Автореферат (1094952), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Основные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся основные положения нового научного подхода к снижению вибрации турбоагрегатов за счет применения комплексных методов и алгоритмов вероятностного и статистического прогнозирования дисбаланса роторов турбоагрегатов, основанных на использовании результатов низкочастотного уравновешивания и экспериментальных данных, позволяющие проектировать изделие с заданными динамическими характеристиками и снизить временные и материальные затраты в условиях проектирования, доводки и эксплуатации турбоагрегатов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения с общими выводами по работе, списка литературы, включающего 201 наименование. Общий объем – 300 стр., содержит 129 рисунков, 23 таблиц и приложение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражены актуальность выбранной темы и направления исследования. Приведены цели и задачи исследования, показаны научная новизна, практическая значимость диссертационной работы, содержатся сведения об апробации и внедрении результатов. Обозначены положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены основные положения вероятностного подхода в теории уравновешивания и основные методы балансировки вращающихся тел. Особое внимание уделено балансировки гибких валов и гибких роторов турбоагрегатов. Рассмотрены вопросы вибрационной надежности турбоагрегатов в условиях нестабильности геометрии и внутренней структуры материала ротора.

Проведен анализ состояния проблемы, решению которой посвящены научные труды таких ученых, как С.П. Тимошенко, J.P. Deu Hartog, K. Federn, W. Kellenberger, Бишоп, A. Meldal, Ф.М. Диметберга, В.А. Щепетильникова, А.А. Гусарова, М.Е. Левита, А.И. Максименко, В.П. Ройзмана, Э.Л. Позняка, Л.Н. Кудряшова, Н.Я. Кушуль, А.В. Шляхтина, Б.Т. Рунова, П.Д. Вильнера, Н.Г. Самарова, В.Н. Барке и других.

Проведенный анализ работ в области уравновешивания и вероятностного прогнозирования динамических характеристик роторных систем позволил отметить следующие тенденции и сделать предварительные выводы:

1. Развитие методов прогнозирования дисбаланса гибких роторов турбоагрегатов представляет значительную и весьма актуальную проблему для современного машиностроения. Аналитическое решение этой проблемы может быть найдено на базе вероятностного подхода к анализу движения механических систем, возбуждаемых дисбалансом.

2. Целью вероятностного прогнозирования неуравновешенности роторов является: выделение некоторой совокупности случайных величин (погрешностей механической обработки деталей, сборки ротора и центрирования валопровода, температурных деформаций, оказывающих наибольшее влияние на величину дисбаланса; изыскание конструктивных технологических путей снижения уровня дисбаланса; исследование законов распределения плотностей вероятностей для основных количественных характеристик неуравновешенности, а также динамических реакций изделия на эту неуравновешенность.

3. Основные положения теории уравновешивания гибких роторов сводятся к следующим принципам:

• наиболее эффективными являются методы балансировки, в которых комбинируются условия статического равновесия от сил, возбуждаемых дисбалансом, с некоторыми динамическими условиями. Таковыми могут быть: устранение некоторых собственных форм изгибных колебаний ротора из кривой динамического прогиба; устранение динамического прогиба в заданных точках и частотах вращения; устранение динамических реакций подшипников на некоторых частотах и др.;

• число плоскостей коррекции равно общему числу статических и динамических условий, в соответствии с которыми выполняется балансировка.

• влияние упруго-демпфирующих характеристик опор на качество уравновешивания невелико: если какой-либо метод балансировки достаточно эффективен для ротора на жестких опорах, то его относительная эффективность сохраняется при переходе на упруго-податливые или упруго-демпфирующие опоры;

• критерием «гибкости» ротора может служить отношение:

,

где – максимальная эксплуатационная частота вращения; – первая критическая скорость ротора на жестких опорах. При 0,5 ротор может рассматриваться, как жесткий, и балансироваться на низких частотах в двух плоскостях коррекции.

4. Высокочастотная балансировка представляет собой универсальный метод уравновешивания гибких роторов, при котором коррекция дисбаланса производится по результатам непосредственного измерения динамических характеристик во всем диапазоне эксплуатационных частот. Такая балансировка предполагает использование специальных, дорогостоящих высокочастотных балансировочных стендов. По этой причине в машиностроении находят широкое применение различные способы низкочастотной балансировки, позволяющие достичь удовлетворительного качества уравновешивания с помощью обычных низкочастотных балансировочных станков.

5. Наиболее распространенных в машиностроении конструкций турбоагрегатов содержат роторы с центральным валом и гибкие валы. Их конструкция позволяет детерминировать распределение начальных дисбалансов посредством специально организованной серии измерений на обычных низкочастотных балансировочных станках и затем точно выполнить необходимые статические и динамические условия уравновешенности для каждого, отдельно взятого изделия.

6. Вибрация ротора так же зависит от стабильности его геометрии. Остаточные напряжения в деталях ротора создают дополнительные изгибные деформации, увеличивающие значение динамических прогибов ротора и его дисбаланс. Снизить значение остаточных напряжений возможно методом вибростабилизации, которая в данном случае является единственным, с точки зрения технологичности и экономичности, способом, обеспечивающим достаточно высокую степень минимизации уровня остаточных напряжений и сохранность равновесия оставшихся в деталях внутренних напряжений даже при воздействии на них внешних нагрузок – физических и эксплуатационных. Наиболее оптимальными вибраторами, для осуществления стабилизации ротора являются инерционные и кинематические вибраторы. В качестве режима для вибростабилизации роторов турбоагрегатов, целесообразно использовать: время обработки – 20мин; возникающие касательные напряжения на валу, от действия динамического крутящего момента должны составлять 8…12МПа.

Во второй главе сформулированы основные положения вероятностного прогнозирования дисбаланса роторов турбоагрегатов, основанные на применении распределения Релея. Сформулированы принципы построения методологии прогнозирования начального дисбаланса и разработаны математические алгоритмы его расчета, как для роторов с центральным валом, так и диско-барабанной конструкции.

Интегральная и дифференциальная функции распределения Релея вероятностей случайной величины определяются формулами:

. (1)

Параметр распределения , мода , математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение связаны соотношениями: ; ; .

Линейная функция от системы случайных векторов , имеющих релеевское распределение: , подчиняется тому же распределению с параметром:

. (2)

Если – вероятность, что значение случайной величины , имеющей релеевское распределение, выйдет за пределы некоторого интервала . Тогда имеем:

; ; ; . (3)

Любая величина, характеризующая дисбаланс ротора или отдель­ной детали, например, диска или вала, мо­жет быть найдена по такой схеме, т.е. как результат суммирова­ния значительного числа случайных векторов , определяющих неурав­новешенность отдельных элементов:

; ; (4)

Тогда множество процессов, вызывающих дисбаланс ротора или отдельно взятой детали, можно свести к трем основным схемам суммирования случайных компланарных векторных величин: первая – при которой модули слагаемых детерминированы, а фазы равно распределены по всей окружности:

; , (5)

вторая – при которой и модули и фазы слагаемых случайны:

; , (6)

третья – где фазы детерминированы и соответствуют точкам деления окружности на n частей, а модули – одинаковые, нормально распределенные случайные величины:

; . (7)

Во всех случаях модуль суммарного вектора – дисбаланс, подчиняется распределению Релея с найденными в зависимости от схемы параметрами распределения.

Методология вероятностного прогнозирования начального дисбаланса узлов и деталей ро­тора состоит из следующих основных этапов (на примере диска компрессора высокого давления (КВД) агрегата «Сингезгаз» (рис. 1)):

Характеристики

Список файлов диссертации