НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o294.pdf (1594.06Кб)

УДК 62-752+62-755

1 Керченский государственный морской технологический университет, Керчь, Россия

В современных роторных машинах находят применение автобалансирующие устройства пассивного типа для автоматической балансировки ротора и снижения вибрации. Подавляющее большинство существующих исследований динамики и устойчивости автобалансировки роторов основаны на допущении о том, что компенсирующие грузы автобалансиров, а также дисбаланс ротора, являются бесконечно малыми величинами. Проведенный литературный обзор показал, что задачи об автоматическом уравновешении ротора при его пространственном движении решены приближенно и требуют более глубокого анализа с учетом конечной массы грузов.
В работе выполнен анализ влияния массы автобалансира на массо-инерционные свойства ротора, совершающего пространственное движение. Получены автономные уравнения движения системы. Показано, что добавление к ротору точечных масс компенсирующих грузов автобалансира и дисбаланса увеличивает все компоненты суммарного тензора инерции механической системы, но неодинаково. Это приводит к качественному изменению массо-инерионных характеристик системы. Составной ротор становится инерционно анизотропным, у которого моменты инерции относительно двух поперечных собственных осей не равны друг другу. Анизотропия ротора приводит к усложнению динамического поведения гироскопического ротора. Возможно появление дополнительных критических скоростей вращения и зон неустойчивости движения.
Показано, что инерционные параметры роторной системы приобретают интервальный характер в случае установки многомассового автобалансира, т.е. их величины определены не однозначно, а могут принимать множество значений из некоторого диапазона. Поэтому степень инерционной анизотропии и другие параметры автобалансировки также являются интервальными величинами в этом случае.
Получена система безразмерных уравнений движения роторной машины, которая содержит минимально необходимое количество безразмерных параметров. Выполнен анализ характерных диапазонов значений безразмерных параметров. Использование безразмерных уравнений и параметров расширяет возможности последующего анализа и позволяет выделять наиболее общие свойства всего рассматриваемого класса роторных машин с автобалансиром.

1. Нестеренко В.П. Автоматическая балансировка роторов приборов и машин со многими степенями свободы. Томск: Изд-во Томск. ун–та, 1985. 84 с.
2. Філімоніхін Г.Б. Зрівноваження і віброзахист роторів автобалансирами з твердими коригувальними вантажами. Кіровоград: КНТУ, 2004. 352 с.
3. Gorbenko A.N. On the Stability of Self-Balancing of a Rotor with the Help of Balls // Strength of Materials. 2003. Vol. 35, is. 3. P. 305-312. DOI: 10.1023/A:1024621023821
4. Green K., Champneys A.R., Friswell M.I., Munoz A.M. Investigation of a multi-ball, automatic dynamic balancing mechanisms for eccentric rotors // Philosophical Transactions of the Royal Society A. 2008. Vol. 366. P. 705-728. DOI: 10.1098/rsta.2007.2123
5. Rodrigues D.J., Champneys A.R., Friswell M.I., Wilson R.E. Automatic two-plane balancing for rigid rotors // International Journal of Non-Linear Mechanics. 2008. Vol. 43, is. 6. P. 527-541. DOI: 10.1016/j.ijnonlinmec.2008.01.002
6. Lu C.-J., Wang M.-C., Huang S.-H. Analytical study of the stability of a two-ball automatic balancer // Mechanical Systems and Signal Processing. 2009. Vol. 23, is. 3. P. 884-896. DOI: 10.1016/j.ymssp.2008.06.008
7. Яцун В.В. Математична модель зрівноваження кульовими автобалансирами крильчатки осьового вентилятора // Науковий вісник Національного гірничого університету (Дніпропетровськ). 2009. № 9. С. 11-18. Режим доступа: http://www.nbuv.gov.ua/old_jrn/natural/Nvngu/2009_9/Yatsun.pdf (дата обращения 01.11.2015).
8. Быков В.Г. Балансировка статически и динамически неуравновешенного ротора одноплоскостным автобалансировочным механизмом // Вестник Санкт-Петербургского университета. Сер. 1. Математика. Механика. Астрономия. 2009. № 4. С. 67-76.
9. Дубовик В.А., Зиякаев Г.Р. Основное движение двухмаятникового автобалансира на гибком валу с упругими опорами // Известия Томского политехнического университета. 2010. Т . 317, № 2: Математика и механика. Физика. С . 37-39.
10. Bykov V.G. Auto-balancing of a rotor with an orthotropic elastic shaft // Journal of Applied Mathematics and Mechanics. 2013. Vol. 77, is. 4. P. 369-379. DOI: 10.1016/j.jappmathmech.2013.11.005
11. Филимонихин Г.Б., Гончаров В.В. Уравновешивание автобалансиром ротора в упруго-вязко закрепленном корпусе, совершающем пространственное движение // Известия Томского политехнического университета. 2014. Т. 325, № 2: Математика, физика и механика. С . 41-49.
12. Філімоніхіна І.І., Філімоніхін Г.Б. Узагальнений емпіричний критерій стійкості основного руху і його застосування до ротора на двох осесиметричних пружних опорах // Машинознавство. 2007. № 3. С. 22-27 .
13. Филимонихин Г.Б., Горбенко А.Н. Влияние массы шаров автобалансира на структуру уравнений движения двухопорного ротора // Автоматизация производственных процессов в машиностроении и приборостроении: Украинский межведом. науч.-техн. сб. Вып. 45. Львов: Нац. ун-т «Львовская политехника» 2011. С. 478-488. Режим доступа: http://www.nbuv.gov.ua/old_jrn/natural/Avtomatyzac/2011_45/77.pdf (дата обращения 05.06.2012).
14. Філімоніхін Г.Б., Гончаров В.В., Філімоніхіна І.І. Безрозмірні диференціальні рівняння, що описують стійкість основного руху системи, складеної з незрівноваженого ротора з нерухомою точкою, корпуса і автобалансира // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2011. Т. 1, № 3 (49). С . 40-44.
15. Горбенко А.Н. Изменение границы устойчивости автобалансировки ротора шарами в процессе эксплуатации // Авиационно-космическая техника и технология. 2008. Вып. 8 (55). С. 156-159. Режим доступа: http://gorbenko-a-n.narod.ru/ (дата обращения 18.06.2010).
16. Вибрации в технике: справочник. В 6 т. Т. 3. Колебания машин, конструкций и их элементов / под ред. Ф.М. Диментберга и К.С. Колесникова. М.: Машиностроение, 1980. 544 с.
17. Genta G. Dynamics of Rotating Systems. New York: Springer US, 2005. 658 p. DOI: 10.1007/0-387-28687-X
18. Горбенко А.Н. О динамических свойствах несимметрично установленного ротора с инерционной анизотропией // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2014. Т . 3, № 7 (69). С . 8-17. DOI: 10.15587/1729-4061.2014.24484