Автореферат (1094952), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

, (95)

где – значение окружного усилия на фланце в точке А ( =0); Т – текущее значение этого усилия. Учитывая, что полное удлинение окружности фланца в любом случае определяется величиной , и принимая симметричным относительно диаметра, найдем:

_, (96)

где – некоторый коэффициент пропорциональности. Окончательно имеем:

(97)

Рис. 38. Модель нагружения фланца при сборке

Рис. 39. Распределение относительного удлинения по окружности фланца

Таким образом, при . Характер распределения относительных удлинений по окружности фланца для =0,2…0,4 показан на графиках рис. 39.

Из рисунка видно, что значения относительной деформации в нижней части фланца, прилегающей к точке А, значительно меньше, чем в верхней, причем разница эта, быстро возрастает с увеличением коэффициента трения. Очевидно, что изгибная деформация продольных волокон проставки в радиальных направлениях распределяется соответственно радиальной деформации фланца. Поэтому, если отметить точками В и С (рис. 40) положение горизонтальных (относительно точки А) диаметров центрующих поверхностей детали 2 и проставки 1, то в собранном соединении диаметр В будет расположен несколько ниже диаметра С, в то время как при равномерном распределении деформаций в собранном соединении оба эти диаметра совпадают. В работе, по мере выравнивания и перераспределения деформаций, диаметр В переместится вверх до полного совмещения с С на величину .

Рис. 40. Распределение деформации по окружности фланцевого соединения

Рис. 41. График зависимости ( )

Значение , определяется следующим образом:

(98)

На рис. 41 приводится график зависимости величины от коэффициента трения. Например, при =0,2 смещение составляет 13%, а при =0,4 – 25% от величины монтажного натяга.

Рассеивание случайной величины f определяется технологическими погрешностями изготовления и можно предположить, что оно подчиняется нормальному закону с параметрами которые могут быть найдены или экспериментально, или на основании принятой системы допусков. Смещение подчиняется тому же закону:

(99)

Указанные процессы характеры также для соединений с радиальными штифтами, где центрирование осуществляется сопряжением деталей по гладкой цилиндрической поверхности с предварительным натягом.

2. Подвижность фланцевых соединений (рис. 42) с центрирующими болтами объясняется наличием радиальных зазоров между болтами и стенками отверстий. Таким образом, если не учитывать сил трения, каждое болтовое сое­динение в отдельности не исключает возможности взаимного смещения сопрягаемых деталей, по крайней мере в пределах имеющегося зазо­ра между болтом и отверстием.

Рис. 42. Схема соединения диска с центрирующими болтами

Рис. 43. Модель расположения отверстий во фланцевом соединении

Пусть значения диаметральных зазо­ров между болтом и отверстиями на одном из болтовых соединений равны соответственно 2 и 2 , а смещение отверстий от номиналь­ного положения – и . Так как значения диаметральных зазоров определяются случайными погрешностями изготовления, т.е. естест­венно предположить, что эти величины подчиняются нормальному распределению с параметрами и . В отношении, модулей случайных векторных величин и на основании ранее изложен­ных соображений принимается закон распределения Релея с параметром . В соответствии со схемой рис. 43, минимальное значение взаимного смещения сопрягаемых деталей, допускаемого одним из бол­товых соединений равно:

, (100)

где . Соответственно математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение смещения будут, найдены так:

(101)

Рассматривая систему из независимых случайных величин с совместной плотностью распределения: , и принимая, что взаимное смещение деталей по разъему соединения определяется наименьшим из располагаемых значений , имеем интегральную функцию распределения:

; , (102)

где – нормальная функция распределения. Далее численными методами определяется плотность вероятнос­ти (рис. 44) и параметры распределения , величины (табл. 8). Значения параметров , находят­ся по формулам:

. (103)

Рис. 44. Плотность распределения вероятности для =16

Таблица 8 Результаты численного моделирования плотности вероятности и параметров распределения 16 -1,87 0,52 24 -2,06 0,48 32 -2,10 0,47

Построенная таким образом модель распределения относительных смещений сопрягаемых деталей, используется в дальнейшем для расчета числовых характеристик и законов распределения эксплуатационных дисбалансов для роторов, в конструкции которых используются рассматриваемые типы соединений. Это позволяет сопоставить расчетные и экспери­ментальные данные соответствующих распределений.

