СПОСОБ БАЛАНСИРОВКИ РОТОРА
ROTOR BALANCING METHOD

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при балансировке роторов с магнитными подвесами компрессоров газоперекачивающих агрегатов (ГПА).
Известен способ балансировки сборных роторов, описанный в ГОСТ ИСО 11342-95, при котором выбирают плоскости коррекции дисбалансов и балансируют вал. После этого собираемый ротор балансируют каждый раз после установки очередного элемента. Окончательную балансировку проводят после установки последнего элемента. Этот метод позволяет исключить необходимость проведения контроля эксцентриситета посадочных поверхностей и других характеристик, определяющих положение элементов на валу ротора. В этом же стандарте рекомендуется оценить расчетом влияние погрешности сборки и эксцентриситета устанавливаемых деталей на достижимый начальный дисбаланс.
Данный способ взят за прототип.
Недостатком известного способа является то, что сборные роторы, оснащенные магнитными подшипниками, не могут быть отбалансированы на рабочих поверхностях из-за опасности повреждения подшипников. При переходе на рабочие поверхности при сборке машины вследствие эксцентриситета балансировочной и рабочей осей возникает монтажный дисбаланс, превышающий допустимый в десятки раз. Так, например, ротор массой в 500 кг после балансировки имеет дисбаланс, не превышающий 150 г·мм в каждой плоскости коррекции. После монтажа с эксцентриситетом 8 мкм, что является допустимой величиной погрешности обработки поверхности магнитных сердечников, дисбаланс в каждой плоскости коррекции составит по 2000 г·мм, что в 13 раз больше допустимой величины дисбаланса.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение точности балансировки ротора коррекцией его локальных монтажных дисбалансов, обусловленных эксцентриситетом его установки.
Технический результат достигается тем, что в способе, при котором балансируют вал, затем последовательно, после установки каждого элемента, балансируют собираемый ротор, на вал устанавливают магнитные сердечники, измеряют величины максимального радиального биения магнитных сердечников относительно балансировочных поверхностей и углы этих биений относительно нулевой отметки на валу. Определяют центры масс вала и установленных элементов ротора. В качестве плоскостей коррекции дисбалансов выбирают плоскости поперечных сечений, проходящих через центры этих масс. Корректируют локальные монтажные дисбалансы вала и элементов ротора удалением материала в плоскостях коррекции. При этом углы мест коррекции монтажных дисбалансов относительно нулевой отметки угла на валу определяют из зависимости:
,
а корректирующие массы из зависимости:
,
i
i
i
i
где  - угол коррекции;  - корректирующая масса; M - масса вала или установленного элемента ротора; D - диаметр поверхности в месте удаления; Х Y - координаты центров масс.
Указанные признаки являются существенными:
- расположение плоскостей коррекции монтажных дисбалансов в плоскостях поперечных сечений, проходящих через центры масс (допускается - вблизи центров масс) обеспечивает минимизацию моментов, изгибающих вал ротора при работе, сохраняет неизменность формы ротора и стабильность распределения дисбалансов ротора;
- определение корректирующих масс по результатам измерения максимального радиального биения магнитных сердечников относительно балансировочных поверхностей с использованием приведенных зависимостей, а углов коррекции - с учетом направления максимального радиального биения позволяет уменьшить погрешность коррекции монтажных дисбалансов.
Способ поясняется чертежами, представленными фиг.1, 2.
На фиг.1 поясняется измерение максимального радиального биения поверхностей магнитных подшипников.
На фиг.2 поясняется коррекция локальных монтажных дисбалансов.
На фигурах обозначено:
1 - вал ротора;
2, 3 - магнитные подшипники;
4, 5 - элементы ротора;
А, Б - балансировочные поверхности;
В, Г - рабочие поверхности магнитных подшипников;
Д - центр массы вала;
Е, Ж - центры масс элементов ротора;
И, К, Л - плоскости коррекции монтажных дисбалансов вала и элементов ротора;
НО - нулевая отметка на валу для отсчета углов.
Способ осуществляется следующим образом.
Ротор 1 (фиг.1) со смонтированными на нем магнитными сердечниками 2, 3 устанавливается на измерительные призмы базовыми поверхностями А, Б. Относительно этих поверхностей производится измерение величин максимального радиального биения поверхностей В, Г магнитных сердечников и углов максимальных радиальных биений относительно нулевой отметки угла на валу. Эксцентриситеты центров масс магнитных сердечников определяют из зависимости:
,
а координаты центров масс магнитных сердечников из зависимости:
;
,
Δ
i
i
где D - максимальное радиальное биение магнитного сердечника; α - угол максимального радиального биения магнитного сердечника.
Определяют положение центров масс вала Д и элементов ротора Е, Ж (фиг.2), например, с использованием САПР.
Выбирают в качестве плоскостей коррекции монтажного дисбаланса плоскости поперечных сечений, которые проходят через центры масс вала И и элементов К, Л (фиг.2).
Определяют координаты центров масс вала и элементов:
;
,
1
i
1
2
1
2
где z, …, z - расстояние от начала координат до центра массы соответствующего сечения; x, x, y, y - координаты центров масс магнитных сердечников.
Определяют корректирующие массы из зависимости:
.
Определяют углы коррекции локальных монтажных дисбалансов относительно нулевой отметки угла на валу из зависимости:
.
Корректируют дисбалансы вала и элементов, при этом производят съем металла в этих определенных расчетом местах.
Применение предлагаемого изобретения обеспечивает повышение точности балансировки ротора коррекцией локальных монтажных дисбалансов, обусловленных эксцентриситетом его установки.