Стабилизирование - движение - ротор
Cтраница 1
Стабилизирование движения ротора может быть осуществлено также с помощью подшипников с вкладышами, выполненными из пластического, упруговязкого материала и помещенными на жестком основании. [1]
Рассчитывая демпферы для стабилизирования движений сложных роторов нового типа, необходимо при различных параметрах демпфера определить границы области устойчивости, найти коэффициенты возрастания и затухания колебаний в период запуска машины, рассмотреть демпфированные колебания ротора под действием неуравновешенности и других возмущений. Машины с одной демпферной опорой проще в изготовлении, но рассчитываются сложнее, чем симметричные машины с двумя демпферами, сохраняющие устойчивость в более тяжелых условиях. Объем вычислительной работы значительно сокращается при использовании простых двухопорных роторов: жестких и гибких с одним колесом или с большим числом почти одинаковых колес и с валом почти постоянного сечения. [2]
Рассмотренные выше способы стабилизирования движения роторов посредством статического их нагружения ( гл. Одним из эффективных способов повышения устойчивости движения роторов и других механизмов является демпфирование колебаний при помощи специальных устройств-демпферов. Характерным их свойством является наличие трения, успокаивающего колебания, и упругих элементов, несколько преобразующих колебательную систему и создающих более подходящие условия для рассеяния энергии колебаний. В процессе демпфирования колебаний может быть достигнуто состояние, при котором парализуется сам подвод энергии на колебательные движения от возбудителя колебаний, и тогда расходуемая работающей машиной мощность при подключении демпфера не только не возрастает, но даже уменьшается. В отличие от большинства других способов стабилизирования движения при наличии демпферов может быть сохранена высокая несущая способность простых цилиндрических подшипников скольжения. [3]
 |
Схема несимметричного ротора. [4] |
Заманчиво использовать гироскопические силы для стабилизирования движения роторов, устраняя их цилиндрическую прецессию путем нарушения симметрии системы. Однако это не приводит к желаемым результатам. Чтобы убедиться в этом, рассмотрим осесимметричный ротор ( рис. 54), несимметричный относительно своей середины, вращающийся в неодинаковых цилиндрических подшипниках со сплошной жидкостной смазкой. [5]
Применение демпфера, подобно другим способам стабилизирования движения роторов, влечет за собой некоторое усложнение конструкции турбомашин и ее расчетов. [6]
Рассмотренные простейшие задачи выявляют большую эффективность внешнего трения в отношении стабилизирования движения роторов с подшипниками скольжения. Вместе с тем оказывается, что различные конструкции роторов обладают существенно отличающимися особенностями, что заставляет внимательно относиться к подбору параметров демпфера и к его отладке. Наиболее общей чертой рассмотренных задач о колебаниях роторов с подшипниками скольжения является го, что устойчивое состояние ротора достигается при повышенных скоростях вращения и сохраняется при больших амплитудах колебаний. [7]
Если естественная в машине статическая нагрузка подшипников невелика, то с целью стабилизирования движения роторов ее можно повысить искусственно. Иначе устойчивость достигается изменением подшипникового зазора Но, размеров подшипника L и R и вязкости смазки. При этом следует различать два режима: характерный для быстроходных турбомашин режим работы при малых статических эксцентрицитетах и режим работы при больших эксцентрицитетах. В первом случае устойчивость движения повышается при увеличении нагрузки G и уменьшении зазора Я0, тогда как остальные параметры оказывают слабое влияние. Во втором случае движение ротора становится более устойчивым при увеличении зазора Н0 и нагрузки G или при уменьшении вязкости смазки ц, и размеров подшипника L и R. Инерционное воздействие смазки незначительно повышает устойчивость нагруженных роторов, а переход к турбулентному режиму течения смазки, по-видимому, немного снижает их устойчивость. [8]
Здесь на основании уравнения Рейнольдса находят силы, действующие в подшипнике на цапфу колеблющегося ротора, анализируют устойчивость его движения и определяют оптимальные параметры демпферов для стабилизирования движения роторов. [9]
