СПОСОБ БАЛАНСИРОВКИ ВАЛА ГИБКОГО РОТОРА
METHOD TO BALANCE FLEXIBLE ROTOR SHAFT

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сборке и балансировке гибких роторов компрессоров, турбоагрегатов и валопроводов газоперекачивающих агрегатов.
В ГОСТ 31320-2006 «Методы и критерии балансировки гибких роторов» указано: «Для гибких роторов распределение дисбаланса вдоль оси является … более важной характеристикой, … поскольку от этого распределения зависит степень возбуждения … изгибных колебаний.
Ротор полностью уравновешен, если устранены локальные дисбалансы на каждом участке ротора … вдоль него, посредством коррекции дисбалансов этих участков».
Известен способ балансировки вала по патенту №2426014 Российской федерации, при котором вал разбивают на участки, выбирают плоскости поперечных сечений, проходящих через центры их масс, в качестве плоскостей коррекции, корректируют дисбалансы участков вала удалением материала в плоскостях коррекции. Балансируют вал по технологии, предусмотренной для жестких роторов.
Данный способ балансировки вала взят за прототип.
Недостатком известного способа является то, что многоплоскостная уравновешенность вала обеспечивается без учета погрешностей изготовления каждого участка.
При изготовлении удлиненных валов 2,4-4 м и более, массой 500-1000 кг и более, погрешности концентричности (эксцентриситеты) участков вала могут достигать 5-7 мкм и более.
Остаточные дисбалансы в каждой плоскости коррекции после балансировки не должны превышать 200-300 г·мм. Обусловленные собственными эксцентриситетами локальные дисбалансы участков вала длиною 500 мм, диаметром 200 мм могут достигать 600-860 г·мм и более при известных величинах эксцентриситетов. При известном способе балансировки эти величины не могут быть учтены, что приведет к случайному положению остаточных дисбалансов (погрешностям).
Технической задачей настоящего изобретения является повышение точности балансировки за счет минимизация локальных дисбалансов вала, обусловленных эксцентриситетами его участков, полученных вследствие погрешностей изготовления.
Технический результат достигается тем, что вал разбивают на участки, выбирают плоскости поперечных сечений, проходящих через центры их масс, в качестве плоскостей коррекции, корректируют дисбалансы участков вала удалением материала в плоскостях коррекции, измеряют величины максимального радиального биения всех участков вала в плоскостях коррекции, на поверхностях участков вала в плоскостях коррекции устанавливают уравновешивающие грузики со стороны, диаметрально противоположной максимальным радиальным биениям этих участков, поочередно после снятия очередного грузика балансируют вал с использованием соответствующей плоскости коррекции, при этом массы уравновешивающих грузиков определяют из зависимости:
<mrow><msub><mi>m</mi><mi>y</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mi>π</mi><mrow><mn>4</mn><msub><mi>D</mi><mi>y</mi></msub></mrow></mfrac><mi>Δ</mi><msub><mi>D</mi><mi>i</mi></msub><mo>⋅</mo><msubsup><mi>D</mi><mi>i</mi><mn>2</mn></msubsup><msub><mi>l</mi><mi>i</mi></msub><mi>ρ</mi></mrow>
y
y
i
i
i
где: m - масса уравновешивающего грузика, D - диаметр окружности установки центра массы грузика; ΔD - величина максимального радиального биения участка вала, D - диаметр цилиндрической поверхности участка, вала; l - длина участка вала, ρ - плотность материала.
На поверхностях участков вала в плоскостях коррекции устанавливают эти грузики со стороны, диаметрально противоположной максимальным радиальным биениям этих участков, поочередно после снятия очередного грузика балансируют вал с использованием соответствующей плоскости коррекции.
Способ поясняется чертежами, представленными на фигурах 1, 2 и 3.
На фиг.1 изображен вал. установленный на измерительных призмах.
На фиг.2 - определяемые места поверхностей участков для установки уравновешивающих грузиков.
На фиг.3 - вал, установленный на балансировочном станке.
Вал 1 (фиг.1) разбивают на участки, устанавливают его на измерительные призмы 2. Определяют центры масс ЦМ участков вала, например, с использованием любой САПР. Выбирают плоскости поперечных сечений А, Б, В, Г, Д, проходящих через центры масс участков, в качестве плоскостей коррекции. Проводят измерения максимальных радиальных биений поверхностей участков в плоскостях коррекции с использованием измерительных приборов 3, например индикаторов часового типа или растровой системы.
y
i
Определяют места поверхностей участков для установки уравновешивающих грузиков m, диаметрально противоположных максимальным радиальным биениям ΔD (фиг.2).
Устанавливают вал на балансировочный станок 4 (фиг.3), устанавливают грузики 5. Проводят многоплоскостную балансировку вала после снятия очередного уравновешивающего грузика (показано применительно к плоскости B), корректируя дисбалансы удалением металла в плоскостях коррекции. При этом массы уравновешивающих грузиков рассчитывают из зависимости:
<mrow><msub><mi>m</mi><mi>y</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mi>π</mi><mrow><mn>4</mn><msub><mi>D</mi><mi>y</mi></msub></mrow></mfrac><mi>Δ</mi><msub><mi>D</mi><mi>i</mi></msub><mo>⋅</mo><msubsup><mi>D</mi><mi>i</mi><mn>2</mn></msubsup><msub><mi>l</mi><mi>i</mi></msub><mi>ρ</mi></mrow>
y
y
i
i
i
где: m - масса уравновешивающего грузика, D - диаметр окружности установки центра массы грузика; ΔD - величина максимального радиального биения участка вала; D - диаметр цилиндрической поверхности участка, вала; l - длина участка вала, ρ - плотность материала.
После балансировки с использованием всех плоскостей коррекции уравновешенность вала будет соответствовать требованиям ГОСТ 31320-2006 «Методы и критерии балансировки гибких роторов».
Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет минимизировать локальные дисбалансы вала гибкого ротора, обусловленные эксцентриситетами его участков, полученными вследствие погрешностей изготовления, что обеспечивает повышение точности балансировки.