旋转机械动平衡的动刚度系数平衡方法及平衡装置制造方法及图纸

一种属机械领域的“旋转机械动平衡的动刚度系数方法及其装置”，它适用于分布质量连续转子多跨支承的旋转机组。是利用等效支座力学模型的振动矩阵方程：［Ｋ↓［ｄ］］｛Ｘ↓［ｓ］｝＝｛Ｒ′｝中等效动刚度系数Ｋ↓［ｄ］在一定工况下是一个常数的理论，用测取的支座振动量Ｘ↓［ｓ］和支座动态力Ｒ′经带有前置信号处理器和四个计算模块的专用计算机来直接计算精确Ｋ↓［ｄ］或选取近似Ｋ↓［ｄ］并优化计算出在选定校正平面的最佳成组配重Ｕ以及预计残余支座振动量ε↓［ｓｉ］的方法及装置。具有平衡精度高；不需试加重；只需加重启动１～２次，缩短平衡工期和适用范围广等优点。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种旋转机械动平衡的动刚度系数方法及其装置，属机械领域的旋转机械动平衡技术。近代旋转机械动平衡的方法主要有两种，一种是振型平衡法，另一种是影响系数法，目前，改进的动平衡方法，叫做联合平衡法(UBA法)，是把上述两种方法结合起来，有振型影响系数法和振型圆法，其中振型圆法虽能较快地在极座标上找出‘高点’与‘重点’，使第一次试加重较为可靠，但在多支承系统，仍需几次试加重，几次开、停机。与本专利技术较接近的有1983年日本日立公司佐藤一男等人发表的专利“旋转机械平衡的方法及其装置”中介绍了‘通过轴承支座的阻抗矩阵求出影响系数进行平衡的理论方法及其应用’；1985年清华大学唐锡宽在《(ASME》(85-DET-120，7P)杂志发表的“通过计算与试验确定旋转机械系统中轴承座等效阻抗和影响系数”中介绍了‘用测定的刚度系数和阻尼系数来计算动态影响系数，然后再计算配重’的方法；他们共同特点是所测量的振动状态量为轴振动量和轴承动反力，测点都在轴上，每个轴承处至少要放两个互成直角的测点。在多支承旋转机组的动平衡中它们的共同的缺点是都需要多次试加重，平衡精度低，开、停机次数多。本专利技术的目的是提供一种旋转机械动平衡的动刚度系数方法及其装置，提高平衡计算的精度，使旋转机械(机组)开、停次数有效地减少到1～2次。本专利技术提供的‘旋转机械动平衡的动刚度系数方法’其测量和计算的基础是建立一个图1示出的，反映分布质量连续转子多跨支承在几个同一方位上的等效弹性阻尼支座模型，即转子—支承系统动力学模型，将转子—支承系统分割成两个子系统，即转子系统和支座系统，其分界面取在转子轴颈与支座轴瓦油膜接触面上，两个子系统分别建立自己的运动方程，其间由一对耦合力轴承动反力R和支座动态力R′的{R}＝-{R′}—————(1)关系式相联系，用图2所示等效支座力学模型的振动矩阵方程{Xs}＝{R′}———(2)计算支座动态力R′、支座精确等效动刚度系数Kd以及支座残余振动量Xs，其特点是用这一等效弹性阻尼支承模型，代替了各向异性支座的四个刚度系数和四个阻尼系数的支座模型，它只需一个刚度系数和一个阻尼系数，因此，每个支座振动量Xs的测点只需一个，支座动态力R′的测点也只需一个，这两个测点必须放在过支承点的同一条径线上；各支座上的测点都要放在同一过轴线的平面上，即其方位角为；等效动刚度系数Kd在对应于第Vc种运行负荷状况下，在选定的ωk转速下，有确定的选定校正平面位置和数目m的情况下是一个常数。为了计算支座动态力R′和支座振动量Xs，除考虑转子系统上给定的总加重所产生的激振力外，还需计及转子系统不平衡响应所引起的附加不平衡激振力。为此，将转子系统简化为图3所示的集总质量转子模型。用转子—支承系统动力平衡条件和变形谐调条件 ∑Mx＝0，∑My＝0；{Ri}+{Sip}＝{Xsi}——(3)以及计算转子系统不平衡响应的传递矩阵{Z}i＝{T}i-1i-2，...，1{Z}1————————(4)来计算支座动态力和支座振动量，式中 --第j个校正平面的平衡量 所产生的惯性力和由于转子动变形引起的附加不平衡激振力； —第i个超静定或静定轴承动反力； —转子所有外力和力偶分别在ozy平面和ozx平面的力矩； —各支座在 作用下的振动量； —转子各有关点的单位荷载下的柔度，可由Mohr积分或传递矩阵法计算；Sip—转子不平衡惯性力在各有关点的变形值，也可由Mohr积分或传递矩阵法计算；ωk—第k个平衡转速。 ——起始状态向量 ——第I截面状态向量i＝ii————圆盘与轴段组合元件传递矩阵i————————无质量轴段场阵i————————园盘点阵————————起始矩阵再用平衡目标方程和约束方程max{|εsi(ωk，Vc，m，)|}→minεsi(ωk，Vc，m，)＝Xsi(ωk，Vc，m，)+XOi(ωk，Vc，m，){xs}＝{R′} ————(5){x··}+{x·}+ωJ{x·}+{x}={F}-{R}]]>{Fj‾}=ω2{Uj‾}]]>来优化计算在选定校正平面上的最佳成组配重U，式中XOi————第i个支座测点记录的原始支座振动量；Xsi————第i个支座测点记录的加重后的支座振动量；εsi————第i个支座测点记录的残余支座振动量；i＝1，2，....