Балансировочный стенд

Полезная модель относится к балансировочным средствам диагностики, а именно к стендам вибрационных испытаний роторных систем. Стенд предназначен для моделирования различного рода дефектов роторного оборудования.
Роторное оборудование разных типов имеет в своем составе вращающиеся механизмы, которые должны быть сбалансированы для обеспечения бесперебойной работы и длительного срока службы.
Балансировочный стенд предназначен для: имитации различного рода дефектов линии валопровода (расцентровка осей); имитации нарушения жесткости опорной системы агрегата; имитации дефектов подшипника качения и его монтажа в опоре, а также различного вида пространственного расположения плоскостей коррекции относительно подшипниковых опор при проведении процесса балансировки роторов; проверки работоспособности переносного вибродиагностического оборудования; для проведения практических занятий специалистов по неразрушающему контролю, повышения квалификации специалистов в области вибродиагностики, аттестации специалистов по вибрационному методу контроля, проверки работоспособности переносных виброанализаторов; апробирования новейших методик многорежимной балансировки роторного оборудования.
Известен стенд для вибрационной диагностики роторных систем, состоящий из возбудителя механических колебаний и приемника колебаний, установленных на общее основание. Причем, приемник колебаний выполнен в виде вала с двумя дисками (см. патент RU 2340882, G01M 13/00, опубл. 10.12.2008). Стенд предназначен для стендовых испытаний роторных систем, в условиях, наиболее приближенных к условиям, возникающим при работе различных роторных систем имеющих разные дефекты. Недостатком этого устройства является то, что он не позволяет проводить трехплоскостную балансировку ротора с переходом на эквивалентную плоскость прямо в процессе балансировки.
Известен стенд для проведения балансировки и вибродиагностики фирмы «Pruflechnik», содержащий кулачковые полумуфты с установленными между кулачками демпфирующими прокладками (см. Каталог «Датчики, кабели и принадлежности к ним» фирмы «Pruftechnik», издание 11-2014, с. 187). Данный конструктив не очень чувствителен к расцентровкам, что не позволяет моделировать данный дефект достаточно достоверно, кроме того, пружины опорной системы выполнены нерегулируемыми, что не позволяет изменять их жесткость и проводить испытания с изменением собственной частоты системы.
Техническим результатом, на достижение которого направленна заявленная полезная модель является повышение качества проведения балансировочных работ на эксплуатируемом роторном оборудовании, за счет улучшенной конструкции балансировочного стенда.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в конструкции изделия на валу ротора стенда установлены три диска, что позволяет проводить двух - и трехплоскостную балансировку ротора с переходом на эквивалентную плоскость прямо в процессе балансировки, а передача крутящего момента осуществляется с помощью упругой втулочно-пальцевой муфты, что позволяет с легкостью имитировать различного рода дефекты, кроме того, пружины опорной системы выполнены регулируемыми, что позволяет менять собственную частоту стенда для имитации возникновения резонансных колебаний стенда.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображена схема устройства стенда, который состоит из пространственной рамы прямоугольного сечения 1 с пружинными демпфирующими опорами 2, на которой закреплены две подшипниковые опоры вала 3 и 4, выполненные идентичными. Каждая опора представляет собой единую деталь, образованную металлическим корпусом в который монтируется подшипник качения 5 и фиксируется в посадочных местах по наружному кольцу подшипника фланцевыми крышками 6, 7, 8 и 9. На валу ротора стенда установлены 3 диска 10, 11 и 12, выполняющие роль плоскостей коррекции. Диски выполнены быстросъемными, состоящими из двух симметричных сегментов, фиг. 2.
На подрамнике установлен электродвигатель 13, выполняющий функцию приводной электроустановки. Передача крутящего момента с вала электродвигателя на вал ротора с установленными балансировочными поверхностями осуществляется с помощью упругой втулочно-пальцевой муфты 14.
Поверхности опор ротора станка являются плоскостями для установки датчиков контроля вибрации в выбранном направлении. Ротор стенда закрыт выполненным из оргстекла защитным кожухом 15 с отверстиями для вывода каналов измерений от датчиков вибрации. Для обеспечения безопасности работ кожух оснащен концевым выключателем 16. Для изменения режима работы, скорости вращения вала двигателя установлен частотный регулятор 17.
Балансировочный стенд с горизонтальной осью вращения работает следующим образом.
После установки дисков в необходимое положение, размещение датчиков вибрации и датчика отсчета фазы производится 0-ой пуск, при котором производится снятие начальных характеристик амплитуды и фазы параметров вибрации на основании которых выносится заключение о необходимости проведения балансировочных работ. В случае если такие работы необходимы, то производится балансировка ротора по двум плоскостям при помощи последовательной установки пробного груза сначала на одну, а затем и другие плоскости коррекции. На основании проведенных измерений производится расчет массы корректирующего груза и его установка на плоскости коррекции в нужный угол. После чего происходит пуск электродвигателя и определение остаточного дисбаланса.
При имитации нарушения центровки валов под опоры подшипников 3 и 4 устанавливаются металлические подкладки различной толщины, этим достигается изменение пространственного положения осей валов. Примененное техническое решение позволило в полной мере имитировать дефект расцентровки с очень высокой степенью достоверности. Применение трехдисковой схемы позволяет осваивать двух- и трехплоскостную балансировку ротора с переходом при необходимости на эквивалентную плоскость прямо в процессе балансировки.
Регулирование жесткости крепления балансировочного стенда и тем самым изменение собственной частоты стенда представляет собой цилиндрическую пружину 2, жесткость которой регулируется винтом путем отпускания или затяжки.
Для имитации таких дефектов как: расцентровка осей, нежесткость опоры (резкая реакция на данный вид дефекта), определение собственной частоты резонанса и ее изменение с уменьшением жесткости опорной системы, имитации дефектов подшипников качения (путем создания напряжения в точке излома) применены втулочно-пальцевой муфты, фиг. 3, позволяющие имитировать данного рода дефекты. При этом данный вид полумуфт позволяет проводить качественную балансировку роторов в собственных подшипниках. В комплект муфты входит ведущая полумуфта 18, которая соединяется с ведомой полумуфтой 19 с помощью вставляемых в отверстия полумуфт упругой втулки 20 и металлического пальца 21.