Введение
В данном дипломном проекте рассматривается возникновение паразитных колебаний в ротационных машинах их измерение отслеживание, а также методы их диагностики и устранения.
У ротационных машин, как например, турбин, турбокомпрессоров, насосов, вентиляторов, электродвигателей и генераторов, механические колебания это нежелательное и мешающее явление. Колебания уменьшают эксплуатационную надежность и срок службы машин, так как они представляют собой дополнительную динамическую нагрузку. Они способствуют преждевременному износу подшипников и могут привести к деформации роторов, поломке материала и повреждению фундамента.
паразитный колебание устранение диагностика
Колебания машин
Колебания машин создаются преимущественно их вращающимися и осциллирующими частями. При этом, главным возбудителем колебаний является неуравновешенность роторов.
Ротор, имеющий дисбаланс создает во время вращения свободные центробежные силы, зависимые от частоты вращения (рисунок 1.1). Их величина вычисляется на основе следующего соотношения 
, дисбаланс и на радиусе 
создает на вращающемся с угловой скоростью 
роторе свободную центробежную силу 
:
Рисунок 1.1 – Дисбаланс на вращающемся роторе
Вызванные дисбалансом центробежные силы и действующие на ротор переменные силы (например, магнитные силы, гидравлические силы и т.п.) побуждают ротор и вал ротора к колебаниям. Через масляную пленку подшипников скольжения (или через подшипники качения) колебания и усилия передаются на опоры и на фундамент машины. Величина передаваемых колебаний зависит от ряда разных параметров. Самые существенные из них это: жесткость и демпфирование масляной пленки, опор и фундаментов, а также масса роторов, опор и фундаментов.
Как видно на рисунке 1.2 и 1.3, различаем три вида колебаний:
a) Относительные колебания валов – это быстрые движения вала ротора по отношению к вкладышу подшипника.
b) Абсолютные колебания опор – под этим подразумеваются быстрые движения вкладыша подшипника и корпуса подшипника по отношению к жесткой опорной точке в пространстве.
c) Абсолютные колебания валов – это быстрые движения вала ротора по отношению к жестко установленной опорной точке в пространстве.
Рисунок 1.2 – Виды колебаний у машин
Рисунок 1.3 – Виды колебаний и места их измерения (на примере подшипника скольжения)
В то время как раньше оценка плавности хода всех машин проводилась исключительно на основе колебаний подшипников, сегодня принимается во внимание конструкция данных машин, а при измерении предпочтение отдается тому виду колебаний, который имеет самую большую выразительность.
Как правило, можно считать, что:
a) у машин на подшипниках скольжения, как например, у турбин, компрессоров, передач и насосов, оценка плавности хода проводится на основе измерения относительных колебаний валов.
b) у машин на подшипниках качения, как например, воздуходувок, центрифуг и мельниц оценка получаются вследствие измерения абсолютных колебаний подшипников.
Кроме того, у машин на подшипниках скольжения следует дополнительно учесть соотношения масс и жесткости испытуемой машины:
a) Ротор с малой массой сможет побудить жесткую опорную конструкцию с большой массой только к незначительным колебаниям подшипников. Такие особенности конструкции встречаются, например, у множества ротационных компрессоров. В их случае ротор в своих подшипниках скольжения осуществляет большие движения вала. Относительные колебания вала тогда на коэффициент 10 – 50 больше, чем абсолютные колебания подшипников. В этом случае как измеряемую величину следует выбрать исключительно относительные колебания валов.
b) Если масса роторов увеличивается, а опорная конструкция остается неизменной, то изменяется соотношение между колебаниями валов и колебаниями подшипников. В случае турбоагрегата мощностью в 100 МВт относительные колебания валов, как правило, только на коэффициент 4 – 10 больше, чем абсолютные колебания подшипников. Также и в этом случае предпочтение отдается измерению относительных колебаний валов. В случае турбоагрегатов для электростанций принято, дополнительно к этому измерять еще абсолютные колебания подшипников, чтобы получить более обширное описание ходовых качеств машин.
c) В случае очень больших машин, особенно элементов низкого давления паровых турбин мощностью от 600 МВт, масса ротора по сравнению с массой опорной конструкции дальше растет. Здесь абсолютные колебания валов могут достигнуть примерно таких же самых значений, как абсолютные колебания подшипников. Относительные колебания валов тогда очень малые. Поэтому в таких случаях рекомендуется измерять абсолютные колебания валов.
Если при одинаковой опорной конструкции масса ротора увеличивается, то относительные колебания валов становятся меньше, а абсолютные колебания подшипников больше.
Рисунок 1.4 – Соотношение масс ротора и подшипника.
Измерение колебаний машин