ГОСТ ИСО 11342-95

     
Группа Т59

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ


Вибрация

МЕТОДЫ И КРИТЕРИИ БАЛАНСИРОВКИ
ГИБКИХ РОТОРОВ

Mechanical vibration. Methods and criteria
for the mechanical balancing of flexible rotors

ОКС 17.160

ОКСТУ 0016

Дата введения 1997-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Российской Федерацией

ВНЕСЕН Техническим секретариатом Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 8-95 от 12 октября 1995 г.)

За принятие проголосовали:

Разделы (подразделы, приложения) настоящего стандарта, за исключением 7.1.3 и приложения Н представляют собой аутентичный текст международного стандарта ИСО 11342-93

3 Постановлением Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 28 июня 1996 г. N 437 межгосударственный стандарт ГОСТ ИСО 11342-95 введен в действие в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 1997 г.

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Введение

Целью балансировки ротора является снижение дисбаланса ротора, остаточное значение которого при любой частоте вращения, вплоть до максимальной, не должно вызывать превышения допустимых уровней вибрации машин и динамического прогиба ротора.

Во многих случаях потребитель оценивает качество ротора по результатам балансировки, т.е. до установки его в машину, ибо после этого доступ к нему затруднен. Эту предварительную оценку качества балансировки проводят на балансировочном оборудовании по уровню вибрации и динамическим реакциям опор на частоте вращения. Окончательную оценку проводят на месте эксплуатации машины в рабочем диапазоне частот вращения.

В настоящем стандарте устанавливается классификация роторов и методы их балансировки, введены критерии для оценки качества балансировки на балансировочном оборудовании. Они основываются либо на предельной вибрации работающей машины, либо на предельных значениях дисбаланса ротора. Если предельные значения не установлены, настоящий стандарт показывает, как их можно определить.

Методы и критерии, представленные в настоящем стандарте, являются обобщением опыта эксплуатации машин с гибкими роторами.

     1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт содержит указания, позволяющие избежать крупных дефектов машины так же, как и чрезмерно завышенных требований к балансировке, и может служить основой для исследований, например, если необходимо более точно определить требуемое качество балансировки. Стандарт не является руководством по приемке роторов в эксплуатацию.

     2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 19534-74 Балансировка вращающихся тел. Термины

ГОСТ 22061-76 Машины и техническое оборудование. Системы классов точности балансировки

ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения

ГОСТ 25364-88 Агрегаты паротурбинные стационарные. Нормы вибрации и общие требования к проведению измерений

ГОСТ 26875-86 Вибрация. Аппаратура переносная балансировочная. Технические требования

ГОСТ 27870-88 Вибрация. Оценка качества балансировки гибких роторов

     3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Термины - по ГОСТ 19534 и ГОСТ 24346.

     4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.1 Распределение дисбалансов

Роторы могут быть сплошными, коваными или сварными, или сборными. Допуски и их соблюдение при обработке сплошных роторов, метод сборки и дисбаланс деталей сборных роторов в значительной степени влияют на величину и распределение дисбаланса ротора.

Поскольку распределение дисбалансов в роторе, как правило, случайно, то распределение начального и остаточного дисбалансов вдоль оси однотипных роторов не только не совпадает, но обычно значительно отличается. Распределение дисбалансов определяет степень возбуждения различных собственных мод вибрации ротора, так как неуравновешенные силы определяют динамический прогиб ротора.

Если плоскости коррекции не совпадают с плоскостями, в которых имеется дисбаланс, это может вызвать вибрацию на частотах вращения, отличных от тех, на которых проводили балансировку. При этом уровень вибрации может превосходить допустимое значение, особенно на критических частотах вращения.

Кроме того, следует учитывать, что роторы, работающие в условиях температурных воздействий, могут испытывать тепловые деформации, вызывающие изменения начального дисбаланса.

4.2 Собственные моды вибрации

Если демпфирование ротора пренебрежимо мало, то в случае его опирания на изотропные подшипники моды представляют собой плоские кривые, вращающиеся вокруг оси ротора. На рисунке 1 показаны характерные кривые трех первых собственных мод ротора постоянного сечения, опирающегося на податливые подшипниковые опоры.

Типовой ротор

    

Первая (основная) собственная мода

Вторая собственная мода

Третья собственная мода

     
Рисунок 1 - Характерные собственные моды гибких роторов на податливых опорах

Для системы "ротор - подшипник с демпфированием" моды могут представлять собой пространственные кривые, вращающиеся вокруг оси ротора (рисунок 2).

