Автоколебание - ротор
Cтраница 2
Применительно к роторам электрических машин Э. Л. Позняком 1958 - 1960) было показано, что вращающееся магнитное поле может вызвать неустойчивость и последующие автоколебания железного ротора, а также что магнитное поле в электрических машинах, играя роль отрицательной жесткости, снижает критические скорости и вызывает дополнительную неуравновешенность ротора. [16]
Успокоение автоколебаний ротора под действием его неуравновешенности описано в работе [10.] Мы также неоднократно наблюдали некоторое стабилизирующее действие неуравновешенности роторов на их автоколебания. [17]
 |
Конструктивная схема подвесной центрифуги с поршневой выгрузкой осадка. [18] |
В качестве примера осадительной подвесной центрифуги на рис. 44 показана центрифуга фирмы Толхарст ( США), осадительный ротор которой по высоте снабжен кольцевыми перегородками. Перегородки гасят автоколебания ротора центрифуги и делают ее работу более устойчивой. Высота перегородок уменьшается постепенно к верхней части ротора. Суспензия подается в нижнюю часть ротора и, переливаясь через края перегородок, постепенно заполняет все его отсеки. Осветленная жидкость отводится вверху ротора через борт. Выгрузка осуществляется узким скребком, вводимым последовательно в каждый отсек. [19]
Тогда с ростом амплитуды колебаний быстро развивается область разрыва слоя и происходит временное уменьшение несущей его способности, вследствие чего возможен контакт цапфы с подшипником и заедание деталей; кроме того, при больших значениях [ Л смазочный слой весьма легко насыщается воздухом. Относительная неуравновешенность е elhc, по-видимому, мало влияет на автоколебания роторов. [20]
Здесь полускоростные автоколебания ротора могут быть устранены при помощи гидростатических подшипников с тем же радиальным зазором при довольно большом давлении ( около 15 - 20 кгс-см-2) подаваемой газообразной смазки. Однако при использовании таких подшипников на практике не удавалось избежать автоколебаний ротора типа пневмомолот. Устойчивое движение ротора было достигнуто при помощи ленточных демпфирующих подшипников по типу рис. 48 с четырьмя слоями перемежающихся стальных и тефло-новых лент. [21]
 |
Схемы уплотнений по бандажу. [22] |
В ступенях с необандаженными рабочими колесами изменение радиальных зазоров по причинам, вполне аналогичным только что рассмотренным, порождает асимметрию потока и существенные отклонения от средней величины местных удельных утечек пара. При этом, как и в обандаженных рабочих колесах, возникает циркуляционная сила и возможны автоколебания ротора. [23]
Кроме того, уменьшение возбуждающих колебания свойств слоя часто сопровождается попутным снижением его демпфирующих свойств. Из-за этого многоклиновые подшипники с малыми радиальными зазорами и некоторые другие подшипники, хотя сами и не вызывают автоколебаний роторов, но вместе с тем слабо противодействуют возбуждению колебаний потоками рабочей среды в колесах турбомашины. Поэтому подшипники, подходящие для турбокомпрессоров, могут оказаться непригодными для турбин, турбодетандеров, для которых требуются повышенные демпфирующие качества. [24]
Однако это мало сказывалось на автоколебаниях. Временами турбокомпрессор спокойно работал десятки часов и казалось, что он вполне отлажен, но потом без видимых изменений режима снова возникали автоколебания роторов и одна поломка следовала за другой. [25]
В смазочном слое жидкостных и газовых подшипников скольжения при вращении в них цапф роторов, помимо поддерживающих сил, действуют также силы, которые могут возбуждать автоколебания роторов. Такие колебания легче всего возбуждаются у легких быстроходных роторов. Круговая частота этих колебаний у жестких роторов несколько менее половины угловой скорости вращения, а у гибких роторов близка к их собственной частоте. Амплитуда появившихся автоколебаний весьма непостоянна, зависит от характера разрыва смазочного слоя и нередко быстро возрастает, что ведет к задиранию подшипников и иногда даже к аварии роторов. [26]
Значительно более опасны самовозбуждающиеся колебания ( автоколебания) с частотой, асинхронной вращению ротора. Они могут возникать как у гибких, так и у жестких роторов в зависимости от статической нагрузки подшипников. Автоколебания недостаточно устойчивых роторов обычно возникают при запуске машины и, появившись, развиваются или, реже, ослабевают с увеличением угловой скорости вращения ротора. У таких роторов, менее быстроходных, автоколебания появляются в процессе эксплуатации при малозаметных изменениях режима работы через довольно неопределенное время ( минуты, часы и даже дни) после запуска машины. У очень быстроходных турбомашин, в том числе у малых турбодетандеров с частотой вращения свыше 50 000 - 100000 об / мин, автоколебания иногда возникают уже в ранней стадии при угловой скорости вращения, составляющей всего 20 - 30 % ее рабочего значения. По мере увеличения угловой скорости интенсивность автоколебаний несколько раз меняется: они усиливаются, ослабевают, пропадают и возникают вновь. При этом изменяются и вынужденные колебания, но менее сильно. Нередко ослабевание автоколебаний сопровождается некоторым возрастанием вынужденных колебаний, что указывает на стабилизирующее действие последних. При жидкостной смазке подшипников наблюдаются более изменчивые режимы колебаний, по-видимому связанные с изменением форм кавитации смазки. В общем, с повышением угловой скорости вращения устойчивость движения уменьшается, что проявляется в сокращении зон устойчивости работы и в увеличении интенсивности колебаний. [27]
В последних несущая способность смазочного слоя зависит как от скорости вращения цапфы, так и от происходящих или возникающих ее колебаний. При определенных сочетаниях между этими параметрами смазочный слой перестает оказывать противодействие движению цапфы и ее положение становится неустойчивым. Тогда развиваются более или менее значительные автоколебания ротора, которые Могут повести к разрушению смазочного слоя, причем цапфа будет задевать Подшипник или ротор-корпус. Такие явления представляют собой основное препятствие для надежной работы гурбомашин при больших угловых скоростях вращения роторов. [28]
Уравнение ( 2) устанавливает взаимосвязь между ( плоскопараллельным) движением цапфы и действующим на нее гидродинамическим давлением со стороны смазки. Однако выразить эту связь в явном виде и затем найти параметры возмущенного движения цапфы очень трудно из-за сложности определения границ протяженности смазочного слоя при колебаниях цапфы. В многочисленных работах по автоколебаниям роторов [3] пользуются весьма различными часто искусственными гипотезами о границах смазочного слоя или заменяющими их предположениями о силовом воздействии его на цапфы ротора. Соответственно этому получают различные заключения об устойчивости движения роторов. Здесь рассматриваются частные задачи об анализе автоколебаний роторов быстроходных турбомашин, когда удается достаточно достоверно определить границы однородного смазочного слоя. [29]
Между тем известны области, в которых успешно применяются в режиме сухого трения металлические материалы для подшипников. К одной из конструкций, выполненной из такого материала и испытанной авторами работы [62] для высокооборотных роторов турбохолодильника, относится лепестковый подшипник. Его преимущества заключаются в возможности гашения автоколебаний ротора при высоких частотах вращения ( 80000 - 180000 об / мин), когда подшипник работает в режиме газовой смазки. Лепестковый подшипник ( рис. 78) представляет собой корпус, в котором закреплен упругий вкладыш, состоящий из двух пакетов лепестков ( фольга 35 мкм) разной длины. Один из пакетов рабочий, другой центрирующий. При вращении сала лепестки упруго прижимаются к корпусу, образуя слой газовой смазки, поддерживающий ротор в рабочем режиме работы. [30]
Страницы: 1 2 3