Балансировка роторов электрических машин

 

Содержание

Введение 3

Балансировка роторов. 4

Балансировка роторов при различных видах неуравновешенности. 6

1.Статическая неуравновешенность. 6

2.Моментная неуравновешенность. 7

3.Динамическая неуравновешенность. 8

Список использованных источников 11

 

 

 

 

Введение

 

Ротор электромашины, вращающаяся часть электрической машины. Понятие ротор, как правило, относят к переменного тока машинам; в постоянного тока машинах ротор называется якорем. Ротор асинхронной машины обычно представляет собой собранное из листовой электротехнической стали цилиндрическое тело с пазами для размещения обмотки. По типу обмотки ротор асинхронных машин разделяют на фазные и короткозамкнутые. Фазный ротор имеет трёхфазную обмотку с тем же числом секций, что и у обмотки статора; секции обычно соединяют в звезду, а концы выводят через контактные кольца и щётки на пусковой реостат. Короткозамкнутый ротор имеет обмотку, образованную металлическими стержнями, замкнутыми с двух сторон.

Ротор синхронных машин разделяют на явнополюсные и неявнополюсные. Явнополюсный ротор состоит из ярма и прикрепленных к нему полюсов с обмотками возбуждения. Неявнополюсный ротор обычно изготовляется как единое целое из одной стальной поковки, в которой фрезеруют пазы для укладки в них обмотки возбуждения.

 

                                           Балансировка роторов.

Ротором (по гост 19534-74) называют звенья механизмов, совершающие вращательное движение и удерживаемые при этом своими несущими поверхностями в опорах. Если масса ротора распределена относительно оси вращения равномерно, то главная центральная ось инерции x-x совпадает с осью вращения и ротор является уравновешенным или идеальным. При несовпадении оси вращения с осью x-x, ротор будет неуравновешенным и в его опорах при вращении возникнут переменные реакции, вызванные действием инерционных сил и моментов (точнее, движением центра масс с ускорением).

Рис 10.5

В зависимости от взаимного расположения оси вращения и главной цетральной оси инерции x-x , по ГОСТ 19534-74, различают следующие виды неуравновешенности роторов (рис. 10.5):

а) статическую, когда эти оси параллельны; б) моментную, когда оси пересекаются в центре масс ротора S; в) динамическую, когда оси либо пересекаются вне центра масс, либо не пересекаются, а перекрещиваются в пространстве.

Как отмечено выше, неуравновешенность определяется конструктивными характеристиками ротора или механизма и не зависит от параметров движения. Поэтому при балансировке оперируют не инерционными силами, а дисбалансами.

Мерой статической неуравновешенности ротора является дисбаланс - векторная величина, равная произведению неуравновешенной массы m на ее эксцентриситет e, где эксцентриситет e - радиус-вектор центра этой массы относительно оси ротора. Направление главного вектора дисбаланса D совпадает с направлением главного вектора сил инерции Fи, действующих на ротор при вращении:

Моментная неуравновешенность характеризуется главным моментом дисбалансов ротора MD , который пропорционален главному моменту сил инерции (рис. 10.6):

Главный момент дисбалансов ротора полностью определяется моментом пары равных по величине и противоположных по направлению дисбалансов DM1 + DM2 = DM, расположенных в двух произвольных плоскостях (I и II), перпендикулярных оси вращения ротора.

 Дисбаланс и момент дисбалансов не зависят от частоты вращения, они полностью определяются конструкцией ротора и точностью его изготовления.

Балансировкой называют искусственное перераспределение массы ротора с целью его уравновешивания (или процесс определения значений и угловых координат дисбалансов ротора и их уменьшения с помощью корректировки размещения его масс).

Балансировка эквивалентна уравновешиванию системы инерционных сил, прикладываемых к подвижному ротору для его равновесия.

Полное уравновешивание ротора – распределение масс ротора, устраняющее давление от сил инерции этого звена на стойку.

Рис 10.6

Жесткий ротор можно уравновесить двумя корректирующими массами, расположенными в двух произвольно выбранных плоскостях, перпендикулярных оси его вращения. Эти плоскости называют плоскостями коррекции.

Задача балансировки ротора заключается в определении, в выбранных плоскостях коррекции, значений и углов дисбалансов и размещении в этих плоскостях корректирующих масс, дисбалансы которых равны по величине и противоположны по направлению найденным дисбалансам ротора.

