Оценка интенсивности вибрации насосного агрегата

Определяющие величины среднего квадратического значения виб­роскорости,мм /с	Насос	Электродвигатель
Оценка интенсивно­сти вибра­ции	Оценка длительно­сти экс­плуатации	Оценка интенсивно­сти вибра­ции	Оценка длительно­сти экс­плуатации
До 2,8	Отлично	Длительная	Отлично	Длительная
2,8-4,5	Хорошо	Длительная	Хорошо	Длительная
4,5-7,1 (для номи-нальных подач)	Удовлетворительно	Ограниченная	Удовлетворительно	Ограниченная
4,5 -7,1 (для подач, отличных от номинальной)	Удовлетворительно	Длительная	Удовлетворительно, необходимо улучшение	Ограниченная
7,1-11,2*(для подач, отличных от номинальной)	Удовлетвори- тельно, необ- ходимо улуч- шение	Ограниченная	Не допускается	Не допускается
Свыше 11,2	Не допускается	Не допускается	Не допускается	Не допускается
* Эксплуатация НА ограничена до замены рабочего колеса насоса на меньшую подачу.

Условно можно сгруппировать все неис­правности по трем направлениям:

- неисправности, связанные с нарушением жесткости крепле­ния машины и ее узлов;

- дефекты электромагнитного происхождения;

- неисправности механического и гидродинамического проис­хождения.

Неуравновешенность ротора - это состояние ротора, характе­ризующееся таким распределением масс, которое во время вра­щения вызывает переменные нагрузки на опоры ротора и его изгиб с частотой, равной частоте вращения ротора

Статическая неуравновешенность ротора - это неуравновешенность ротора, при которой ось ротора и его главная центральная ось инерции параллельна (рис. 10). При этом амплитуда виброскоростей опор ротора на обратной частоте одинаковы и имеют одинаковый фазовфй угол. Такая неуровновешенность полностью определяется главным вектором дисбаланса или эксцентриситетом центра массы ротора, или относительным смещением главной центральной оси инерции и оси ротора, равным значению эксцентриситета центра его массы.

Моментальная неуравновешенность ротора – это неуровновешенность ротора, при которой ось ротора и его главная центральная ось инерции пересекаются в центре масс (см. рис.10).

Моментальная неуравновешенность полностью определяется главным моментом лисбалансов ротора или двумя равными по значению антипараллельными векторами дисбалансов, лежащих в двух произвольных плоскостях, перпендикулярных к оси ротора. Другими словами, на опорах возникают одинаковые по величине и смещению на 180⁰ амплитуда виброскорости на оборотной частоте.

Рис. 10. Виды неуравновешенности ротора насоса: а – статическая неуравновешенность; б – динамическая неуравновешенность; в – моментальная неуравновешенность; А, В – подшипниковые узлы; R – усилие реакции подшипниковых узлов; F – главный вектор сил инерции; РР – пара сил моментной составляющей неуравновешенности

Динамическая неуравновешенность ротора - это неуравнове­шенность, при которой ось ротора и его главная центральная ось инерции пересекаются не в центре масс или перекрещиваются (см. рис.10).

Динамическая неуравновешенность включает статическую и моментную неуравновешенности и полностью определяется главным вектором и главным моментом дисбалансов ротора или двумя векторами дисбалансов, в общем случае различных по значению и непараллельных, лежащих в двух произвольных плоскостях, перпендикулярных к оси ротора («крест дисбалан­сов»). При этом амплитуды виброскорости на оборотной часто­те, измеряемые на опорах в радиальной плоскости, различаются как по значению, так и по фазе.

Квазистатическая неуравновешенность ротора - это неурав­новешенность, при которой ось ротора и его главная централь­ная ось инерции пересекаются в центре масс ротора. При этом главный вектор дисбалансов ротора перпендикулярен к оси ро­тора, проходит через центр его масс и лежит в плоскости, со­держащей главную центральную ось инерции и ось ротора, а главный момент дисбалансов перпендикулярен к этой плоскости. Дисбалансы ротора лежат в одной плоскости, содержащей ось ротора и его центр масс.

Наиболее распространенными на практике следует считать динамическую и квазистатическую неуравновешенности. Вели­чину неуравновешенности уменьшают путем установки добавоч­ных грузов или снятием металла в одной или двух плоскостях коррекции ротора с целью достижения допустимой величины дисбаланса.

