Балансировка ротора насоса реферат

Обновлено: 28.06.2024

Специфика работы магистрального газонефтепровода состоит в том, что перекачивающие агрегаты и установки (насосы и компрессоры) работают в среднем 350-360 дней в году (из 365 дней), т.е. практически без остановки. В силу этого к перекачивающему оборудованию предъявляются высокие требования по работоспособности без поломок и аварий.

Содержание

Введение 3
1. Организация ремонтных работ оборудования на насосных и компрессорных станциях 4
1.1 Износ оборудования 4
1.2 Планово-предупредительный ремонт и организация ремонтных работ 4
1.3 Методы проверки оборудования и деталей 6
1.4 Организация ремонта и составление графиков ремонта оборудования 8
2. Ремонт и монтаж центробежных насосов 9
2.1 Виды ремонтов 9
2.2. Ремонт и восстановление основных деталей оборудования насосных станций 12
2.3 Монтаж центробежных насосов 15
3. Охрана труда и техника безопасности 19
Заключение 22
Литература 23

Работа состоит из 1 файл

реферат по монтажу.doc

- продолжительность работы между двумя ремонтами должна соответствовать установленным нормам;

- длительность каждого ремонта должна быть строго ограниченной;

- при длительном ремонте вводить в эксплуатацию резервное оборудование, чтобы число действующих агрегатов не уменьшалось.

Число отработанных часов в году для всех агрегатов должно быть примерно одинаковым, для чего при составлении графика ремонта и плана эксплуатации предусматривают поочередное пребывание всего оборудования как в работе, так и в резерве.

Вспомогательное оборудование, технологически связанное с основным, обычно ремонтируют одновременно с основным, чтобы сократить общий срок простоя.

Для правильной организации ремонта оборудования и качественного выполнения ремонтных работ за короткие сроки необходимо:

- учесть все оборудование, которое требует ремонта;

- составить паспорт оборудования с определением технического состояния агрегата, машины;

- организовать систематический учет работы оборудования, расхода запасных частей, материалов, необходимых для эксплуатации и ремонта;

- разработать номенклатуру и количество деталей, узлов оборудования и материалов для оперативного и неприкосновенного запасов;

- создать оперативный и неприкосновенный запасы деталей, узлов оборудования и материалов;

- организовать изготовление запасных частей; организовать контроль за качеством проведения ремонта и правильностью эксплуатации оборудования; организовать ремонтное хозяйство — ремонтные цехи, базы.

План планово-предупредительного ремонта оборудования составляют по ведомости дефектов — основному техническому документу, подробно отражающему все повреждения оборудования и необходимый объем восстановительных работ. На основании ведомости дефектов составляют спецификацию необходимых для капитального ремонта материалов и смету стоимости ремонтных работ.

2. Ремонт и монтаж центробежных насосов

2.1 Виды ремонтов

Плановый осмотр (ревизию) проводят через каждые 200—250 ч работы агрегата. Объем работ, выполняемых при этом, зависит от типа насосов. Обычно при плановых осмотрах выполняют:

1) ревизию подшипников; если шарикоподшипники имеют раковины на беговых дорожках или недопустимый зазор между шариками и обоймами, их следует заменить; нормальный зазор между шариками и обоймами для подшипников диаметром до 50 мм составляет до 0,1 мм и для подшипников диаметром 50—100 мм — до 0,2 мм; подшипники скольжения перезаливают, когда толщина оставшегося слоя баббита составляет 1—1,5 мм;

2) ревизию и промывку картеров подшипников, смену масла, промывку масляных трубопроводов;

3) ревизию и при необходимости смену сальниковой набивки и проверку рабочих поверхностей защитных гильз (втулок);

4) проверку состояния соединительной муфты, прокладку и смену смазки (у зубчатых муфт);

5) промывку и продувку системы трубопроводов, подводящих уплотняющую жидкость, когда сальники насосов имеют жидкостное уплотнение;

6) чистку трубопроводов и камер водяного охлаждения;

7) проверку состояния корпуса насоса путем его осмотра и простукивания;

8) проверку крепления всего агрегата на фундаменте;

9) проверку центровки агрегата.

Текущий ремонт производят через 700—750 ч работы агрегата.

При этом, кроме работ, предусмотренных плановым осмотром, выполняют следующие операции.