Согласно модели (рис. 7) и формулам (22), имеем:

(104)

где , – значения эксплуатационных дисбалансов, замеря­емые в плоскостях коррекции А и В при динамическом уравновешивании; , – постоянные для данного ротора коэффициенты, определяемые по (22).

Представим модули случайных векторов в виде суммы:

, (105)

где – постоянная, а – случайная величина, для которой . При этом фазы смещений принимаются равнораспределенными в интервале (-, ). При такой схеме сум­мирования случайных векторных величин, модуль результирующих векторов неограниченно приближа­ется к релеевскому, а параметры распределения этих величин опреде­ляются на основании (6), (104) следующим образом:

(106)

Выражение для записывается аналогично. В табл. 9 сопоставлены расчетные и экспериментальные данные, относительно параметров распределения составляющих дисбаланса , для ротора KMF-15 (рис. 24), где использованы соединений с радиальными штифтами. Значения диаметральных зазоров в соединениях и допускаемых смеще­ний осей отверстий от номинального положения, а также натягов по посадочной поверхности задаются в пределах 2 = 0,01...0,03 мм; h = 0…0,015 мм; f = 0,02…0,10 мм. Значение коэффициента трения по посадочным поверх­ностям принято равным 0,3.

На рис. 45, 46 и 47 приведены соответственно графики дифференциальных и интегральных распределений эксп­луатационного дисбаланса ротора KMF-15.

Анализ данных на рис. 45…47 показывает, что рас­пределение эксплуатационных дисбалансов, хорошо аппроксимируются законом Релея. Как видно (табл. 9), рассчитанные по данной методике значения парамет­ров и эксплуатационного дисбаланса достаточно близ­ки к экспериментально найденным, чем подтверждается справедливость сделанных допущений относительно причин разбалансировки и причин, вызывающих взаимное смещение сопрягаемых деталей. Из анализа причин разбалансировки следует, что стабильность роторов, включа­ющих рассматриваемые соединения, можно повысить, включая в технологию их изготовления, та­кие операции, как разгонные испытания или вибронагружение окончательно собранных роторов с последующей их добалансировкой.

Рис. 45. Дифференциальное распределение ротора KMF-15	Таблица 9 Параметры распределения составляющих дисбаланса , ротора KMF-15 Параметры распределения Ротор KMF-15 Расчет Эксперимент , мм 4,310-3 - , мм 2,210-3 - , кгсм 0,090 0,10 , кгсм 0,082 0,073 , кгсм 0,100 0,12 , кгсм 0,095 0,084
Рис. 46. Дифференциальное распределение ротора KMF-15		Рис. 47. Интегральное распределение эксп­луатационного дисбаланса ротора

В седьмой главе рассмотрены методы стабилизации формы и геометрии валов и роторов турбоагрегатов. Впервые разработаны и предложены устройства и методы их расчета, для осуществления вибростабилизации роторов турбоагрегатов в сборе. Приведены результаты экспериментальных данных.

Эксплуатационный дисбаланс представляет значительную проблему при проектировании, производстве или эксплуатации роторных машин, решение которой связано с проведением целого комплекса конструкционных и технологических мероприятий. Одним из источников эксплуатационного дисбаланса являются также процессы релаксации остаточных напряжений, возникающих при сборке или механической обработке. Решением этой проблемы является технология сборки роторов, включающая в себя процессы вибростабилизации.

Нами разработаны и предложены два устройства для осуществления процессов стабилизации формы и геометрии роторов. Оба устройства реализуют решение указанной выше проблемы, однако имеют ряд конструктивных отличий. Здесь рассмотрим устройство, которое было реализовано в промышленный образец.

Характеристики

Список файлов диссертации