- неподвижная система координат;
- система координат, вращающаяся вокруг оси с угловой скоростью

     
Рисунок 2

Во многих случаях, даже при наличии демпфирования, моды можно рассматривать как плоские кривые. Следует подчеркнуть, что возникающие моды и их интенсивность в значительной степени зависят от динамических характеристик и расположения подшипниковых опор ротора.

4.3 Воздействие дисбаланса на гибкий ротор

Распределение дисбаланса может быть выражено через эквивалентные дисбалансы. Амплитуду каждой моды определяют соответствующим эквивалентным дисбалансом. При вращении ротора на частоте, близкой к критической, мода, соответствующая этой частоте, является доминирующей по сравнению с остальными. Изгиб ротора определяют:

- значением эквивалентного дисбаланса;

- близостью рабочей частоты вращения к критической;

- демпфированием опор ротора.

Если уменьшить эквивалентный дисбаланс с помощью корректирующих масс, то амплитуда соответствующей моды также уменьшится. На этом основана методика балансировки по модам ротора.

Эффект воздействия на -ю собственную моду зависит от положения плоскостей коррекции. Рассмотрим в качестве примера случай, показанный на рисунке 1. Корректирующая масса, установленная на роторе в плоскости , не окажет влияния на вторую собственную моду. Аналогично, корректирующая масса, установленная в плоскости или в плоскости , не окажет влияния на третью собственную моду. Корректирующая масса в плоскости окажет максимальное воздействие на основную собственную моду.

4.4 Цель балансировки гибкого ротора

Цели балансировки определяют требованиями к эксплуатации машины. Перед балансировкой следует решить, какие критерии балансировки нужно использовать. Правильный выбор позволяет удешевить и обеспечить эффективность балансировки, а также удовлетворить требования заказчика.

Критерии балансировки выбирают из условия достижения требуемого ограничения:

- вибрации машины и динамического прогиба ротора;

- сил, действующих на подшипники.

Наиболее совершенный способ балансировки гибкого ротора состоит в уравновешивании каждого из его элементов.

В роторе, отбалансированном таким способом, не будет дисбалансов и моментов дисбалансов, и в нем при вращении не будут возбуждаться моды. Такой ротор будет удовлетворительно работать на всех частотах вращения.

Требуемое уменьшение распределенных дисбалансов достигается, как правило, путем подбора необходимого числа и величин корректирующих масс и соответствующего их размещения вдоль ротора. На практике и после балансировки всегда сохраняется некоторый распределенный остаточный дисбаланс. Вибрация (или неуравновешенные силы), вызываемые остаточным дисбалансом, должны быть уменьшены до допустимого уровня во всем диапазоне частот вращения, включая критические. Только в особых случаях можно ограничиться балансировкой гибкого ротора на одной частоте вращения. Независимо от используемой методики балансировки целью ее является получение сведений о дисбалансе и его распределении по длине ротора и уменьшение его влияния в диапазоне частот вращения до допустимого уровня.

4.5 Плоскости коррекции

Во многих случаях балансировку ротора проводят последовательно по собственным модам. В этом случае корректирующие массы размещают таким образом, чтобы на каждом последующем этапе балансировки добавление новых корректирующих масс не нарушало достигнутую уравновешенность по другим модам. Число необходимых корректирующих масс, размещаемых вдоль ротора, зависит от методики балансировки. Тем не менее, в общем случае, если рабочая частота вращения ротора превосходит критическую частоту вращения, необходимо использовать по меньшей мере (+2) плоскостей коррекции.

На стадии проектирования ротора следует определить число плоскостей коррекции и их координаты вдоль оси ротора. На практике число плоскостей коррекции ограничивается особенностями конструкции ротора, а в случае балансировки на месте - возможностью доступа к ним.

4.6 Балансировка валопроводов

Валопровод имеет несколько критических частот вращения и собственных мод. Как правило, эти частоты не равны критическим частотам вращения роторов, составляющих валопровод, и не имеют простой зависимости от них. Более того, форма прогиба валопровода не обязательно находится в простой зависимости от мод составляющих его роторов. Таким образом, распределение дисбалансов вдоль валопровода теоретически следует определять в значениях эквивалентного дисбаланса валопровода, а не отдельных роторов.

На практике, однако, во многих случаях проводят балансировку роторов независимо от других роторов валопровода. В большинстве случаев это обеспечивает удовлетворительную работу валопровода. Применимость этого метода на практике определяется, в частности, соотношениями собственных мод и критических частот вращения валопровода и отдельно взятых роторов, а также распределением дисбалансов. В данном случае для балансировки валопровода высокую эффективность гарантирует метод балансировки с использованием коэффициентов влияния с учетом мод валопровода и отдельных роторов.