Расцентровка

Следует выделить два возможных варианта расцентровки: расцентровка из-за несовпадения осей валов и расцентровка, обусловленная дефектным изготовлением соединительных муфт. В первом случае необходимо различать расцентровку, связан­ную с радиальным смещением валов (излом линии вала) и с уг­ловым смещением валов (изгиб линии вала). При радиальном смещении валов (рис.11, а) на концы валов через полу муфты действуют дополнительные изгибающие силы, стремящиеся от­клонить валы от осевого первоначального положения, данному отклонению препятствуют подшипниковые опоры, восприни­мающие дополнительную нагрузку. Нагрузки, действующие на подшипниковые опоры, противоположны друг другу по направ­лению и вызывают рост вибрации подшипниковых узлов. Зна­чительные нагрузки возникают при изгибе линии валов (рис. 11, б, в). Однако в данном случае нагрузки могут как совпа­дать по направлению, так и принимать противоположные на­правления. Возникающие дополнительные нагрузки на подшип­никовые узлы асимметричны и являются суммой статической и динамической составляющих. Последняя является результатом неравномерного силового взаимодействия в зацеплении полу­муфт.

Расцентровка, возникающая в результате сборки по дефект­ным полу муфтам, возникает реже. Возникающие в данном слу­чае дополнительные нагрузки на подшипники аналогичны на­грузкам, возникающим при несовпадении осей валов. Они могут на подшипниковых узлах как совпадать по направлению, так и принимать противоположные направления, т.е. действовать в противофазе. Характерной особенностью данных нагрузок явля­ется их динамический характер. Точки приложения нагрузок жестко связаны с полумуфтами и в процессе вращения нагрузки меняют свое направление на 360° за один оборот вала, что при­водит к изменению нагрузок на подшипники с частотой, совпа­дающей с частотой вращения вала соответственно.

Рис. 11. Схема расцентровок валов типа радиального (а) и углового (б, в) смещений осей: А, В, С, Д – подшипниковые опоры; R – реакции подшипниковых опор; 1,2 – ведомый и ведущий валы; 3 – проставки; 4 – полумуфты

Наличие расцентровок, приводящих к дополнительным на­грузкам, может служить причиной появления других неисправностей, а именно интенсивного износа вкладышей подшипников скольжения, износа элементов зубчатого зацепления полу муфт, разрушения тел и дорожек качения радиально-упорных под­шипников.

При вращении валов, сопряженных муфтами, без перекосов и смещений осей валов, а также при точном изготовлении муфт, все зубцы или пальцы последних нагружены равномерно, и на соединенные валы действуют только вращающие моменты. При наличии неточностей в шагах и форме зацеплений или втулок и пальцев нагрузка на зубцы или пальцы распределяется нерав­номерно, в результате чего на каждую полумуфту будет дейст­вовать радиальная неуравновешенная сила, вращающаяся вместе с муфтой. В предельном случае момент может передаваться ограниченным числом зубьев (пальцев). При этом действую­щая на вал неуравновешенная сила достигает наибольшего зна­чения. Сила, действующая на палец, вызывает радиальную силу, момент относительно оси муфты. Противоположно на­правленная радиальная сила приложена к ведущей полумуфте. Эти силы вращаются с муфтой и создают дополнительный изги­бающий момент на валу, т.е. в любой осевой неподвижной плос­кости вызывают противофазные колебания с частотой враще­ния. Так как окружное усилие пропорционально передаваемо­му крутящему моменту, то размах виброперемещения каждого подшипника возрастает пропорционально передаваемой мощности.

В дополнение к указанным неуравновешенным силам дейст­вующим на валы при их вращении, перекос или смещение осей валов вызывают силы трения, препятствующие перемещению полумуфт. Эти силы создают периодически изменяющийся мо­мент, который изгибает валы в плоскости перекоса или смеще­ния их осей и вызывает вибрацию подшипников, а также перио­дически изменяющиеся изгибные напряжения на валах. На виб­рацию основной частоты накладываются высокочастотные виб­рации из-за неравномерной работы зубцов или пальцев

Муфты с хорошим состоянием рабочих поверхностей обеспе­чивают нормальную работу агрегата при расцентровке, дости­гающей значений 0,2-0,3 мм. Расцентровка приводит к быстро­му износу элементов муфт.