Полностью разбирают насос и тщательно осматривают его детали. Обо всех дефектах отмечают в журнале. Проверяют осевой разбег ротора в корпусе. До установки радиально-упорных подшипников осевой разбег составляет 8—10 мм. После их установки и затяжки (то есть фиксации ротора) осевой люфт в пределах 0,1 - 0,2 мм. Зазор между деталями ротора и корпусом насоса должен быть 4—6 мм. Проверяют зазоры в уплотнениях ротора и корпуса насоса. На рис. 1 приведены наиболее широко распространенные конструкции уплотнительных колец центробежных насосов на магистральных трубопроводах.

Рисунок 1. Уплотнительные кольца центробежных насосов:

а — плоские; б — типа угольника;

в — типа однорядного лабиринта; г — типа двухрядного лабиринта

Для плоских уплотнительных колец нормальный радиальный зазор составляет 0,2—0,3 мм. При зазоре больше 0,4 мм уплотняющие кольца следует менять. Для остальных типов уплотнительных колец радиальный зазор зависит от диаметра входного отверстия рабочего колеса и температуры перекачиваемого продукта.

Если величины радиального зазора меньше расчетных, может произойти заедание в уплотнительных кольцах.

Чрезмерное увеличение радиального зазора (более 30% номинальной величины) приводит к недопустимому увеличению коэффициента щелевых утечек и снижению гидравлического к. п. д. насоса.

Если насос имеет подшипники скольжения, проверяют конусность и эллиптичность шеек вала. При эллиптичности или конусности до 0,02 — 0,04 мм шейки валов обтачивают и шлифуют, а при больших значениях эллиптичности производят наплавку, затем обточку и шлифовку.

При текущем ремонте обычно меняют подшипники качения. Возможна также смена защитных втулок или шлифовка их. Вскрывают и промывают масляные фильтры. При необходимости меняют масло в системе смазки.

Текущий ремонт выполняет ремонтный персонал (бригада слесарей-ремонтников в составе четырех-пяти человек) насосной станции. Все затраты но текущему ремонту относят к средствам эксплуатации.

При надлежащей организации текущий ремонт насосного агрегата занимает не более трех дней.

Средний ремонт производят один раз в год. При этом выполняют все работы текущего ремонта, разбирают отдельные узлы и заменяют детали (подшипники, уплотняющие кольца, торцевые уплотнения и др.), проверяют состояние рабочих колес, зазоров разгрузочного устройства и состояние поверхностей деталей разгрузки (у секционных насосов), а также биение ротора с помощью индикатора.

При среднем ремонте выполняют статическую балансировку ротора насоса. Разбирают торцевое уплотнение и замеряют износ трущихся поверхностей. При необходимости перезаливают подшипники скольжения, меняют масло в системе смазки.

Средний ремонт также производится за счет средств эксплуатации.

Капитальный ремонт. Чем качественнее выполняют текущий и средний ремонт, чем выше техническая культура эксплуатации оборудования, тем дольше оно работает без капитального ремонта.

Примерный срок, через который требуется капитальный ремонт центробежных насосов, колеблется в пределах 10 000—25 000 ч. Содержание и объем капитального ремонта устанавливают на основе определения степени износа отдельных деталей. В объем капитального ремонта могут входить следующие работы: полная разборка агрегата, определение дефектов всех деталей, восстановление изношенных деталей до номинальных размеров или замена их новыми, обточка шеек роторов насоса, перезаливка вкладышей подшипников скольжения или замена всех подшипников качения, шлифовка или замена защитных гильз, замена рабочих колес, динамическая балансировка ротора насоса, сборка и обкатка насоса.

Аварийная остановка, если для ее ликвидации требуется полная разборка насоса с заменой отдельных узлов и деталей, относится к капитальному ремонту.

При капитальном ремонте осуществляют также модернизацию оборудования.

Капитальный ремонт выполняют за счет средств, которые специально образуются из ежегодных амортизационных отчислений.

2.2. Ремонт и восстановление основных деталей оборудования насосных станций

Валы. Основными дефектами валов центробежных насосов являются их прогиб, износ шеек, шпоночных канавок и резьбы.

Сущность механической правки заключается в растягивании сжатых волокон металла с вогнутой стороны. Для этого вал устанавливают в центрах токарного станка вогнутостью вверх, а под вал в этом месте подводят деревянную подкладку.

При термомеханическом способе вал нагревают до 500—5500 С, при помощи траверс производят нажим и оставляют в таком состоянии в течение 3—4 ч .

Сильному износу подвержены шейки валов. Если конусность или эллиптичность шеек валов не превышает 0,04 мм, их можно устранить обточкой на токарном станке и последующей шлифовкой.

Исправление шеек валов этим способом применимо до тех пор, пока их размеры не отличаются на 2—3% от номинальных.

Если изменение размеров диаметра шейки превышает 2—3% от первоначального или конусность (эллиптичность) больше 0,04 мм и имеются глубокие царапины, то изношенные участки вала необходимо проточить на глубину повреждений и на эти места наплавить валики.

Чтобы не допустить тепловой деформации (коробления) вала, сварку выполняют по спирали при постоянной скорости вращения вала. При продольном наложении швов окружность делят на четыре части и сварку ведут поочередно через 1800.

Муфты. У зубчатых муфт износу подвержены зубья. При ремонте зубьев устраняют вмятины и заусенцы.

У полуэластичных муфт износу подвержены резиновые кольца на пальцах, которые по мере износа заменяют новыми.

Статическая балансировка ротора. Вибрацию центробежного насоса при работе вызывает статическая и динамическая неуравновешенность ротора.

Рисунок 3. Центробежная заливка подшипников.

1 — планшайба, насаженная на шпиндель токарного станка; 2, 4 — диски для зажима вкладыша; 3 — вкладыш подшипника; 5 — камера для радиального и упорного подшипников; 6 — воронки для заливки баббита.

Рисунок 4. Зазоры между валом и вкладышем подшипника.

Перед сборкой ротора проверяют статическую балансировку (уравновешенность) каждой его детали отдельно на специальных призмах, изготовленных из стали марки Ст. 5 последующей термообработкой и шлифовкой рабочей поверхности. Длину призм принимают такой, чтобы вал мог сделать три-четыре оборота.

Ширину острия призм (ножа) принимают и зависимости от веса балансируемой детали по формуле:

где а — ширина ножа в см;

G — нагрузка на нож в кгс;

d — диаметр вала в месте соприкосновения с ножами в см.

Ножи устанавливают параллельно и строго горизонтально с точностью до 0,2 мм на 1 м.

Для проверки рабочего колеса насоса его насаживают на короткий вал и устанавливают на ножи. Затем легким толчком приводят в движение и дают свободно остановиться. У неотбалансированного колеса центр тяжести всегда расположен ниже оси, и поэтому колесо останавливается тяжелой частью вниз. На противоположной стороне небалансированного рабочего колеса укрепляют груз, который полностью должен уравновесить его. Груз, уравновешивающий рабочее колесо, взвешивают. Для достижения статической балансировки колеса из его тяжелой части удаляют эквивалентное количество металла высверливанием или фрезерованием стенки рабочего колеса на небольшую глубину (ближе к наружной окружности). Толщину рабочего колеса при этом оставляют не менее 3 мм.

Вся операция повторяется сначала, пока не будет достигнута полная балансировка.

Собранный из предварительно, отбалансированных деталей ротор подвергают проверке на биение, установив его в центрах токарного станка. Имеющееся биение устраняют обточкой. Максимальное допустимое биение собранного ротора по рабочим колесам должно быть не более 0,2 мм. Допускаемое же биение защитных втулок вала составляет 0,03 мм, под уплотнительные кольца между рабочими колесами — 0,05 мм.

Динамическую балансировку в условиях перекачивающих станций не производят, ее осуществляют специализированные заводы.

Коленчатый вал. Усиленному износу подвержены шейки коленчатых валов, в результате чего они могут иметь эллипсность или конусность. Эллипсность или конусность замеряют микрометром или индикатором. Коленчатый вал ремонтируют обязательно, если в шейках образовались задиры глубиной более 0,1 мм, эллипсность или конусность по длине шейки более 0,001d + 0,05 mm (d — диаметр шейки вала в мм). Такие дефекты устраняют путем проточки и шлифовки вала. Задиры и царапины устраняют притиркой. При этом допускаемое уменьшение диаметра шейки составляет 0,03d.

Цилиндры и клапаны. Цилиндры поршневых насосов подвержены износу по рабочей поверхности. Задиры и царапины появляются из-за механических примесей в перекачиваемых продуктах.

Эллипсность, конусность и задиры цилиндровых втулок устраняют путем расточки на специальном приспособлении.

Уменьшение толщины стенки цилиндра после расточки не должно составлять более 1/12 ее номинальной толщины.

Размеры цилиндровых втулок после ремонта должны быть такими, чтобы сохранялся нормальный зазор между втулкой и поршнем. Точность обработки зеркала должна быть не ниже 9 класса.

Клапаны и седла при их ремонте можно протачивать на токарном станке, а затем притирать.

Штоки и крейцкопф. Основные виды износа штоков — прогибы, трещины, истирание рабочей поверхности, задиры и царапины на ней. При истирании штоки восстанавливают путем металлизации с последующей шлифовкой. Прогиб штоков исправляют в центрах токарного станка подобно валам центробежного насоса.

У крейцкопфа изнашиваются трущиеся поверхности, срабатываются гнезда под крейцкопфные пальцы и шпоночные канавки в них.

Зазор между крейцкопфом и верхней направляющей регулируют путем установки прокладок между ползуном и крейцкопфом. Этот зазор должен составлять 0,2-0,3 мм. Гнезда под крейцкопфные пальцы исправляют разверткой, а крейцкопфные пальцы заменяют новыми.

Цилиндры газовых турбин. В цилиндрах газовых турбин или осевого компрессора могут быть трещины. Для их устранения устанавливают границы трещины, зачищая и протравливая их 10%-ным раствором азотной кислоты. Затем, чтобы предотвратить распространение трещины при ее подготовке под сварку, сверлят отверстия диаметром 8—12 мм по ее концам. Подготовленную таким образом трещину заваривают электросваркой.

Факультет: ФМА
Группа: ЭМ-82
Выполнил: Терещенко С. В.

Проверил: Комаров А. С.

Новосибирск 2011 г.
Содержание
1. ВВЕДЕНИЕ 3
2.Понятие баланса 4
3. Виды дисбаланса 4
4. Понятие балансировки 5
5.Гибкость ротора 5
6. Виды балансировок 6
7. Особенности балансировки гибких и жестких роторов 6

Известно, что с развитием научно технического прогресса, скорости вращения деталей машин возросли до нескольких десятков а в некоторых условиях сотен тысяч оборотов в минуту. При таких скоростях даже незначительная неуравновешенная масса может привести к выходу из строя и дажеаварии механизма или аппарата. Несбалансированная деталь вызывает вибрацию машины, приводит к износу и уменьшению срока службы. Балансировка уменьшает вибрацию и шум, увеличивает срок службы машины. Постоянное увеличение рабочих скоростей вращения роторов, узлов и механизмов машин, что соответственно влечет за собой повышение требований к качеству их балансировки. Балансировка является неотъемлемойоперацией в производстве или ремонте любых вращающихся узлов и предназначена для снижения вибраций и прочих нагрузок, а также ведет к увеличению производительности, ресурса и надежности всей системы.

Тело, не подверженное действию внешних сил, вращающееся с постоянной угловой скоростью вокруг одной из своих главных центральных осей инерции, находится в состоянии динамическогоравновесия, которое характеризуется равенством нулю суммы всех неуравновешенных сил и суммы всех моментов этих сил.

Дисбалансы, имеющие место до и после балансировки, называют соответственно начальным и остаточным дисбалансами. Наибольший остаточный дисбаланс, приемлемый по нормам балансировки, называется допустимым дисбалансом или соответственно допустимым удельным дисбалансом.

Международная Организация по Стандартизации определяет четыре различных типа дисбаланса.

Статический дисбаланс
Статический дисбаланс возникает, когда основная ось инерции смещена параллельно оси вращения. Такой тип дисбаланса может быть исправлен помещением дополнительной массы напротив центра тяжести в плоскости перпендикулярной к оси вращения Если такой ротор погрузить на две ножевые опоры, тоон остановится тогда, когда "тяжёлая" часть переместится вниз. Таким образом, дисбаланс проявляется и при отсутствии ротации. Применение этого метода очень ограничено из-за низкой точности. Статическая балансировка достаточна только для тел вращающихся с низкой скоростью до 500 об/мин.

Моментный дисбаланс
Дисбаланс при котором основная ось инерции пересекает ось вращения в центре тяжести.
Такойтип дисбаланса возникает, когда два источника дисбаланса помещены с противоположных сторон ротора и угол между ними составляет 180°. В данном случае уже совершенно невозможно применение статического метода обнаружения дисбаланса. Стоит только придать телу имеющему такой тип дисбаланса некоторую угловую скорость и дисбаланс легко обнаруживается и измеряется. Этот тип дисбаланса не может бытьисправлен добавлением или удалением массы в единственном месте. Требуется по крайней мере два таких места. Другими словами моментный дисбаланс нуждается в другой паре для его коррекции.

Квази-статический дисбаланс
Этот дисбаланс при котором основная ось инерции пересекает ось вращения в точке, отличной от центра тяжести. Этот тип дисбаланса представляет собой комбинацию статического дисбаланса имоментного дисбаланса, где угловое положение одного компонента пары совпадает с угловым положением статического дисбаланса. Это частный случай динамического дисбаланса.