На практике балансировку проводят: при конструировании - расчетными методами, в процессе изготовления деталей и узлов - экспериментально на специальных балансировочных станках. Балансировка на станках является более точным и надежным методом, по сравнению с расчетным. Поэтому она применяется для ответственных деталей с высокими рабочими частотами вращения. Корректировка масс ротора осуществляется либо присоединением к нему дополнительных корректирующих масс (наплавлением, наваркой или привинчиванием противовесов), либо удалением части массы ротора с "тяжелой" стороны (фрезерованием или высверливанием). Точность балансировки характеризуется величиной остаточного дисбаланса D0 ротора в каждой из плоскостей коррекции. Величина D0 не должна превышать допустимых для данного класса точности значений, регламентируемых ГОСТ 22061-76.

Балансировка роторов при различных видах неуравновешенности.

 

1.Статическая неуравновешенность.

Статическое уравновешивание ротора (вращающегося звена) – распределение масс вращающегося звена, переводящее его центр масс на ось вращения.

Условие статической уравновешенности ротора:

 

Рис 10.7

При статической неуравновешенности (рис.10.7) главная центральная ось инерции параллельны оси вращения ротора, главный вектор дисбалансов больше нуля, а главный момент дисбалансов равен нулю

Dс > 0; MD = 0,

т.е. необходимо уравновесить только вектор Dс= m e. Для этого достаточно установить на роторе только одну корректирующую массу mk, величина которой определяется из равенства Dk = mk ek = -Dc mk = Dk / ek , где величиной ek задаются из соображений удобства размещения противовесов. Направление вектора Dk противоположно направлению Dc.

2.Моментная неуравновешенность.

Моментным уравновешиванием ротора называется распределение масс звена, устраняющее динамические нагрузки в опорах, возникающие от действия главного момента инерции.

Условие моментной уравновешенности:

 

Рис 10.8

При моментной неуравновешенности (рис.10.8) главная центральная ось инерции пересекает ось вращения в центре масс ротора точке S, главный вектор дисбалансов Dс равен нулю, главный момент дисбалансов МD не равен нулю т.е. необходимо уравновесить только момент дисбалансов МD . Для этого достаточно разместить на роторе две одинаковые корректирующие массы mk на равных расстояниях от оси вращения ek и от ценра масс S - lk. Массы выбираются и размещаются так, чтобы момент их дисбалансов MDk был по величине равен, а по направлению противоположен моменту дисбалансов ротора МD:

где Dk = mk ek . В этих зависимостях величинами lk и ek задаются по условиям удобства размещения противовесов на роторе, а величину mk рассчитывают. Необходимо отметить, что величины Dk в плоскостях коррекции необязательно должны быть равными, необходимо выполнять только неизменность положения центра масс - он должен оставаться на оси вращения.

 

 

3.Динамическая неуравновешенность.

Динамическим уравновешиванием ротора – распределение масс вращающегося звена, совмещающее его ось вращения с одной из главных осей инерции.

Условие динамической уравновешенности ротора:

 

Рис 10.9

При динамической неуравновешенности (pис. 10.9) главная центральная ось инерции пересекает ось вращения не в центре масс ротора точке S, либо перекрещивается с ней; и главный вектор дисбалансов Dc, и главный момент дисбалансов МD не равны нулю т.е. необходимо уравновесить вектор Dс и момент дисбалансов МD .

 Для этого достаточно разместить на роторе две корректирующих массы mk1 и mk2 на расстояниях от оси вращения ek1 и ek2 , а от ценра масс S, соответственно на lk1 иlk2. Массы выбираются и размещаются так, чтобы момент их дисбалансов MDk был по величине равен, а по направлению противоположен моменту дисбалансов ротора МD:

где

а векторная сумма дисбалансов была равна и противоположно направлена вектору Dc. B этих зависимостях величинами lki и eki задаются по условиям удобства размещения противовесов на роторе, а величины mki рассчитывают.

 

 

Список использованных источников

 

1. Атабеков В. Б.: «Ремонт электрооборудования  промышленных предприятий»

2. Цейтлин Л. С.: «Электропривод, электрооборудование и основы управления»

3. Щепетильников В.А. Основы балансирочной техники. В 2-х томах. — М.: Машиностроение, 1975.

4. Колесник Н.В. Статиченская и динамическая балансировка. — М.: Машгиз, 1954

5. Плотников В.А. Статическая балансировка вращающихся частей машин.: Методическое пособие. — Кемерово, 1989.

6. http://leg.co.ua/info/elektricheskie-mashiny/balansirovka-rotorov.html