Дисбаланс рототора, вала





Дисбаланс

Апрель 15, 2014

Большое распространение в технике получили механизмы I класса I порядка (Iкл. I п.) с одним вращающимся звеном (рис. 1). Неподвижное звено в этих механизмах называется статором, а подвижное – ротором; вращательные кинематические пары - подшипниковыми узлами.

Механизм I класса Iпорядка с вращающимся звеномнеподвижное звено

Рис.I - Механизм I класса Iпорядка с вращающимся звеном: 1 - неподвижное звено (статор); 2 - подвижное звено (ротор); 3 - вращательная кинематическая пара(подшипниковый узел)


К механизмам Iкл. Iп. относятся большинство современных машин двигателей и рабочих машин, в частности, паровые, газовые и водяные турбины, электродвигатели, электрические генераторы ипреобразователи, .гиро моторы, центрифуги, центробежные насосы и компрессоры и др.
Скорости современных роторов непрерывно растут. В связи с увеличением быстроходности машин в настоящее время все большие требования предъявляются к их надежности, долговечности и снижении общего уровня вибраций.
Основной причиной вибрации является неуравновешенность вращающихся деталей и узлов машин и приборов. Надежная и спокойная работа последних в значительной мере также зависят от применяемой конструкции подшипников и режимов их работы.
Понятно о дисбалансе.
Всякий ротор после его изготовления представляет неуравновешенное тело по многим причинам, в частности, из-за неоднородности материала деталей ротора и неточностей при их изготовлении и сборке ротора в целом. Моделью неуравновешенного ротора может служить идеально уравновешенный ротор, к которому прикреплена некоторая неуравновешенная масса (рис. 2). 

Модель неуравновешенного ротора

Рис.2 - Модель неуравновешенного ротора


Во время вращения такого ротора нанего будут действовать неуравновешенная сила:

где ē – эксцентриситет неуравновешенной массы, ω - угловая скорость ротора.
Введем обозначение

Векторная величина D, равная произведению неуравновешенной массы на её эксцентриситет, называется дисбалансом.
Из предыдущих равенств получим:

тсюда следует, что неуравновешенная сила Р отличается от дисбаланса D только скалярным множителем ω.
Модули неуравновешенной силы в Н и дисбаланса в г*см соответственно будут: P = 10-4 ω2D

D = m r

Проектируем силу Р на оси X и Y (рси.2)

Под действие силы Рy возникают вынужденные колебания балки, на которой установлены подшипниковые узлы ротора. Если частота вращения ротора ω совпадает с собственной частотой ωсоб балки вместе с неподвижным ротором, то наступает явление резонанса, при которой амплитуда колебаний балки может значительно увеличиться и вызвать поломку конструкции.
В общей случае на цапфы Аи В неуравновешенного ротора действуют динамические силы РА и РВ, постоянные по величине, но переменные по направлению (векторы этих сил вращаются вместе с ротором), а также статические силы QAи QB постоянные по величине и направлению (рис.3):

Силы, действующие на цапфы ротора

Силы, действующие на цапфы ротора

Рис. 3 – Силы, действующие на цапфы ротора

Таким образом, во время вращения неуравновешенного ротора на его цапфы действуют силы.

RA = PA + QA
RB = PB + QB