Динамический дисбаланс
Это дисбаланс при котором центральная ось инерции перекрещивается с осью вращения. Это наиболее часто встречающийся тип дисбаланса, который может быть исправлен массовой коррекцией.

Прикрепленные файлы: 12 файлов

LITER.DOC

RAZDEL1.DOC

Целью и задачей настоящей работы является изучение процесса статического уравновешивания. Известно, что с развитием научно технического прогресса, скорости вращения деталей машин возросли до нескольких десятков а в некоторых условиях сотен тысяч оборотов в мин. При таких скоростях даже незначительная неуравновешенная масса может привести к выходу из строя и даже аварии механизма или аппарата. Но здесь идет речь уже о динамической балансировке. Как промежуточная стадия динамической балансировки является статическая. Она позволяет выявить явную неуравновешенность ротора. В настоящей работе также целью является повышение точности статической балансировки, и её автоматизация. Это удалось благодаря широким патентным исследованиям. Была разработана оптимальная модель лабораторного стенда для статической балансировки роторов. Здесь нам удалось решить вопрос понижения коэффициента трения в опорах. Оригинальность решения состоит в том, что еще в процессе проектирования была заложена база для дальнейшей модернизации и улучшения работы отдельных узлов стенда. Для универсальности изготовления используются промышленные узлы и детали. Результатом работы должна стать готовая лабораторная установка, на которой можно проводить эксперименты.

Теория балансировочной техники представляет собой комплекс весьма сложных и важных для современного технического прогресса разделов, к которым относятся:

I. Теоретические основы балансировки жестких роторов и станков для их уравновешивания.

II. Теория и средства балансировки гибких роторов.

III. Теория и уравновешивание механизмов.

IV. Теория допустимых дисбалансов роторов.

Как известно, при конструировании каждого ротора должны выполняться два условия. Во-первых, ротор должен представлять собой уравновешенное тело в случае точного его изготовления. Во-вторых, у ротора должны быть предусмотрены плоскости коррекции, в которых он может быть уравновешен после изготовления и при ремонте.

Балансировка вращающихся масс является одним из основных средств уменьшения вибраций и увеличения надежности и долговечности машин и приборов.

Первоначально задача уравновешивания решалась расчетным и экспериментальным путем. Точное инструментальное уравновешивание вращающихся масс оказалось возможным только к концу XIX в. в связи с внедрением высокооборотных паровых турбин. Специально сконструированные для динамического уравновешивания роторов балансировочные станки появились в начале XX в.

Увеличение скоростей вращения и масс роторов вызвало постоянно возрастающую необходимость в увеличении точности уравновешивания и производительности балансировочных станков. Это создало благоприятные условия для расширения фронта работ по усовершенствованию балансировочного оборудования и изысканию новых принципов его работы.

В конце 30-х годов наибольшее распространение нашли станки с маятниковой рамой и различными конструкциями механических и электромеханических измерительных приборов для определения дисбалансов ротора в плоскости коррекции.

Балансировочные станки этого класса позволяют балансировать роторы с высокой точностью. Их используют в настоящее время на таких участках производства, где не требуется большая производительность.

В последующие годы благодаря успехам в области электроники появилась возможность создания чувствительных балансировочных станков с подвижными опорами без использования явления резонанса механической системы. Это позволило сохранить одновременную подвижность обеих опор ротора во время балансировки, применить электрическую схему для устранения взаимного влияния плоскостей коррекции и исключить операцию переустановки ротора в процессе уравновешивания. Соединение этого преимущества с легкостью и удобством отсчета величины и места корректирующих масс на электронных измерителях заметно уменьшило время балансировки роторов. Повышенная производительность таких станков обеспечила им быстрое и широкое распространение в различных отраслях промышленности.

Первое фундаментальное исследование динамики балансировочных станков, произведенное выдающимся русским ученым акад. А. Н. Крыловым, совпадает с распространением балансировочных станков и методов статического и динамического уравновешивания роторов.

Теория балансировочных станков продолжает совершенствоваться и в настоящее время.

Стремление к увеличению скорости вращения роторов в современных машинах и приборах приводит к необходимости увеличения ее до значений, превышающих первую, а иногда вторую и третью критические скорости.

При таких скоростях вращения роторы становятся гибкими, вследствие чего балансировка их в двух плоскостях коррекции оказывается недостаточной. Это объясняется тем, что уравновешивание гибкого ротора в двух плоскостях коррекции может быть выполнено

только для определенной скорости вращения. При любой другой скорости ротор вновь становится неуравновешенным. По этой причине роторы, полностью уравновешенные на балансировочном станке при сравнительно малой скорости, снова получаются неуравновешенными при эксплуатационных скоростях.

