146908 (Балансировка роторной системы)

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Южно – Уральский государственный университет

Кафедра « Автомобильный транспорт »

Курсовая работа

по дисциплине «Вибродиагностика»

на тему «Балансировка роторной системы»

Выполнил: студент группы АТ – 551

Проверил: Иванов Д.Ю.

Челябинск

2008

Аннотация

Курсовая работа по курсу: Вибродиагностика. – Челябинск: ЮУрГУ, АТ, 2008. – 14 с. 3 рис. Библиография литературы – 1 наименование.

В данной курсовой работе экспериментально исследуются колебания роторной системы, и по полученным экспериментальным данным производится балансировка одного из дисков лабораторной установки, производится расчет корректировочной массы, и угол на который необходимо установить корректировочную массу. Также проведен теоретический расчет значений амплитуд ускорений и проведено сравнение экспериментальных и теоретических результатов.

Содержание

Введение

1. Балансировка роторной системы

1.1. Цель работы

1.2. Описание установки и методика проведения эксперимента

1.3. Определение величины и угла прикрепления корректирующей массы

2. Теоретическое определение значений амплитуды ускорений

3. Оценка адекватности проведенной балансировки

Литература

Приложения

Введение

Необходимость точного измерения и анализа механических колебаний возникла с первых шагов разработки и конструирования машин, учитывающих вопросы амортизации механических колебаний и виброизоляции. Исследование механических колебаний прочных машин медленного действия в прошлом основывалось на опыте инженеров-конструкторов и применении несложных оптических приборов, измеряющих смещение механических колебаний.

В последние 15-20 лет произошло быстрое развитие техники измерения и анализа механических колебаний (виброметрии) с тем, чтобы удовлетворить всем требованиям исследования и оценки новых, легких и быстродействующих машин и оборудования.

1. Балансировка роторной системы

В данной работе экспериментально исследуются колебания роторной системы, и по полученным экспериментальным данным производится балансировка одного из дисков лабораторной установки. При этом производится расчет корректировочной массы, и угол на который необходимо установить корректировочную массу. Сопоставляя полученные теоретические и экспериментальные результаты, можно сделать выводы о качестве проведения балансировочных работ.

1.1 Цель работы

1. Проведение балансировки ротора по методу трех пусков.

2. Построение векторной диаграммы для определение величины и фазового угла корректирующей массы.

3. Сравнение полученных экспериментальных и теоретических результатов.

1.2 Описание установки и методика проведения эксперимента

Экспериментальная установка для определения АЧХ и ФЧХ системы показана на рис 1. Она состоит из роторной системы, управляющей и измерительной аппаратуры. Исследуемая система представляет собой простейшую роторную систему. Конструктивно лабораторная установка состоит из основания, на котором крепятся две опоры, кронштейн датчика и асинхронный двигатель типа КД-50-У4, мощностью 60 Вт с номинальной частотой вращения 2750 об/мин. В опорах на подшипниках качения вращается вал с двумя дисками. Вал соединен с двигателем с помощью муфты. Датчики виброускорения помещаются на опоры в вертикальном и горизонтальном направлениях, ближе к дискам с дисбалансом. На рисунке 1 представлена схема установки

Датчики виброускорения - пьезоэлектрические акселерометры установлены на опорах - подшипниках качения. Сигнал виброускорения с датчиков поступает на измерители амплитуды, датчики измеряют мгновенные значения виброускорений; измерители амплитуды показывают амплитуды виброускорения на опорах. Эксперимент проводится способом трех пусков с пробными массами.

Способ трех пусков с пробными массами

Данный способ применяют в тех случаях, когда отметку фазы получить нельзя. При этом используют виброизмерительную аппаратуру для определения амплитуды колебаний корпуса или бесконтактные датчики, измеряющие перемещения ротора. При первом запуске определяем амплитуду вибрации с начальным (исходным) дисбалансом ротора. Затем в плоскости коррекции устанавливаем пробную массу , запускаем ротор и определяем новую амплитуду колебаний корпуса. Эту операцию повторяем еще 2 раза, устанавливая на одном и том же радиусе, но под различными углами. Полученным трем амплитудам присваиваются номера в следующей зависимости: A1>A2, A1>A3. После этого строим векторную диаграмму дисбалансов (рисунок 2) .

Получаем систему треугольников, в каждом из которых неизвестна одна сторона Ап, но стороны равны между собой и пропорциональны . На основании теоремы косинусов:

А₁²=А₀²+А_п² – 2А₀А_пcos ; (1)

A₂²=А₀²+А_п² – 2А₀А_пcos( – ); (2)

A₃²=А₀²+А_п² – 2А₀А_пcos( - ). (3)

где - угол между первым и вторым положением пробной массы;

- угол между вторым и третьим положением пробной массы;

- угол между первым и третьим положением пробной массы.

Угловое положение для постановки корректирующей массы относительно положения первой пробной массы (в том же направлении, по которому отмечают, и ) определяем по зависимости полученной из первых трех выражений:

; (4)

Величину Ап находим после подстановки значения в одно из тех же выражений, или из их разности:

; (5)

на основании чего находим и величину корректирующей массы из соотношения

. (6)

Если балансировку выполнять удалением массы , то место коррекции находят под углом + 180°.

Порядок проведения работы

• проводится экспериментальное исследование колебаний системы; результаты эксперимента заносятся в таблицу;

• по результатам эксперимента вычисляются значения величины корректирующей массы и фазовый угол ее установки;

• строится векторная диаграмма дисбалансов диска роторной системы;

• сравнение теоретических и экспериментальных результатов;

• определение остаточного дисбаланса;

• делаются выводы о качестве проведенных балансировочных работ.

Результаты проведения эксперимента представлены в табл.

Таблица 1 – Результаты проведения эксперимента

1.3 Определение величины и угла прикрепления корректирующей массы

Установим порядковые номера амплитуд вибраций с пробными массами и угловые положения второго и третьего номеров относительно первого; согласно требованию А >А , А >А_з.

По формуле (4), (5),(6) рассчитываем значения угла для постановки корректирующей массы, величину Аn и значение корректирующей массы m _k.

Корректирующую массу установим на выбранном радиусе R, под углом 186,74 и (189,12) от места постановки пробной массы с присвоенным номером один ( ), по направлению к месту пробной массы с присвоенным номером два , т.е. угол находим между углами и . Векторная диаграмма дисбалансов, построенная с помощью результатов рассчитанных по формулам (4), (5), (6) показана в приложении.

Таблица 2 – Результаты расчетов

По полученным данным строим векторные диаграммы дисбалансов