RU2426014C1 - Calculated-simulation procedure for shaft balancing - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention can be used at assembly and balancing sectional rotors with magnetic suspension of compressors of gas-compressor units (GCU). Magnetic cores are mounted on the shaft. There are measured values of their maximal radial run out relative to balancing surface and their angles relative to a control point of the shaft. The cores are taken off. The shaft is divided into sections. There are chosen planes of cross sections of weights passing through their centres as planes of correction. There are determined correcting weights of sections of the shaft and corrected unbalances of sections of the shaft by removing material in planes of correction. Simulation loads are set in places of material removal. Also, angles of places of simulation loads installation relative to the control point of the shaft are determined from dependence:

while correcting weights (weights of the imitation loads ) from dependence:

where: m_c is correcting weight, m_s is weight of a simulation load, M_i is weight of the shaft section, D is diameter of the shaft section in the place of load installation, X, Y are coordinates of weights of sections; also, the simulation loads are removed upon completion of assembly and rotor balancing.

EFFECT: reduced unbalance of rotor caused with concentricity of its assembly, upgraded accuracy of balancing.

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сборке и балансировке сборных роторов с магнитным подвесом компрессоров газоперекачивающих агрегатов (ГПА).The invention relates to mechanical engineering and can be used in the assembly and balancing of prefabricated rotors with a magnetic suspension of compressors of gas pumping units (GPU).

Известен способ балансировки сборных роторов, описанный в ГОСТ ИСО 11342-95, при котором выбирают плоскости коррекции дисбалансов и балансируют вал по методике балансировки жесткого ротора.A known method of balancing prefabricated rotors described in GOST ISO 11342-95, in which select the plane of correction of imbalances and balance the shaft by the method of balancing a rigid rotor.

Данный способ взят за прототип.This method is taken as a prototype.

Недостатком известного способа является то, что после установки вала в составе ротора в корпус компрессора его вращение осуществляется с некоторым эксцентриситетом относительно той оси, по которой осуществлялась балансировка. Эксцентриситет обусловлен погрешностью обработки поверхностей, определяющих ось вращения ротора при работе.The disadvantage of this method is that after installing the shaft in the rotor in the compressor housing, its rotation is carried out with some eccentricity relative to the axis along which the balancing was carried out. The eccentricity is due to the error in processing surfaces that determine the axis of rotation of the rotor during operation.

Величина дисбаланса ротора, вызванного эксцентриситетом его установки, может достигать величин, превышающих допустимый уровень дисбаланса на порядки.The magnitude of the imbalance of the rotor caused by the eccentricity of its installation, can reach values exceeding the permissible level of imbalance by orders of magnitude.

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.So, for example, a rotor weighing 500 kg after balancing has an imbalance not exceeding 150 g · mm in each correction plane. After installation with an eccentricity of 8 μm, which is the permissible error of the surface treatment of the magnetic cores, the imbalance in each correction plane will be 2000 g · mm, which is 13 times greater than the allowable imbalance.

Технической задачей настоящего изобретения является снижение дисбаланса вала ротора, обусловленного эксцентриситетом его установки, обеспечивающего повышение точности балансировки.The technical task of the present invention is to reduce the imbalance of the rotor shaft, due to the eccentricity of its installation, providing improved balancing accuracy.

Технический результат достигается тем, что в способе, при котором выбирают плоскости коррекции дисбаланса и балансируют вал по методике балансировки жесткого ротора, на вал устанавливают магнитные сердечники, измеряют величины их максимального радиального биения относительно балансировочных поверхностей и их углы относительно контрольной точки вала, снимают сердечники, вал разбивают на участки, выбирают плоскости поперечных сечений, проходящих через их центры масс, в качестве плоскостей коррекции определяют корректирующие массы участков вала, корректируют дисбалансы участков вала удалением материала в плоскостях коррекции, устанавливают имитационные грузики в местах удаления материала, при этом углы мест установки имитационных грузиков относительно контрольной точки вала определяют из зависимостиThe technical result is achieved by the fact that in the method in which the unbalance correction planes are selected and the shaft is balanced according to the method of balancing the hard rotor, magnetic cores are installed on the shaft, their maximum radial runout is measured relative to the balancing surfaces and their angles relative to the shaft reference point, the cores are removed, the shaft is divided into sections, choose the plane of the cross sections passing through their centers of mass, as the correction planes determine the corrective mass stkov shaft is corrected imbalances removing shaft material sections in planes correction simulation set weights in the field of material removal, wherein the angles of installation locations of simulated weights relative to the control point of the shaft is determined from the relationship

