349 (17)

580

bicie B₂ przy rezonansie dynamicznym jest często pomijalny. Z tego wynika, że na takiej wyważarce można usuwać oddzielnie niewyważenie statyczne przy prędkości rezonansowej n, i oddzielnie niewyważenie dynamiczne przy prędkości rezonansowej n₂.

Wielkość i kierunek nie wyważenia znajdujemy dla każdej z dwu płaszczyzn czołowych wirnika przez mocowanie ciężarków próbnych i obserwowanie, jak to wpływa na wielkość bicia.

Przy wyważeniu statycznym mocujemy takie same ciężarki próbne w obu płaszczyznach czołowych na tym samym kierunku i tym samym promieniu (rys. XIV.30), tzn. mocujemy ciężarki w punkcie 1, następnie w punktach 2, 3 itd.; za każdym razem mierzymy bicie B_x przy prędkości rezonansowej Następnie sporządzamy wykres bicia w zależności od miejsca mocowania ciężarków próbnych (rys. XIV.31).

5

6'

%

Rys. XIV.30. Wyważanie statyczne

B

Rys. XIV.31. Wykres bicia łożysk przy różnym położeniu ciężarków próbnych

2    3 A 5    6

Bicie Bq mierzymy przy wirniku bez ciężarków próbnych, pochodzi więc ono od niewyważenia statycznego wirnika.

Ciężarek próbny umieszczony w punkcie 2 zmniejsza bicie do wartości

ł^min ^— Ęq Bnr

Naszym celem jest, by B_min było możliwie małe, B_min -* 0. Z wykresu można sądzić, że zwiększenie ciężarka w proporcji

W =    = m

(XIV. 114)

gdzie m — masa ciężarka próbnego, powinno dać B_min = 0. Wzorem (XIV. 114) posługujemy się do ustalenia masy ciężarka wyważającego. Ciężarek ten należy w naszym przykładzie zamocować w punkcie 2.

Podobnie postępujemy przy usuwaniu niewyważenia momentowego. Ciężarki próbne mocujemy przesunięte o 180°, np. 1, i 4₂,2, i 5₂,3, i 6₂, itd. Bicia mierzymy przy prędkości rezonansowej n₂. Po ustaleniu dla każdej płaszczy* zny wyważenia wartości ciężarków w,,, w_dl, w,₂, w_d2 przeprowadzamy ich redukcję do jednego ciężarka po każdej stronie w₁, w₂, sumując je geometry®* • nie (patrz rys. XIV.27).

Z reguły proces wyważenia wymaga powtórzenia w celu zwiększenia dokładności wyważenia (wyważenie główne plus „doważenie").

Wyważarka rezonansowa umożliwia osiągnięcie wolnej reakcji wirującej, nie przekraczającej 5% reakcji statycznej.

9. Drgania samowzbudne wirnika wywołane wymuszeniami aerodynamicznymi

Oprócz omówionych drgań synchronicznych wirnika zdarzają się niekiedy niskoczęstotliwościowe drgania samowzbudne, wywołane niekonserwatywny* mi siłami podtrzymującymi ruch precesyjny wirnika z częstością niesynchroniczną.

Amplituda tych drgań jest przeważnie bardzo duża, a ich częstość odpowiada w przybliżeniu jednej z częstości krytycznych wirnika, przeważnie częstości podstawowej (pierwszego rzędu).

Ponieważ drgania te nie są związane z niewy ważeniem wirnika nie można ich usunąć zabiegiem starannego wyważania.

Przyczyną drgań samowzbudnych wirnika mogą być wymuszenia w klinie smarnym łożysk (oil whip) lub wymuszenia aerodynamiczne.

Drgania niskoczęstotliwościowe wywołane wymuszeniami aerodynamicznymi zidentyfikowano stosunkowo niedawno, w 1958 r., dzięki badaniom Thomasa [47]. Wskazał on, że w ekscentrycznym położeniu wirnika zmieniają się luzy promieniowe w układzie łopatkowym, skutkiem czego rozkład strat nieszczelności przestaje być kołowosymetryczny, a w konsekwencji pojawia się niezrównoważona siła poprzeczna, prostopadła do kierunku ugięcia wirnika, wyprzedzająca ugięcie o 90° zgodnie z kierunkiem wirowania p (rys. XIV.32). Jeżeli rozpraszanie energii dzięki tłumieniu jest mniejsze od pracy siły wymuszającej, wirnik jest skłonny do drgań samowzbudnych.

Pierwotnie uważano straty nieszczelności za jedyną przyczynę występowania niezrównoważonej siły poprzecznej. Badania eksperymentalne i analiza teoretyczna (Alford J. S., Protecting Turbomachinery from Self-Excited Rotor Whirl, J. of Eng. for Power, Trans. ASME 1965, 87, s. 333 — 344) wskazują jednak, że stopnie z łopatkami bandażowanymi odznaczają się większymi wartościami niezrównoważonej siły poprzecznej z powodu nierównomiernego