В настоящее время гибкие роторы уравновешиваются в трех и большем числе плоскостей коррекции на специальных станках и стендах или непосредственно в собственном корпусе на месте их установки. Специфика уравновешивания гибких роторов была подмечена еще А. Стодолой и разрабатывалась В. Блессом . Однако этой проблеме было уделено достаточное внимание только в середине 50-х годов.

Большое влияние на теорию и практику балансировки гибких роторов оказала работа А. Мильдаля, в которой обоснован принцип независимого уравновешивания каждой гармоники функции распределенного дисбаланса, которое следует производить при вращении ротора на соответствующих критических скоростях.

Теория уравновешивания гибких роторов по собственным формам колебаний была развита в работах советских ученых и др. Эта теория является исходным направлением в практике уравновешивания. Однако ее применение ограничивается сложностью операций. Так, для того чтобы отбалансировать ротор по n формам собственных колебаний, необходимо сделать n+1 запусков турбомашины с распределением вдоль ротора n систем пробных грузов.

Следует указать на развитие и других методов уравновешивания гибких роторов, не требующих знания форм собственных колебаний. Это экспериментально-расчетные методы определения эксцентриситетов по изменению деформации ротора, реакций опор и др.

Использование этих новых методов в настоящее время стало возможным благодаря применению ЭВМ.

Теория уравновешивания гибких роторов применительно к турбогенераторам получила практическое применение на заводе “Электросила”. В авиационной промышленности разработаны и построены виброизмерительные балансировочные стенды с вакуумной камерой, позволяющие производить балансировку гибких роторов турбомашин в условиях, близким к эксплуатационным.

Уравновешивание механизмов имеет в настоящее время весьма большое значение в технике в связи с необходимостью создания более мощных и более производительных поршневых машин и различных механизмов для реализации высокоскоростных технологических процессов в текстильной, обувной, пищевой, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Основы теории уравновешивания механизмов были заложены в работах акад. И. И. Артоболевского и затем успешно развивались в области уравновешивания:

Плоских механизмов;
Пространственных механизмов;
Механизмов с несимметричными звеньями;
Механизмами с переменными массами звеньев;
Механизмов многоцилиндровых машин с одинаковыми и неодинаковыми шатунно-поршневыми группами.

1) Наиболее полно разрешены задачи статического уравновешивания как плоских, так и пространственных механизмов с постоянными массами и с симметричными звеньями. Эти задачи решаются методом приведенных точечных масс или методом векторов главных точек звеньев.

Однако в связи с непрерывным ростом скоростей звеньев снижение уровня вибраций и увеличение производительности механизмов за счет только статического уравновешивания становится невозможным. Поэтому приходится применять на практике методы динамического уравновешивания механизмов. Полное решение этой задачи встречает большие конструктивные трудности. Однако точное уравновешивание в любом плоском механизме с симметричными звеньями и с постоянными массами главного вектора и первой гармоники главного момента системы неуравновешенных сил достигается простыми конструктивными средствами.

Например, для шарнирного четырехзвенного механизма необходимы две корректирующие массы, для кривошипно-ползунного механизма - одна корректирующая масса и т. д. Качество такого уравновешивания плоских механизмов получается весьма хорошим.

2) Уравновешивание пространственных механизмов имеет в настоящее время важное значение для многих отраслей народного хозяйства. Такие механизмы встречаются в самолетах, автомобилях, в приборах различного назначения, а также в сельскохозяйственных текстильных, обувных, пищевых и других машинах. Определение момента неуравновешенных сил и нахождение условий, при которых эти силы будут отсутствовать, представляет несравненно более сложную задачу, чем в случае плоских механизмов, и требует для своего решения специального математического аппарата.

В настоящее время теория пространственных механизмов разработана недостаточно и требует дальнейшего развития.

3) Механизмы с несимметричными звеньями часто встречаются в технике. Уравновешивание их имеет ряд особенностей.

Решение задачи уравновешивания плоских механизмов с несимметричными звеньями впервые было получено в работе методом линейно-независимых векторов, позволяющих находить величину и координаты корректирующих масс. Этот метод является перспективным, но и несколько сложным при уравновешивании многозвенных механизмов. Поэтому методика уравновешивания механизмов с несимметричными звеньями при помощи векторов главных точек звеньев и отрезков механизма, отличающаяся простотой и наглядностью, что позволяет использовать ее для статического и динамического уравновешивания шарнирных механизмов различных классов и порядков.

