Дефекты шеек ротора и подшипников

Результат низкого качества изготовления или низкого уровня технологичности изготовления , износа шеек при длительной работе с дефектными подшипниками – ЭЛЛИПТИЧНОСТЬ (ОВАЛЬНОСТЬ) ШЕЕК

Дефекты подшипников скольжения разделяются, прежде всего, по состоянию баббитовой заливки. Характерными повреждениями являются увеличенный или неравномерный износ заливки, выкрашивание или отслаивание ее, выплавление заливки.

Основной вид выхода из строя подшипников качения – усталостное выкрашивание.

Неконсервативные силы

1. силы масляного возбуждения– силы масляного слоя в опорных подшипниках скольжения;

2. переменные по окружности усилия на рабочих лопатках, вызываемые неравномерностью протечек рабочего тела по окружности в периферийных уплотнениях, – венцовые силы;

3. неравномерное распределение давлений по окружности бандажа рабочих лопаток, вызываемое нарушением осесимметричного течения газа через уплотнения ступени, – надбандажные силы;

4. неравномерное распределение давления по окружности вала в лабиринтных уплотнениях, вызываемое также нарушением осесимметричности течения газа через уплотнения, – лабиринтные силы

Внезапные динамические воздействия на ротор

К основным внезапным динамическим воздействиям на ротор или валопровод относятся:

а) внезапная разбалансировка ротора при поломке и обрыве рабочих лопаток;

б) короткое замыкание в цепи электрического генератора или несинфазное его включение;

в) сейсмическое воздействие на агрегат.

Связь составляющих вибрации и ее источников

Оборотная вибрация:

неуравновешенность, дефекты соединения, внезапные динамические воздействия

Высокочастотная вибрация:

неравножесткость сечения, овальность шеек ротора, специфичность конструкции, нарушения в работе узлов

Низкочастотная вибрация:

неконсервативные силы

Низкочастотная вибрация (масляная)

Коэффициент нагруженности подшипника

Влияние факторов:

1. Частота вращения увеличивает вероятность срыва в НЧВ

2. Рост температуры масла уменьшает вероятность потери устойчивости

3. Рост давления уменьшает потерю устойчивости (вес ротора, нагруженность опор, расцентровки)

Меры защиты:

Использование подшипников с лимонной расточкой, сегментных подшипников, с двухклиновой подачей масла

Неуравновешенность

Неуравновешенный ротор на жестких опорах, расположенный вертикально.

Прогиб исследованного вала подчиняется закону прогиба колеблющейся балки с одной степенью свободы

до значения частоты вращения, при котором достигается явление резонанса, прогиб вала совпадает с направлением действия центробежной силы, вызванной наличием эксцентриситета, то при частотах вращения выше этого значения частоты прогиб направлен в сторону, противоположную эксцентриситету

Явление самоцентрирования, означает, что на достаточном удалении от резонансной частоты вращения вал стремится вращаться не вокруг своей оси, а вокруг центра масс.

Жесткий и гибкий ротор

Частота вращения вала, при которой наблюдается наибольший его прогиб, называется критической частотой вращения.

Ротор, рабочая частота вращения которого выше критической частоты вращения, называется гибким ротором; в противоположном случае ротор называется жестким.

ротор можно считать жестким, если во всем возможном диапазоне его частот вращения упругими прогибами ротора можно пренебречь,

Прецессионное движение

Прецессионным движением называется движение упругой линии вала, которое, в общем случае, является независимым и может вовсе не совпадать с движением вращения. Если направление вращения упругой линии совпадает с направлением вращения вала, то такая прецессия называется прямой. Если направления вращения противоположны – обратной прецессией.

Если угловая скорость вращения упругой линии вала совпадает с угловой скоростью вращения самого вала не только по направлению, но и по величине, то такое движение называется прямой синхронной прецессией (направление прогиба и действующей силы совпадают).

Обратная синхронная прецессия - плоскость упругой линии вращается в направлении, противоположном вращению вала, но с такой же угловой скоростью.

Влияние жесткости опор

критическая частота вращения вала на податливых опорах ниже собственной частоты вала на жестких опорах и поправка зависит от соотношения жесткостей вала и опор

Отстройка от резонансов возможна путем изменения:

- жесткости опор;

– жесткости вала.

Если же жесткость опор несколько выше жесткости ротора, то ужесточение опор не приведет к существенному повышению собственной частоты системы ротор - опоры

Зависимость отношения собственной частоты вала на податливых опорах к собственной частоте вала на жестких опорах от отношения жесткостей опор и вала

Анизотропия опор

Амплитудно-частотная зависимость для одномассового ротора на анизотропных опорах: I, III – зоны прямых прецессий; II – зона обратной прецессии

Демпфирование

Возникают силы трения между валом и внешней средой, а также силы трения в опорах. Эти силы характеризуют внешнее демпфирование колебаний вала. Величина демпфирующих сил будет зависеть от абсолютных перемещений или скоростей точек самого вала.

Траектория движения

Прогиб вала

Максимумы коэффициента динамичности с ростом демпфирования достигаются при значениях , несколько меньших единицы, что есть результат снижения собственной частоты системы под воздействием трения. Максимальные значения прогиба вращающегося вала смещаются в сторону значений, несколько больших единицы.

При наличии демпфирования направление прогиба вала в общем случае не совпадает с направлением центробежной силы от дисбаланса.

γ - угол между направлением действия силы и прогибом вала.

С учетом демпфирования, критическая частота вращения вала, под которой понимается частота, соответствующая максимальному прогибу вала, не совпадает с частотой собственных колебаний и смещается относительно собственной частоты в сторону более высоких частот вращения.

Гироскопический эффект

отклонение центра вала сопровождается поворотом сечения диска, происходит одновременно и прецессия центра вала, и угловая прецессия диска.

Гироскопический момент при прямой синхронной прецессии препятствует прогибу ротора, и следовательно, критическая частота ротора повышается.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: