Введение к работе
Актуальность темы. В современной технике - в промышленности и на
транспорте - широчайшее применение имеют высокооборотные роторные
гашины. Это газовые турбины, компрессоры. центробежные насосы,
генераторы, центрифуги. сепараторы, текстильные машины,
гироскопические приборы, шлифовальные станки и так далее.
Уровень технических характеристик указанных машин и приборов в шачительнои степени определяется возможностью повышения их частоты фащения. Так. напор компрессора пропорционален квадрату частоты фащения рабочего колеса, в электронавигационных приборах рост частоты фащения - основное условие повышения точности показаний, в шлифовальных станках чистота обработки поверхностей связана с частотой фащения шпинделя.
Поэтому повышение частоты вращения машин является постоянной шдачей конструкторов.
Увеличение частот вращения роторов имеет естественные )граничения, которые накладываются со стороны системы ротор -юдшипники - корпус малины. В прошлом, при относительно низких тстотах вращения роторных машин конструктивные решения сводились, как правило, к достаточно точной балансировке ротора. Тогда, в идеале, при ювпадении главной центральной оси инерции ротора с осью его вращения щнамические усилия между ротором и подшипниковыми опорами (и, :ледовательно, вибрации) исчезали. При этом не учитывались свойства юдшипников. их нелинейная упругость.
Однако, с ростом частоты вращения существенную роль приобретают шлинейные упругие свойства подшипников.
Динамика роторов в нелинейных упругих опорах (каковыми являются. і частности, подшипники качения) изучена недостаточно. Именно она и осматривается в настоящей работе. Из трех в принципе возможных видов колебаний вращающихся роторов: продольных, крутильных и поперечных, осматриваются присутствующие в самом широком классе механизмов -юперечные.
В работе исследуются вибрации ротора, обусловленные статической і моментной неуравновешенностью, которые присущи всем роторным іашинам. Осуществлен анализ динамики жесткого ротора, вращающегося в >адиальных шарикоподшипниках, радиально-упорных шарикоподшипниках, а акже в конических роликовых подшипниках.
Цель работы состоит в определении возможных форм движения пре-іессирующего ротора, разработке математического аппарата оценки рацио-[альных пределов балансировки роторов, определении оптимальных режимов >аботы конических роликовых и радиально-упорных шарикоподшипников.
Научная новизна.
1. На основе применения к высокооборотным роторным машинам годели жесткого ротора, вращающегося в радиальных шарикоподшипниках, шисываемых нелинейной жесткостной характеристикой, найдены величины імплитуд вибраций и выявлены формы прецессий оси ротора; получены іьіражения для рациональных пределов его балансировки.
-
Проведен анализ динамики жесткого ротора, вращающегося в дв радиально-упорных подшипниках, на основе модели нелинейно-упруг опор, разработана методика выбора оптимального преднатяга.
-
Исследована динамика ротора в двух конических роликов подшипниках (Hydra-Rib и Spring-Rib); разработана методика определен возможных режимов прецессии ротора и пределов его быстроходности.
Практическая ценность. Результаты работы могут быть использова при проектировании высокооборотных роторных машин: для определен величин вибраций ротора в подшипниках разных типов; для выбс требуемой точности балансировки ротора; для определения величи преднатяга в радиально-упорных подшипниках; для выбора типа коническ роликовых подшипников по условиям быстроходности ротора.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на:
Седьмом Всесоюзном съезде по теоретической и прикладн механике (Москва. 15-21 августа 1991 г.);
семинаре по теоретической механике (Санкт-Петербург, д ученых, 27 мая 1992 г.).
Кроме того, результаты неоднократно докладывались на научно-те нических и научно-методических конференциях профессорско-преподав тельского состава ГМА им.адмирала С.О.Макарова (1991, 1993, 1994 гг)
Публикации. Основное содержание работы отражено в статьях [1-8
Объем и структура диссертации. Работа состоит из 4 глав заключения. Каждая из глав разбита на разделы. Глава 1 являет вводной и содержит общие сведения о рассматриваемых проблемах и об состоянии в настоящий момент. Глава 2 посвящена анализу динами жесткого ротора, вращающегося в двух радиальных шарикоподшипниках, главе 3 исследуется динамика жесткого ротора в двух радиально-упорн шарикоподшипниках, в главе 4 - в конических роликовых подшипника Объем диссертации - 106 листов.