а корректирующие массы (массы имитационных грузиков) из зависимостиand corrective masses (masses of simulation weights) from the dependence

где m_к - корректирующая масса, m_и - масса имитационного грузика, M_i - масса участка вала, D - диаметр участка вала в месте установки грузика, X, Y - координаты центра масс участка, при этом имитационные грузики снимают после окончания сборки и балансировки ротора.where m _k is the correcting mass, m _and is the mass of the simulation weight, M _i is the mass of the shaft section, D is the diameter of the shaft section at the place of installation of the weight, X, Y are the coordinates of the center of mass of the section, while the simulation weights are removed after assembly and balancing rotor.

Снятие грузиков после балансировки позволяет приблизить ось отбалансированной массы вала к его оси вращения в составе компрессора.Removing the weights after balancing allows you to bring the axis of the balanced shaft mass closer to its axis of rotation in the compressor.

Способ поясняется чертежами, представленными на фиг.1, 2, 3.The method is illustrated by drawings, presented in figures 1, 2, 3.

На фиг.1 поясняется измерение максимального биения поверхностей магнитных подшипников.Figure 1 explains the measurement of the maximum runout of the surfaces of the magnetic bearings.

На фиг.2 поясняется определение плоскостей коррекции и коррекция дисбалансов.Figure 2 explains the definition of the correction planes and the correction of imbalances.

На фиг.3 поясняется определение координат центров масс участков.Figure 3 explains the determination of the coordinates of the centers of mass of the sections.

На чертежах обозначено:In the drawings indicated:

1 - вал ротора;1 - rotor shaft;

2, 3 - магнитные сердечники;2, 3 - magnetic cores;

4 - имитационные грузики на валу ротора;4 - simulation weights on the rotor shaft;

a₁, …, a_i - плоскости коррекции вала;a ₁ , ..., a _i - plane correction of the shaft;

A, Б - балансировочные поверхности вала;A, B - balancing surfaces of the shaft;

B, Г - рабочие поверхности ротора;B, G - working surfaces of the rotor;

Е - места съема металла в плоскостях коррекции вала.E - places of removal of metal in the planes of the shaft correction.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Вал 1 ротора (фиг.1) со смонтированными на нем магнитными сердечниками 2, 3 устанавливается на измерительные призмы поверхностями А, Б. Относительно этих поверхностей производится измерение величины максимального биения поверхностей В, Г магнитных сердечников, а углы этих максимальных радиальных биений - относительно контрольной точки вала. Эксцентриситеты центров масс магнитных сердечников определяют из зависимостиThe rotor shaft 1 (Fig. 1) with magnetic cores 2, 3 mounted on it is mounted on measuring prisms by surfaces A, B. Relative to these surfaces, the maximum runout of surfaces B, D of magnetic cores is measured, and the angles of these maximum radial beats are relative to the control shaft points. The eccentricities of the centers of mass of the magnetic cores are determined from the dependence

а координаты центров масс из зависимостиand the coordinates of the centers of mass from the dependence

;

;

,

,

где _ΔD_i - максимальное радиальное биение магнитного сердечника, α_i - угол максимального радиального биения магнитного сердечника.where _Δ D _i is the maximum radial runout of the magnetic core, α _i is the angle of the maximum radial runout of the magnetic core.

Разбивают вал на участки, определяют массы участков (M_i) и положение центров масс участков, например, с использованием САПР.Break the shaft into sections, determine the mass of the sections (M _i ) and the position of the centers of mass of the sections, for example, using CAD.

Выбирают в качестве плоскостей коррекции дисбаланса плоскости поперечного сечения участков, которые проходят через центры масс участков.The planes of the cross section of the sections that pass through the centers of mass of the sections are selected as the imbalance correction planes.

Определяют координаты центров масс участковThe coordinates of the centers of mass of the plots are determined

где z_a1, …, z_ai - расстояние от торца ротора до соответствующего сечения.where z _a1 , ..., z _ai is the distance from the end face of the rotor to the corresponding section.

Определяют корректирующие массы и массы имитационных грузиков из зависимостиDetermine the corrective masses and masses of simulation weights from the dependence

Определяют углы мест снятия материала участков вала и установки имитационных грузиков относительно контрольной точки вала из зависимостиThe angles of the places of material removal of the shaft sections and the installation of simulation weights relative to the control point of the shaft are determined from the dependence

Корректируют дисбалансы участков, при этом производят съем металла в местах Е. Устанавливают на места съема металла имитационные грузики 4.The imbalances of the plots are corrected, while the metal is removed in places E. Install imitation weights 4 at the places of metal removal.

Балансируют вал по технологии, предусмотренной для жестких валов.Balance the shaft according to the technology provided for rigid shafts.

По окончании сборки и балансировки ротора все имитационные грузики снимают, что позволяет избавиться от дисбаланса вала в составе ротора при переходе с балансировочных на рабочие поверхности.At the end of the assembly and balancing of the rotor, all simulation weights are removed, which eliminates the imbalance of the shaft in the rotor during the transition from balancing to working surfaces.

Таким образом, применение предлагаемого способа многократно снижает дисбаланс ротора, обусловленный эксцентриситетом его установки, что повышает точность балансировки.Thus, the application of the proposed method many times reduces the imbalance of the rotor due to the eccentricity of its installation, which increases the accuracy of the balancing.

Claims (1)

Расчетно-имитационный способ балансировки вала, при котором выбирают плоскости коррекции дисбалансов, балансируют вал по методике балансировки жесткого ротора, отличающийся тем, что на вал устанавливают магнитные сердечники, измеряют величины их максимального радиального биения относительно балансировочных поверхностей и их углы относительно контрольной точки вала, снимают сердечники, вал разбивают на участки, выбирают плоскости поперечных сечений, проходящих через их центры масс, в качестве плоскостей коррекции, определяют корректирующие массы участков вала, корректируют дисбалансы участков вала удалением материала в плоскостях коррекции, устанавливают имитационные грузики в местах удаления материала, при этом углы мест установки имитационных грузиков относительно контрольной точки вала определяют из зависимости:

а корректирующие массы (массы имитационных грузиков) из зависимости:

где m_к - корректирующая масса, m_и - масса имитационного грузика, M_i - масса участка вала, D - диаметр участка вала в месте установки грузика, X, Y - координаты центров масс участков, при этом имитационные грузики снимают после окончания сборки и балансировки ротора. The calculation and simulation method of balancing the shaft, in which imbalance correction planes are selected, balancing the shaft according to the method of balancing a hard rotor, characterized in that magnetic cores are mounted on the shaft, measure their maximum radial runout relative to the balancing surfaces and their angles relative to the shaft reference point, take off the cores, the shaft are divided into sections, choose the plane of the cross sections passing through their centers of mass, as the correction planes, determine the correction iruyuschie weight shaft portions, shaft portions imbalances corrected by removing material in the correction planes is set in field simulation weights removing material, wherein the angles of installation locations of simulated weights relative to the control point of the shaft is determined from the relationship:

and corrective masses (masses of simulation weights) from the dependence:

where m _k is the correction weight, m _and is the mass of the simulation weight, M _i is the mass of the shaft section, D is the diameter of the shaft section at the place of installation of the weight, X, Y are the coordinates of the centers of mass of the sections, while the simulation weights are removed after assembly and balancing rotor.

Images