4) Задача анализа неуравновешенных сил, действующих в многоцилиндровых машинах, и их уравновешивания решена в настоящее время наиболее полно. Но и здесь существует целый комплекс различных задач, требующих дополнительного исследования. Например, практический интерес представляют особенности балансировки коленчатых валов с технологическими втулками или без них; явление стационарного изгиба коленчатого вала, возникающее при некоторых условиях в многоцилиндровых машинах даже в том случае, когда выполнены условия внешнего уравновешивания сил первого, второго и более высоких порядков; требуют разрешения некоторые задачи по уравновешиванию многоцилиндровых машин с неодинаковыми шатунно-поршневыми группами и ряд других задач.

5) Уравновешивание механизмов с переменными массами звеньев представляет интерес для многих отраслей промышленности, сельского хозяйства и транспорта.

Переменную массу могут иметь не только роторы, но и звенья механизмов. Примером ротора с переменной массой является барабан, с которого сматывается или наматывается стальная, текстильная, бумажная или какая-либо другая лента. Примерами механизмов с переменной массой могут служить различные грохоты, качающиеся конвейеры, виброзагрузочные устройства, вагоноопрокидыватели и др.

Точное уравновешивание механизмов с переменными массами достигается противовесами с переменными дисбалансами. На практике часто применяется приближенное уравновешивание таких механизмов простыми противовесами.

В механизмах с переменными массами действуют, как известно, кроме активных, реактивных и кориолисовых сил, еще так называемые вариационные силы, возникающие при нестационарном относительном движении масс в системе, и импульсивные силы, возникающие при отделении или при добавлении масс в кинематической цепи механизма.

Исследованию динамики таких механизмов с переменными массами посвящены работы Артоболевского И. И. , Бессонова А. П. И др.

Важным вопросом, имеющим принципиальное значение для балансировочной техники, является вопрос о нормах точности урановешивания роторов, от которых, как известно, зависят: уровень вибраций машин и приборов; качество технологических процессов; степень вредного вибрационного воздействия на обслуживающий персонал; ресурс подшипников и другие характеристики.

Один только перечень этих фактов показывает, что разработка классов, классов точности балансировки роторов является чрезвычайно важной задачей для всех отраслей народного хозяйства.

Как известно, в наше стране введен ряд стандартов и отраслевых нормалей, в которых регламентированы остаточные дисбалансы ля некоторых категорий роторов. Они учитывают: допустимый уровень вибраций, действующий на человека, силы возникающие в машине от сил упругости, электромагнитных и др., а также первичные ошибки деталей, зависящие от принятой системы допусков и посадок, дисбалансы, возникающие при монтаже и во время эксплуатации машин, и воздействие внешней среды. Учет приведенных выше факторов в конкретных условиях всегда связан с необходимостью проведения исследований.

В настоящее время Комитет Стандартов Совета Министров РФ утвердил Государственный стандарт № 19534-74 “Балансировка тел вращения. Термины” с введением его с 1.1.1975 г.

Надежная и исправная работа вращающихся механизмов зависит от большого числа факторов, таких как: соосность валов агрегата; состояние подшипников, их смазка, посадка на валу и в корпусе; износ корпусов и уплотнений; зазоры в проточной части; выработка сальниковых втулок; радиальный бой и прогиб вала; дисбаланс рабочего колеса и ротора; подвеска трубопроводов; исправность обратных клапанов; состояние рам, фундаментов, анкерных болтов и многое другое. Очень часто упущенный небольшой дефект, как снежный ком тянет за собой другие, а в результате выход оборудования из строя. Только учитывая все факторы, точно своевременно диагностируя их, и соблюдая требования ТУ на ремонт вращающихся механизмов, можно добиться безотказной работы агрегатов, обеспечить заданные рабочие параметры, увеличить межремонтный ресурс, снизить уровень вибрации и шума. Планируется посвятить теме ремонта вращающихся механизмов ряд статей, в которых будут рассмотрены вопросы диагностики, технологии ремонта, модернизации конструкции, требованиям к отремонтированному оборудованию и рационализаторским предложениям по повышению качества и снижению трудоемкости ремонта.

Так в чем же причина такой резкой перемены в поведении агрегата?

Дисбаланс

Попробуем представить себе, что вся масса ротора вместе с рабочим колесом сосредоточена в одной точке - центре масс (центре тяжести), но из-за неточности изготовления и неравномерности плотности материала (особенно для чугунных отливок) эта точка смещена на некоторое расстояние от оси вращения (Рисунок №1). При работе агрегата возникают силы инерции - F, действующие на смещенный центр масс, пропорциональные массе ротора, смещению и квадрату угловой скорости. Они-то и создают переменные нагрузки на опоры R, прогиб ротора и вибрации, приводящие к преждевременному выходу агрегата из строя. Величина равная произведению расстояния от оси до центра масс на массу самого ротора - называется статическим дисбалансом и имеет размерность [г x см].