Для тяжелых, дорогих турбомашин некоторое усложнение конструкции демпфера не играет существенной роли, если этим достигается его большее совершенство, его большая эффективность в отношении стабилизирования движения ротора. Для турбомашин с переменным числом оборотов или иными существенно изменяющимися условиями работы могут быть построены демпферы с автоматически регулируемой величиной вязкого сопротивления. Это достигается изменением длины вязкого слоя Lc посредством выдвижных втулок или же изменением толщины слоя Нс установкой проставок из чувствительных к изменению температуры пластмассовых втулок. Для этой же цели может специально изменяться или, наоборот, поддерживаться постоянная температура, а вместе с ней и вязкость демпферной жидкости. [10]
Однако при малом вязком сопротивлении, когда q C йу, область устойчивости весьма расширяется и распространяется на большие значения угловой скорости. Таким образом, для маловязкой смазки не обладающие осевой симметрией гидростатические опоры весьма выгодны в отношении стабилизирования движения роторов. [11]
Действительно, можно предполагать, что вследствие колебаний ротора минимальная толщина смазочного слоя Нт хотя и уменьшится, но все же останется большей, чем в других случаях. Однако такое простое предположение, хотя и справедливо для некоторых режимов вынужденных колебаний ( см. гл. Если для стабилизирования движения ротора используется статическая нагрузка, то при этом согласно соотношениям ( 28) гл. III необходим либо малый зазор Но / / о, так что Яо Н0н, либо большой статический эксцентрицитет % о - В последнем случае для стабилизирования движения может потребоваться значительное увеличение зазора Я0 сверх значения Н н или уменьшение размеров подшипника L, R и вязкости смазки i. При этом улучшение динамического состояния подшипникового узла в рабочем режиме сопровождается некоторым ухудшением его работы при запуске машины. [12]
Очень сложен анализ значительных колебаний нагруженных роторов с амплитудой, сопоставимой со статическим смещением цапфы или большей его. По своим свойствам эти колебания приближаются к описанным выше колебаниям ненагруженных роторов и менее устойчивы, чем малые колебания н-агруженных роторов. В промышленных турбомашинах нередко наблюдается спокойная работа роторов вплоть до значительного случайного толчка ( кратковременного возмущения), вызывающего автоколебания. Поэтому стабилизирование движения роторов статической нагрузкой не является надежным в отличие от демпферов. Кроме того, специальное повышение статической нагрузки обусловливает увеличение потерь энергии на трение в отличие от демпферов, где наибольшая устойчивость системы достигается при минимальном расходе энергии в процессе колебаний. [13]
Применение демпфера, подобно другим способам стабилизирования движения роторов, влечет за собой некоторое усложнение конструкции турбомашин и ее расчетов. По сравнению с другими средствами стабилизирования движения роторов демпферы выгодно отличаются способностью подавлять весьма различные возбуждающие колебания силы при высоких скоростях вращения и потому являются вполне конкурентоспособными конструктивными узлами машин. [14]
Наряду с этими устойчивыми колебаниями характеристическое уравнение ( 69) определяет колебания ротора, зависящие от угловой скорости его вращения. По мере возрастания угловой скорости вращения ротора первоначальное неустойчивое его состояние становится устойчивым и остается таким, если внутреннее трение в податливых деталях корпуса достаточно велико. В более обычном случае малого внутреннего трения по мере увеличения скорости вращения ротора он последовательно проходит чередующиеся области неустойчивого и устойчивого состояния. При этом коэффициенты возрастания и затухания колебаний имеют тенденцию уменьшаться с ростом угловой скорости вращения ротора. Вследствие этого небольшие изменения формы подшипника, несколько уменьшающие возбуждающее действие смазочного слоя, оказываются достаточными для стабилизирования движения ротора. В общем же упругая податливость корпуса может приводить к заметному изменению границ областей устойчивости и к разделению этих колебаний на более узкие и многочисленные участки. Вследствие этого несколько усложняются расчет и виброотладка роторов. [15]
Страницы: 1