Спосіб зниження вібрацій підшипникових вузлів двохопорних роторів шахтних радіальних вентиляторів головного провітрювання

Спосіб зниження вібрацій підшипникових вузлів двохопорних роторів шахтних радіальних вентиляторів головного провітрювання, в якому робоче колесо розташовано між підшипниковими опорами ротора вентилятора, опори встановлені на залізобетонному фундаменті, до якого вони 3 єю завода-виробника. В результаті багаторічних експертно-технічних обстежень радіальних вентиляторів (понад 20 років) з метою визначення можливості їх подальшої експлуатації була встановлена тенденція підвищення рівнів вібрації підшипникових опор радіальних вентиляторів, що перевищують граничні значення, встановлені вимогами діючого стандарту [3], при збільшенні термінів їх експлуатації зверху нормативних. У зв'язку з таким перевищенням рівнів вібрації підшипникових опор роторів радіальних вентиляторів по відношенню до нормативних, збільшилася кількість аварій, пов'язаних з руйнуванням підшипників, валів і подальшими аварійними обставинами при експлуатації всього вентиляційного комплексу шахти, що приводять до зупинки вентиляторів, виводу робітників з шахти і зупинкою технологічного процесу видобутку вугілля. Вібрації підшипників мають гармонійний характер з частотою обертання ротора вентилятора, наприклад, у напрямі максимальних коливань - (горизонтально-поперечних) величини амплітуд цих коливань досягають величин 0,5 мм і більш при нормі 0,03 мм. Практичними експериментальними дослідженнями амплітуд вібрацій підшипникових вузлів роторів радіальних вентиляторів з двоопорним розташуванням підшипників на валу встановлено, що найбільш віброактивною є крайня підшипникова опора для двохопорного ротора. Численні приклади експлуатації двохопорних роторів радіальних вентиляторів підтверджують тенденцію, що крайні підшипникові опори опиняються в режимі, який близький до резонансного. Пояснити можна це тим чинником, що крайні підшипникові опори ротора вентилятора встановлені на кінці масивного залізобетонного фундаменту, а ця його ділянка ослаблена нішами для розміщення анкерних болтів, і при тривалій експлуатації установки вентилятора ця ділянка фундаменту має знакозмінні навантаження від дій відцентрових сил неврівноваженості ротора вентилятора. У результаті цього відбувається повільне порушення суцільності масиву бетону фундаменту, його деградація, зменшуються приведена до підшипникової опори маса і жорсткість фундаменту. Всі ці чинники сприяють втягуванню даної ділянки фундаменту в резонансний режим, що приводить до підвищення вібрації і створення аварійної ситуації вентилятора і установки вентилятора. Динамічне балансування роторів вентиляторів на шахті частково усуває величини вібрацій, але вони виникають і при подальшій експлуатації вентиляторів [4]. Розглянуті вище аргументи підтверджені результатами з вимірювання амплітуди горизонтальних коливань зовнішньої підшипникової опори вентилятора ВРЦД-4,5 в режимі вибігу його ротора. Експеримент проведений на західному вентиляційному стовбурі шахти "Трудівська" Донецької вугільної енергетичної компанії (ДУЕК). За наслідками проведених вимірювань була визначена амплітудно-частотна характеристика коливального процесу цієї опори ротора, характер якої підтверджує припущення про роботу цієї опори поблизу резонансу. Одним з можливих способів зниження величин вібрації двоопорних вентиляторів радіа 67008 4 льного типу є застосування динамічних гасителів коливань [1]. Проте, з такого великого наукового об'єму досліджень зі зниження вібрації підшипників неможливе застосування їх для зниження вібрації шахтних радіальних вентиляторів, оскільки конструктивно, наприклад, "Динамічні гасителі коливань" не передбачені при виготовленні ротора і вентилятора головного провітрювання заводомвиробником, що суперечить Правилам безпеки у вугільних шахтах [5]. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу зниження величини вібрації підшипникових вузлів двохопорних роторів шахтних радіальних вентиляторів головного провітрювання. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб зниження вібрацій підшипникових вузлів двохопорних роторів шахтних радіальних вентиляторів головного провітрювання, у якому робоче колесо розташовано між підшипниковими опорами ротора вентилятора, опори встановлені на масивному залізобетонному фундаменті, до якого вони кріпляться анкерними болтами, згідно з корисною моделлю підшипникові опори роторів вентиляторів і електродвигунів встановлюють на основну металеву раму, на горизонтальну поверхню, при цьому рама виконана таким чином, що її горизонтальна поверхня сполучена з підшипниковими опорами електродвигуна вентилятора, а відношення величин критичних частот обертання до робочих частот обертання знаходиться в межах nk/nроб=1,2/1,5, при цьому зовнішній підшипник двохопорного ротора вентилятора, встановлений на горизонтальній площині додаткової металевої рами, яка розташована в одній площині з основною рамою, основна рама і додаткова встановлені на залізобетонні фундаменти будівельної частини вентилятора. На кресленні представлена схема радіального агрегату вентилятора, де 1 і 2 - асинхронний і синхронний електродвигуни, 3 - зубчаста муфта, 4 радіальний підшипник, 5 - ліва вхідна коробка, 6 лівий осьовий направляючий апарат, 7 - головний вал, 8 - робоче колесо, 9 - спіральний корпус, 10 правий направляючий апарат, 11 - права вхідна коробка, 12 - радіально-опірний підшипник, 13 додаткова рама під підшипник, 14 - анкерні болти, 15 - основна рама. Запропонований спосіб зниження вібрацій підшипникових вузлів двохопорних роторів шахтних радіальних вентиляторів головного провітрювання виконують наступним чином: перед монтажними і налагоджувальними роботами з електродвигунами 1 і 2 ротор вентилятора встановлюють на горизонтальну площину основної металевої рами до вхідної коробки 5 перед спіральним корпусом вентилятора 9. Друга частина додаткової металевої рами 13 вмонтовують на площину залізобетонного фундаменту, причому поверхня рами, на яку вмонтовують підшипникову опору 12, розташована на горизонтальній площині додаткової металевої рами, розташованої після вхідної коробки 11 вентилятора. Після монтажу підшипників електродвигуна і ротора вентилятора і закріплення їх 5 фундаментними болтами досягаються однакові динамічні навантаження на підшипникові опори при робочому режимі вентилятора на шахтну мережу і відповідно пониження величин вібрацій на підшипникових опорах вентиляторів. На кресленні представлена схема радіального вентиляторного агрегату, де показаний розгінний електродвигун 1 потужного шахтного вентилятора, який запускається перед запуском основного приводного електродвигуна 2 і розганяє його до підсинхронної частоти обертання. Надалі через зубчасту муфту 3 маховий момент передається до ротора вентилятора, який досягає синхронної частоти обертання робочого колеса вентилятора. Підшипники 4 і 12 ротора вентилятора розташовані на металевих рамах 13 і 15 на одному горизонтальному рівні, причому ці металеві рами мають горизонтальну поверхню і розташовані на загальному залізобетонному фундаменті, до якого вони прикріплені анкерними болтами 14. Вхідні коробки 5 і 11 направляють повітря до робочого колеса вентилятора від шахтного стовбура, що підводить в канал шахтне повітря до вентиляторної установки, а далі повітряний потік надходить в робоче колесо 8 через осьові напрямні апарати 6 і 10. Залізобетонний фундамент має монолітний корпус і виготовляється за проектом будівельного інституту по нормах і правилах будівельних конструкцій, починаючи від місць установки і монтажу підшипників електродвигунів і ротора вентилятора. Металева основна рама виготовляється за зовнішнім розміром периметра горизонтальної площини залізобетонного фундаменту до вхідної коробки 5 вентилятора. Другу додаткову раму, на якій вмонтовують зовнішній підшипник в одній горизонтальній площині з основною рамою, встановлюють на зовнішній частині залізобетонного фундаменту. Така технологія дозволяє встановлювати підшипники електродвигунів і ротора вентилятора на одній горизонтальній площині основної і додаткової рам, що знижує величини вібропереміщень підшипників роторів вентиляторів. Технологія установки горизонтальності додаткової металевої рами є нескладною, оскільки є горизонтальна поверхня основної частини рами, по відношенню до якої виставляється додаткова рама під зовнішній підшипник. Запропонована корисна модель усуває труднощі з установки на бетонні частини металевих 67008 6 плит, які сприймають навантаження від підшипників електродвигунів, роторів вентиляторів після фіксації останніх за допомогою анкерних болтів. Рівномірне затягування анкерних болтів через металеві плити і фундаментні отвори є складною технічною задачею. Велика кількість болтів (понад 10) і їх нерівномірне по навантаженню затягування є причиною виникнення додаткових вібраційних навантажень на підшипники електродвигунів і роторів вентиляторів, які можуть викликати підвищення показників вібропереміщень підшипників роторів вентиляторів, що регламентуються діючим стандартом "Вентилятори шахтні головного провітрювання". Технічні умови. Запропоновану корисну модель застосовують для провітрювання вугільних шахт, що дозволяє вирішити важливу науково-технічну задачу по підвищенню надійності і безпеки експлуатації шахтних радіальних вентиляторів, установок вентиляторів і всього вентиляційного комплексу вугільних шахт, підвищує безпеку праці гірників і обслуговуючого персоналу. Установка металевих рам на фундаментні підстави істотно спрощує монтаж електродвигунів, роторів вентиляторів і знижує ступінь ризику при підвищенні вібраційних показників вібропереміщень підшипників роторів або доведення їх до нормативних показників. Джерела інформації: 1. Пристром В.А., Трибухин В.А., Рубан В.Ф., Волчек А.А. Исследование возможности снижения вибраций вентиляторов главного проветривания с помощью динамических гасителей колебаний. Проблеми експлуатації обладнання шахтних стаціонарних установок. Збірник наукових праць. Донецьк: ВАТ "НДІГМ імені М.М. Федорова", 2002. - Вип. 95, с. 196…215. 2. Ковалевская В.П., Бабак Г.А., Пак В.В. Шахтные центробежные вентиляторы. М.: Недра, 1976.-320 с. 3. Вентиляторы шахтные главного проветривания. Технические условия. Стандарт 1100489,33 с. 4. Шахтные вентиляторные установки главного проветривания: Справочник. Бабак Г.А. и др., М.: Недра, 1982.-296 с. 5. Правила безопасности в угольных шахтах. НПАОП 10.0-1.01-10. Харьков: Форт, 2010.-256 с. 7 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 67008 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601