Изгибные колебания высокоскоростных роторов ультрацентрифуг с весьма гибкими вертикальными валами, роторных систем и шпинделей текстильных машин Колебания гибких тонких вертикальных роторов с тяжелыми сосредоточенными элементами (М. Ф. Зейтман)

из "Вибрации в технике Справочник Том 3 "

Как уже указывалось, основной причиной вибраций с частотой вращения является неуравновешенность роторов, образующаяся в процессе их изготовления. Однако в ряде случаев большее, если не определяющее значение приобретают неуравновешенности, образующиеся в процессе эксплуатации. К ним прежде всего следует отнести неуравновешенности, связанные с переносом рабочего тела из-за неполного заполнения полостей в различного рода насосах и подобных машинах, электромагнитную неуравновешенность, а также неуравновешенности, образующиеся за счет искривления оси из-за возможной тепловой несимметрии. В последнем случае для многоопорных роторов неуравновешенность при одной и той же искривленности вала будет зависеть от числа опор и их податливости. Для валопроводов и агрегатов одними из основных причин низкочастотных вибраций являются несовершенства в аоединениях и погрешности в расположении опорных устройств. [c.179]
Методы анализа и расчета колебаний сложных систем находятся в стадии разработки. Ниже изложены качественные стороны вопроса о влиянии несовершенств в соединениях иа колебания валопроводов изложен также один из общих методов расчета колебаний сложных систем и приведены результаты расчета колебаний для некоторых характерных систем. [c.179]
Несовершенства в соединениях роторов [1б, 20, 22, 51, бб]. Роторы соединяют в валопроводы, как правило, с помощью муфт двух типов неподвижных и подвижных. [c.179]
Для неподвижных муфт, которые могут быть как жесткие, так и упругие, характерным является отсутствие взаимного проскальзывания между элементами муфт. Типичной неподвижной муфтой является фланцевая муфта, которая состоит из двух полумуфт-фланцев, насаживаемых на концы валов и стягиваемых между собой болтами. Во многих случаях для облегчения сборки на одном из фланцев делают центрирующий выступ, а на другом — соответствующую центрирующую выточку. Сборку фланцевых муфт по центрирующим выступам и выточкам называют иногда принудительным центрированием. [c.179]
Характерное несовершенство изготовления фланцевого соединения заключается в несоосности оси вращения и осей цилиндрических поверхностей выступов и выточек (радиальное биение) и неперпендикулярности оси вращения торцовым поверхностям попумуфт (торцовое биение). Характерное несовершенство сборки заключается в несовпадении осей спариваемых роторов в местах их соединения муфтами — поперечное и угловое смещения осей, причиной которых являются различного рода монтажные неточности. В зависимости от характера соединений полумуфт (с принудительным центрированием или без) изменяется характер влияния несовершенств изготовления и сборки на вибрации валопровода. При этом вследствие малости несовершенств их влияние на вибрации можно рассматривать независимо (табл. 8). [c.179]
При соединении муфтами, имеющими несовершенства изготовления, при их принудительном центрировании ось валопровода изгибается (см. эскиз 5, табл. 8) и при вращении валопровода вращается вместе с ним, что эквивалентно действию распределенной неуравновешенности, приводящей к вибрациям с частотой вращения. [c.179]
ТО непосредственно после сборки ось валопровода не будет деформирована, однако при провороте последний начнет деформироваться с достижением максимума при провороте на 180° по отношению к положению, при котором производилась сборка. Можно показать, что при таком соединении деформированное состояние может быть представлено как наложение деформированных состояний при двух сборках с принудительным центрированием в одной имеются только несовершенства изготовления, а в другой — только несовершенства сборки. При вращении валопровода с таким соединением б изотропных роторах возникнут колебания только с частотой вращения, а в анизотропных роторах — также колебания с двойной частотой вращения. [c.180]
Для подвижных муфт именно проскальзывание между элементами муфт является характерным свойством, обеспечивающим компенсацию различного рода неточностей, возникающих при изготовлении и сборке роторов. Другое характерное свойство подвижных муфт состоит в том, что они при своей нормальной работе не передают изгибающих моментов. Однако подвижные муфты, существенно уменьшающие вибрации одного происхождения, сами вследствие определенных несовершенств могут стать причиной вибраций. [c.180]
Вследствие неизбежных несовершенств изготовления, а также неодинаковости зноса пальцев и гнезд, действующие на пальцы силы в общем случае различны. Это приведет к возникновению в каждой полумуфте некоторых поперечных сил ЛЯ, равных по величине и противоположных по направлению. Эти вращающиеся вместе с ротором силы ЛР будут деформировать роторы, что приведет к возникновению вибраций с частотой вращения. Вследствие того, что величина сил ДР помимо степени несовершенств в полумуфтах зависит также от величины крутящего момента, возникающие при этом вибрации зависят от величины передаваемой мощности. При этом ларактерно то, что от вращающейся силы ЛР каждый из спариваемых роторов деформируется отдельно как система с консолью, но их колебания, вызываемые вращением деформированных роторов, будут уже совместными. [c.181]
Для систем с большим демпфированием истинные критические скорости достоверно могут определяться как скорости вращения, при которых амплитуды вынужденных колебаний достигают максимальных значений. [c.182]
При решении линейных задач динамики для сложных роторных систем можно использовать различные методы — методы динамических податливостей или жесткостей, метод разложения по формам собственных колебаний, метод интегральных уравнений и др. [3, 14, 19, 23, 32, 70, 73]. Ниже изложены основные идеи метода, являющегося развитием метода начальных параметров и позволяющего с единых позиций рассматривать различные задачи о свободных и вынужденных колебаниях роторов при учете разнообразных конструктивных факторов и внешних нагрузок [46]. [c.182]
Остальные составляющие вектора а согласно (109) совпадают с составляющими векторами по (107). [c.182]
Некруглость цапф подшипников скольжения или кинематическое возбуждение в подшипниках качения также могут быть введены в вектор нагрузки q. [c.183]
Нормальные решения находят при расчете по формулам (110) или (111) при q = О и при соответствующем каждому нормальному решению единичном начальном векторе ао-Частное решение находят также при расчете по формулам (110) или (111) при q О, но при нулевом начальном векторе ад. [c.184]
Уравнение (155) решают обычно методом проб. Затем для каждого Й/ с помощью зависимостей (110) или (111) находят соответствующую форму колебаний с точностью до постоянной, как это всегда имеет место при решении подобных задач. [c.184]
В задачах параметрической устойчивости параметры А, и if совпадают и равны скорости вращения, т. е. Я, = ijj = со. [c.184]
Критические скорости (собственные частоты), определенные с учетом упругости и массы опор в предположении абсолютной жесткости п = 2870 об/мин щ = 4270 об/мин. [c.185]
Формы колебаний при Пг и показаны на рис. 47. [c.185]
Расчеты показали, что максимумы вынужденных колебаний от неуравновешенности имеют место при следующих скоростях (основные критические скорости, об/мин) rti = 1250 2 = 2350 ц = 3450 щ = 4550 п,5 = 6100 (nj, = 950 -т--Ь 1200 23 = 2500). Эти скорости близки к собственным частотам для усредненных роторов, т. е. роторов со средними значениями изгибных жесткостей на бочке ротора. Эксперименты показали, что первые две критические скорости и зэ близки к расчетным. [c.186]
Расчеты показали, а эксперименты это подтвердили, что в диапазоне рабочих скоростей вращения отсутствуют зоны неустойчивости, обусловленные двоякой жесткостью ротора, что объясняется влиянием значительных сил демпфирования в подшипниках скольжения. [c.186]

Вернуться к основной статье

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...