，n，———支座测点数；k＝1，，.....，，K+1，K+2，K个轴系临界转速；K+1————空载下的额定转速；K+2————满负荷时的转速；c＝1，2，....，c运行工况，一般指各种负荷下和长期稳定满负荷工况下；m————选定的校正平面数目；Gr————转子质量；————支承处测点的方位角；Uj＝mjrj——校正平面的平衡量(重径积)；————转子系统的质量阵；————转子系统的阻尼阵；————转子系统的刚度阵；{R}————轴承动反力列阵；{F}————转子系统的外力列阵；————转子系统的回转力矩有关的矩阵，J为反对称阵，各元素是极转动惯量；{x}， —转子系统的振动量列阵；其中{x}是转子振动位移响应阵， 是转子振动速度响应阵， 是转子振动加速度响应阵；优化计算的方法是用已知支座系统等效动刚度系数，就可通过公式(5)采用座标轮换方向搜索法，不断地改变Fj，利用前述(3)、(4)式可求出轴承动反力{R}，由公式(2)又可求出在{R′}作用下所产生的支座振动量(瓦振){Xs}，经与原振{X0}迭加，可计算出残余振动量{εsi}，若趋于减小，则继续该方向优化，否则换Fj另一个座标方向，直至求出使各支承残余振动量{εsi}皆为最小时的最佳平衡量Uj，每个校正平面依次搜索下去，直至在选定平面工况下，求出最佳成组配重值{Uj}。为此，所有的计算公式还需测量出各测点之间的距离、各选定校正面的位置数目和加重半径、轴系各段的轴向尺寸和转轴的内、外径尺寸。则本专利技术提出的‘旋转机械动平衡的动刚度系数方法’至少由以下三个步骤来完成第一步，对不平衡转子及轴系在对应于第Vc种运行负荷状况下，在选定的ωk转速下，已选定了校正平面的位置和数目m的情况下，测量各支座的原始支座振动状态量，所说的支座振动状态量包括支座振动量Xs和支座动态力R′；而原始支座振动状态量是指原始支座振动量X0和原始支座动态R0′；并用常规手段确认是质量不平衡；第二步根据测出的各原始支座振动量X0和测出的各原始支座动态力R0′代入公式(2)，计算出各支座的精确等效动刚度系数Kd，再由公式(3)、(4)、(5)求出选定校正平面上的最佳成组配重U和预先计算出各支座的残余支座振动量εsi；第三步在选定平面加上最佳成组配重U后，测出各支座的残余支座振动量εsi小于允许值，平衡完毕。如果在第一步中所测量的各支座的振动状态量只测出原始支座振动量X0，则第二步就需根据测出的各支座的原始支座振动量X0和选定的一个近似等效动刚度系数Kd，计算出在选定校正平面上的近似成组配重Ux，第三步在选定校正平面加上近似成组配重U1(作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转机械动平衡的动刚度系数方法，其特征在于：其测量和计算的基础是建立一个反映分布质量连续转子多跨支承在几个同一方位上的等效弹性阻尼支座模型，即转子一支承系统动力学模型，将转子一支承系统分割成两个子系统，即转子系统和支座系统，两个子系统分别建立自己的运动方程，其分界面取在转子轴颈与支座轴瓦油膜接触面上，其间由一对耦合力：轴承动反力Ｒ和支座动态力Ｒ′的｛Ｒ｝＝－｛Ｒ′｝关系式相联系，用支座的振动矩阵方程：［Ｋ↓［ｄ］］｛Ｘ↓［ｓ］｝＝｛Ｒ′｝计算支座动态力Ｒ′、支座精确等效动刚度系数Ｋ↓［ｄ］以及支座振动量Ｘ↓［ｓ］，其特点是：用一等效弹性阻尼支承模型，代替了各向异性支座的四个刚度系数和四个阻尼系数的支座模型，这一等效弹性阻尼支承模型只需一个刚度系数和一个阻尼系数，因此，每个支座振动量Ｘ↓［ｓ］的测点只需一个，支座动态力Ｒ′的测点也只需一个，这两个测点必须放在过支承点的同一条径线上；各支座上的测点都要放在同一过轴线的平面上，即其方位角为φ；等效动刚度系数Ｋ↓［ｄ］在（１）对应于第Ｖ↓［ｃ］种运行负荷状况下，（２）在选定的ω↓［ｋ］转速下，（３）有确定的选定校正平面位置和数目ｍ的情况下是一个常数，用转子一支承系统动力平衡条件和变形谐调条件：＊＊＊以及计算转子系统不平衡响应的传递矩阵：＊＊＊来计算支座动态力和支座振动量，再用平衡目标方程：＊＊＊来优化计算在选定校 正平面上的最佳成组配重Ｕ，这样，旋转机械动平衡的动刚度系数方法至少由以下三个步骤来完成：第一步：测量不平衡转子及轴系中各支座的原始支座振动状态量，所说的支座振动状态量包括支座振动量Ｘ↓［ｓ］和支座动态力Ｒ′；而原始支座振动状态量是指原始 支座振动量Ｘ↓［０］和原始支座动态力Ｒ↓［０］′；并用常规手段确认是质量不平衡；第二步：根据测出的各原始支座振动量Ｘ↓［０］和测出的各原始支座动态力Ｒ↓［０］′计算出各支座的精确等效动刚度系数Ｋ↓［ｄ］，从而求出选定校正平面上的最佳成组 配重Ｕ和预先计算出各支座的残余支座振动量＊；第三步：在选定平面加上最佳成组配重Ｕ后，测出各支座的残余支座振动量＊小于允许值，平衡完毕。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩余才，
申请(专利权)人：东北电力学院，
类型：发明
国别省市：22[中国|吉林]