3.2 Неуравновешенность ротора.
Это главная причина поперечных колебаний. Неуравновешеннсть обу-словлена несовпадением центра масс в поперечных сечениях валопровода с геометрическим центром сечений.
Под действием собственного веса невращающийся ротор прогибается так, что его упругая линия лежит в вертикальной плоскости. Если ротор идеально уравновешен, то при вращении ротоа плоскость упругой линии остаётся практически прежней. Такая форма движения может быть названа идеальной: колебания отсутствуют, прогибы постоянны во времени, реак-ции пор также постоянны.
В случае неуравновешенного ротора смещение центра масс в данном сечении по отношению к центру сечения обозначим е – эксцентриситет в сечении. При вращении неуравновешенного ротора возникает поперечная центробежная сила, пропорциональная величине е. Эта сила и является основной причиной поперечных колебаний неуравновешенного ротора. Практически ротор не может быть выполнен идеально уравновешенным. Причинами первичной неуравновешенности являются неизбежные техно-логические отклонения и конструктивные особенности ротора, нарушаю-щие его осевую симметрию.
Неуравновешенность ротора разделяют на статическую и динамичес-кую. Под статической неуравновешенностью понимается такая, при кото-рой центр тяжести ротора не совпадает с геометрической осью, а главная ось инерции, проходящая через центр тяжести, эквидистантно смещена на величину эксцентриситета е (см. рис. 3.2, а).
Рис. 3.2 Схемы неуравновешенностей ротора: а – статической;
б – чисто динамической; в – общей динамической; 1 – геометрическая ось
вала; 2 – главная ось инерции.
При
вращении ротора возникает центробежная
сила неуравновешен-ной массы
.
Каждая из опор ротора испытывает
дополни-тельную реакцию
.
Неуравновешенность вида mе
может быть обнаружена и устранена
статической балансировкой. Статическая
балансировка означает компенсацию
равнодействующей неурвновешен-ности
в одной плоскости, перпендикулярной
оси.
Под
чисто динамической
неуравновешенностью
понимается такая, при которой все
неуравновешенные массы ротора приводятся
к двум массам, лежащим в одной плоскости,
но по разные стороны геометрической
оси и на таких радиальных расстояниях,
что центр тяжести S всего тела будет
находиться на геометрической оси (см.
рис. 3.2, б). Таким образом, при чисто
динамической неуравновешенности
геометрическая ось пересекает
(расположенную наклонно к ней) главную
ось инерции в центре тяжести S. В этом
случае ротор будет статически
отбалансирован, так как его центр тяжести
на оси вращения, но при вращении образуются
возмущающие мо-менты центробежных сил,
которые воздействуют на подшипники и
вызы-вают вибрацию. Момент этой пары
сил
.
Отсюда следует, что динамическая
неуравновешенность может быть обнаружена
только при вращении ротора. При общей
динамической неуравновешенности мас-сы
ротора приводятся к двум массам, лежащих
в разных осевых сечениях, в этом случае
ось инерции проходит наклонно оси вала,
но не пересекает её (см. рис. 3.2, в).
Отбалансировать – это значит расположить массу ротора таким обра-зом, чтобы геометрическая и главная ось инерции совпали. Балансировку роторов выполняют на специальных балансировочных стендах на заводе. Она сводится к подбору величин добавочных грузов и мест их расположе-ния на роторе. Грузы закрепляют на роторе, компенсируя первоначальную неуравновешенность. Для установки балансировочных грузов на первом
и последнем дисках, а также на цилиндрических поверхностях выполняют-ся кольцевые канавки в форме «ласточкиного хвоста».
Динамическая балансировка роторов отдельных цилиндров турбин на ЛМЗ и ХТГЗ производится в вакуумных камерах во всём диапазоне рабо-чих скоростей.