з допустимим рівнем вібрації на будь-якій сталій швидкості обертання, більшій за першу критичну, шляхом забезпечення балансування гнучкого ротора пасивними автобалансирами на будь-якій сталій швидкості обертання, більшій за першу критичну. Суть винаходу полягає у тому, що у способі балансування гнучкого двоопорного ротора пасивними автобалансирами, в якому на гнучкий ротор, встановлений на дві опори співвісно поздовжній осі гнучкого ротора, встановлюють пасивні автобалансири будь-якого типу в кількості 2-х штук і гнучкий ротор розганяють до сталої експлуатаційної швидкості обертання, яка більша за першу критичну швидкість, з метою забезпечення можливості експлуатації гнучкого ротора з допустимим рівнем вібрації на будь-якій сталій швидкості обертання, більшій за першу критичну, пасивні автобалансири розміщують в площинах, близьких до опор, а опори закріплюють пружно-в'язко. Як і у прототипі тип пасивного автобалансира не має принципового значення. Це може бути однорядний кульовий чи роликовий автобалансир, дворядний кульовий чи роликовий автобалансир, маятниковий автобалансир, рідинний автобалансир тощо. Зокрема два автобалансири можуть бути різних типів і різної балансувальної ємності. Також гнучкий ротор може бути зрівноважений до початку експлуатації як жорсткий ротор на сталій експлуатаційній швидкості обертання або як жорсткий ротор у трьох площинах корекції, або як гнучкий ротор у трьох і більше площинах корекції тощо. На фіг. 1-8 показано реалізацію способу балансування для гнучкого двоопорного ротора пасивними автобалансирами, де 1 - гнучкий двоопорний ротор - міжопорний, 2 -дві пружно-в'язкі опори, 3 - подовжня вісь гнучкого ротора, 4 - пасивні автобалансири будь-якого типу у кількості 2-х штук, 5 - вісь обертання ротора. На фіг. 2-8 показані форми зігнутої подовжньої осі ротора при обертанні ротора з зарезонансними швидкостями, дещо меншими за: першу критичну швидкість - фіг. 2-4; другу - фіг. 5-6; третю - фіг. 7. На фіг. 8 зображено подовжню вісь гнучкого ротора при обертанні зі швидкостями, що знаходяться між і-ою і (i+1)-ою критичними швидкостями на віддалі від них, або у випадку зрівноваженого ротора. На фіг. 9-10 показаний приклад реалізації способу для двоопорного ротора, що має як міжопорну, так і консольну частини. При цьому на фіг. 9 - ротор в нерухомому стані (=0), а на фіг. 10 - ротор обертається зі сталою швидкістю, більшою за першу критичну (>кр1). На фіг. 11-14 зображені пасивні автобалансири: фіг. 11 - однорядний кульовий чи роликовий, фіг. 12 - дворядний кульовий чи роликовий, фіг. 13 - маятниковий, фіг. 14 - рідинний. Приклади конкретного виконання. Приклад 1. Приклад реалізації способу балансування гнучкого двоопорного ротора пасивними автобалансирами показаний на фіг. 1-8. У способі (фіг. 1) гнучкий міжопорний ротор 1 встановлюють на дві пружно-в'язкі опори 2, співвісно поздовжній осі 3 гнучкого ротора 1 UA 107719 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 встановлюють пасивні автобалансири 4 будь-якого типу у кількості 2-х штук, причому пасивні автобалансири 4 розміщують як можна ближче до опор 2. Потім гнучкий ротор розганяють до сталої експлуатаційної швидкості обертання, яка більша за першу критичну швидкість. Спосіб балансування гнучкого двоопорного ротора пасивними автобалансирами працює наступним чином. Відомо, що гнучкий двоопорний ротор на сталій швидкості обертання можна зрівноважити як жорсткий корегуванням мас у двох площинах корекції. Також відомо, що таке балансування за певних умов можуть забезпечити два пасивні автобалансири будь-якого типу, для чого їх необхідно встановити на ротор по одному у кожній площині корекції співвісно його поздовжній осі. Також відомо, що балансування у вигляді автоматичного зрівноваження гнучкого ротора двома автобалансирами може наставати тільки при обертанні ротора із сталою кутовою швидкістю. Оскільки у запропонованому способі на гнучкий ротор, встановлений на дві опори, співвісно його поздовжній осі встановлюють пасивні автобалансири будь-якого типу у кількості 2-х штук, гнучкий ротор розганяють до сталої експлуатаційної швидкості обертання, то виконуються необхідні умови, за яких можливо автоматично зрівноважити дисбаланс гнучкого ротора у двох площинах корекції цими пасивними автобалансирами. Оскільки у запропонованому способі стала експлуатаційна швидкість обертання ротора більша за першу критичну швидкість, то ротор поводиться як гнучкий. Відповідно до винаходу пасивні автобалансири розміщують в площинах близьких до опор, тому вони будуть зрівноважувати ротор у двох площинах корекції, що практично співпадають із площинами опор. Відомо, що пасивні автобалансири можуть здійснювати балансування тільки, якщо вони встановленні податливо, тобто якщо вони можуть переміщуватися разом з ротором під дією поперечних щодо ротора сил. Тому у винаході запропоновано опори закріплювати пружно-в'язко. При встановленні ротора на пружно-в'язкі опори у нього з'являються резонансні швидкості обертання, менші за першу критичну швидкість обертання ротора. Відомо, що при перевищенні резонансних швидкостей обертання ротора два пасивні автобалансири автоматично зрівноважують у своїх площинах корекції жорсткий ротор. Отже додатковим позитивним ефектом винаходу буде настання балансування на всьому діапазоні зарезонансних швидкостей обертання ротора, менших за першу критичну швидкість, на яких ротор поводиться як жорсткий. На фіг. 2 зображений гнучкий ротор при обертанні (навколо осі обертання 5) із сталою кутовою швидкістю 1, що більша за найбільшу резонансну кутову швидкість обертання жорсткого ротора на пружно-в'язких (податливих) опорах рmах і дещо менша за першу критичну швидкість кр1 (рmах