Статическая балансировка

Задачей статической балансировки является приведение центра масс ротора на ось вращения путем изменения распределения массы.

Наука о балансировке роторов объемна и разнообразна. Существуют способы статической балансировки, динамической балансировки роторов на станках и в собственных подшипниках. Балансируют самые различные ротора от гироскопов и шлифовальных кругов, до роторов турбин и судовых коленчатых валов. Создано множество приспособлений, станков и приборов с применением новейших разработок в области приборостроения и электроники для балансировки разных агрегатов. Что касается агрегатов, работающих в теплоэнергетике, то нормативной документацией по насосам, дымососам и вентиляторам предъявляются требования по статической балансировке рабочих колес и динамической балансировке роторов. Для рабочих колес применима статическая балансировка, т. к. при превышении диаметром колеса его ширины более чем в пять раз, остальные составляющие (моментная и динамическая) малы, и ими можно пренебречь.

Чтобы сбалансировать колесо нужно решить три задачи:

3) уравновесить дисбаланс корректировкой массы рабочего колеса.

Приспособления для статической балансировки

Найти место дисбаланса помогают приспособления для статической балансировки. Их возможно изготовить самостоятельно они просты и недороги. Рассмотрим некоторые конструкции.

Шейки оправки и рабочие поверхности призм должны быть шлифованными для снижения трения. Призмы необходимо зафиксировать на жестком основании.

Если дать колесу возможность свободно перекатываться по ножам, то после остановки центр масс колеса займет положение не совпадающее с нижней точкой, из-за трения качения. При вращении колеса в противоположную сторону, после остановки оно займет другое положение. Среднее положение нижней точки соответствует истинному положению центра масс устройства (Рисунок №3) для статической балансировки. Они не требуют точной горизонтальной установки как ножи и на диски (ролики) можно устанавливать ротора с разными диаметрами цапф. Точность определения центра масс меньше из-за дополнительного трения в подшипниках качения роликов.

Применяются устройства для статической балансировки роторов в собственных подшипниках. Для снижения трения в них, которое определяет точность балансировки, применяют вибрацию основания или вращение наружных колец опорных подшипников в разные стороны.

Самым точным и в то же время сложным устройством статической балансировки являются балансиро вочные весы (Рисунок №4). Конструкция весов для рабочих колес приведена на рисунке. Колесо устанавливают на оправку по оси шарнира, который может качаться в одной плоскости. При повороте колеса вокруг оси, в различных положениях его уравновешивают противовесом, по величине которого находят место и дисбаланс колеса.

Методы балансировки

Величину дисбаланса или количество граммов корректирующей массы определяют следующими способами:

-методом подбора, когда установкой противовеса в точке противоположной центру масс добиваются равновесия колеса в любых положениях;

В качестве пробной массы можно использовать магниты или пластилин.

Метод кругового обхода

Способы устранения дисбаланса

Остаточный дисбаланс

После балансировки рабочего колеса из-за погрешностей измерений и неточности устройств сохраняется смещение центра масс, которое называется остаточным статическим дисбалансом. Для рабочих колес вращающихся механизмов нормативная документация задает допустимый остаточный дисбаланс. Например, для колеса сетевого насоса 1Д1250 - 125 задается остаточный дисбаланс 175 г х см (ТУ 34 - 38 - 20289 - 85).

Сравнение методов балансировки на различных устройствах

Критерием сравнения точности балансировки может служить удельный остаточный дисбаланс. Он равен отношению остаточного дисбаланса к массе ротора (колеса) и измеряется в [мкм]. Удельные остаточные дисбалансы для различных методов статической и динамической балансировки сведены в таблицу №1.

Из всех устройств статической балансировки, весы дают самый точный результат, однако, это устройство самое сложное. Роликовое устройство, хотя и сложнее параллельных призм в изготовлении, но проще в эксплуатации и дает результат не многим хуже.

Основным недостатком статической балансировки является необходимость получения низкого коэффициента трения при больших нагрузках от веса рабочих колес. Повышение точности и эффективности балансировки насосов, дымососов и вентиляторов можно достичь методами динамической балансировки роторов на станках и в собственных подшипниках.

Применение статической балансировки

Точная статическая балансировка - это необходимая, но иногда не достаточная основа надежной и долговечной работы агрегата.

Читайте также: