Лекция 13. Методы снижения вибраций.

Методы снижения вибраций.

Отстройка от критических и резонансных частот вращения.

Наиболее опасными для систем двигателя являются прецессионные движения роторов, при которых изгибные колебания происходят с частотой, совпадающей с угловой скоростью какого-либо ротора, который в этом случае находится в режиме прямой синхронной прецессии в системе многовального двигателя, т.е.для такого (К -го) ротора = = Ро, а остальные, вращающиеся в том же направлении i -е роторы, в режиме прямых несинхронных прецессий т.е. = Ро, но i = Ро. Такие колебательные состояния системы могут рассматриваться как критические.

Отношение частот вращения роторов = /.

При произвольной зависимости между частотами вращения роторов критическое состояние системы ротор - корпус двигателя также наступает при некоторых определенных соотношениях между ними, когда для одного из роторов параметр л = 1.

Демпфирование колебаний.

Рассеивание энергии в системе двигателя происходит путем конструкционного демпфирования в деталях, осуществляющих взаимную связь элементов (фланцевые, шлицевые и др. соединения узлов, детали крепления и др.) в опорах роторов, благодаря трению в подшипниковых узлах и специальных конструктивных элементах, вводящих дополнительное рассеивание энергии.

Демпфирование связано также с рассеиванием энергии в материале вращающихся роторов и неподвижных элементов системы.

Демпфирование в материале и конструкционное демпфирование в соприкасающихся деталях ротора часто объединяются понятием внутреннего трения.

Кроме того в двигателе имеется аэродинамическое демпфирование, трение в лабиринтных уплотнениях, трение среды, в которой вращается ротор. Эти виды вращения энергии эквивалентны распределенному внешнему трению, которое рассматривается обычно вязким, пропорциональным скорости перемещения.

Из опыта установлено, что основным демпфирующим элементом являются

опоры роторов, в которых сосредоточены основные силы сопротивления системы. Демпфирование в опорах роторов рассматривается как линейное вязкое трение, т.е.пропорциональное частоте колебаний. Введением в расчет специальных коэффициентов оно может приводиться к частотно независимому демпфированию. Наличие внешнего трения обеспечивает устойчивую работу роторов за критической частотой вращения.

Под упруго-демпферной опорой подразумеватся конструкция опоры, в которой кроме упругого элемента введен элемент линейно-вязкого трения.

Цель отстройки.

Если минимальная критическая частота вращения роторов на жестких опорах кр. превосходит их рабочие частоты вращения, роторы называют жесткими. Опоры ротора в двигателе всегда имеют некоторую собственную податливость, связанную с упругими деформациями подшипников, опорных стоек, диафрагм, корпусов в местах крепления опорных стоек и диафрагм. Используются также специальные упруго-демпферные опоры, вводящие дополнительную податливость и демпфирование. Из-за влияния собственной податливости опор критическая частота вращения ротора заметно снижается. Если отношение критической частоты на жестких опорах и рабочей частоты вращения составляет кр/ раб 1, 3...1, 4,

то с учетом собственной податливости опор эта частота обычно оказывается в рабочем диапазоне. При небольшой податливости опор прохождение ротора через критическую частоту вращения, как и при жестких опорах, может быть связано со значительными прогибами валов и сильными вибрациями. Введение упругих опор с повышенной податливостью приводит к тому, что на первой, а иногда и на второй критических частотах вращения ротор перемещается как твердое тело, а изгибные деформации валов становятся незначительными. Проход системы через такие критические частоты, особенно при малой частоте вращения, обычно не представляет опасности для ротора и двигателя в целом. Последующая же критическая частота вращения, связанная с изгибом самих валов, уходит за рабочий диапазон. Увеличение быстроходности и усложнение схем двигателей приводит к тому, что в диапазон рабочих частот может попасть первая, а иногда и вторая критические частоты вращения ротора на жестких опорах.

Такие роторы называются гибкими и требуют повышенной точности балансировки и высокого качества их сборки, так как в этом случае даже при введении упругих опор критические частоты, связанные с изгибом валов ротора, обычно остаются в рабочем диапазоне и требуется введение дополнительного демпфирования в опоры.

Особо существенным является правильный выбор расчетной модели ротора

и системы двигателя в целом. Доводка - изменение жесткостных характеристик и (или) постановка упругих опор.

При назначении величины податливостей опор должна быть проведена оценка минимального уменьшения конструктивных зазоров в упругих опорах под нагрузкой, так как в случае ликвидации зазора упругая опора перестает быть эффективной.