Міністерство освіти і науки РФ
Федеральне агентство з освіти
Південно - Уральський державний університет
Кафедра «Автомобільний транспорт»
Курсова робота
з дисципліни «Вібродіагностика»
на тему «Балансування роторної системи»
Виконав: студент групи АТ - 551
Перевірив: Іванов Д.Ю.
Челябінськ
2008
Анотація
Курсова робота по курсу: Вібродіагностика. - Челябінськ: ЮУрГУ, АТ, 2008. - 14 с. 3 рис. Бібліографія літератури - 1 найменування.
У цій роботі експериментально досліджуються коливання роторної системи, і за отриманими експериментальними даними проводиться балансування одного з дисків лабораторної установки, проводиться розрахунок коректувальною маси, і кут на який необхідно встановити коректувальних масу. Також проведено теоретичний розрахунок значень амплітуд прискорень і проведено порівняння експериментальних і теоретичних результатів.
Зміст
Введення
1. Балансування роторної системи
1.1. Мета роботи
1.2. Опис установки і методика проведення експерименту
1.3. Визначення величини і кута прикріплення корегуючої маси
2. Теоретичне визначення значень амплітуди прискорень
3. Оцінка адекватності проведеної балансування
Література
Програми
Введення
Необхідність точного вимірювання та аналізу механічних коливань виникла з перших кроків розробки та конструювання машин, які враховують питання амортизації механічних коливань і віброізоляції. Дослідження механічних коливань міцних машин повільної дії в минулому грунтувалося на досвіді інженерів-конструкторів і застосуванні нескладних оптичних приладів, що вимірюють зсув механічних коливань.
В останні 15-20 років відбулося швидкий розвиток техніки вимірювання і аналізу механічних коливань (віброметрії) з тим, щоб задовольнити всім вимогам дослідження та оцінки нових, легких і швидкодіючих машин і устаткування.
1. Балансування роторної системи
У даній роботі експериментально досліджуються коливання роторної системи, і за отриманими експериментальними даними проводиться балансування одного з дисків лабораторної установки. При цьому проводиться розрахунок коректувальною маси, і кут на який необхідно встановити коректувальних масу. Зіставляючи отримані теоретичні та експериментальні результати, можна зробити висновки про якість проведення балансувальних робіт.
1.1 Мета роботи
1. Проведення балансування ротора за методом трьох пусків.
2. Побудова векторної діаграми для визначення величини і фазового кута корегуючої маси.
3. Порівняння отриманих експериментальних і теоретичних результатів.
1.2 Опис установки і методика проведення експерименту
Експериментальна установка для визначення АЧХ і ФЧХ системи показана на рис 1. Вона складається з роторної системи, що управляє та вимірювальної апаратури. Досліджувана система являє собою найпростішу роторну систему. Конструктивно лабораторна установка складається з основи, на якому кріпляться дві опори, кронштейн датчика і асинхронний двигун типу КД-50-У4, потужністю 60 Вт з номінальною частотою обертання 2750 об / хв. В опорах на підшипниках кочення обертається вал з двома дисками. Вал з'єднаний з двигуном за допомогою муфти. Датчики віброприскорення поміщаються на опори в вертикальному та горизонтальному напрямках, ближче до дисків з дисбалансом. На малюнку 1 представлена схема установки
Датчики віброприскорення - п'єзоелектричні акселерометри встановлені на опорах - підшипниках кочення. Сигнал віброприскорення з датчиків поступає на вимірювачі амплітуди, датчики вимірюють миттєві значення віброприскорень; вимірювачі амплітуди показують амплітуди віброприскорення на опорах. Експеримент проводиться способом трьох пусків з пробними масами.
Спосіб трьох пусків з пробними масами
Даний спосіб застосовують в тих випадках, коли позначку фази отримати не можна. При цьому використовують вібровимірювальних апаратуру для визначення амплітуди коливань корпусу або безконтактні давачі, що вимірюють переміщення ротора. При першому запуску визначаємо амплітуду
Отримуємо систему трикутників, у кожному з яких невідома одна сторона Ап, але сторони рівні між собою і пропорційні
А 1 2 = А 0 2 + А п 2 - 2А 0 А п cos
A 2 2 = А 0 2 + А п 2 - 2А 0 А п cos (
A 3 2 = А 0 2 + А п 2 - 2А 0 А п cos (
де
Відносна
Величину Ап знаходимо після підстановки значення
на підставі чого знаходимо і величину корегуючої маси зі співвідношення
Якщо балансування виконувати видаленням маси
Порядок проведення роботи
• проводиться експериментальне дослідження коливань системи; результати експерименту заносяться в таблицю;
• за результатами експерименту обчислюються значення величини корегуючої маси і фазовий кут її установки;
• будується векторна діаграма дисбалансів диска роторної системи;
• порівняння теоретичних і експериментальних результатів;
• визначення залишкового дисбалансу;
• робляться висновки про якість проведених балансувальних робіт.
Результати проведення експерименту представлені в табл.
Таблиця 1 - Результати проведення експерименту
1.3 Визначення величини і кута прикріплення корегуючої маси
Встановимо порядкові номери амплітуд вібрацій з пробними масами і кутові положення другого і третього номерів щодо першого; згідно з вимогою А
За формулою (4), (5), (6) розраховуємо значення кута
Коригуючу масу встановимо на обраному радіусі R, під кутом 186,74 і (189,12) від місця постановки пробної маси з присвоєним номером один (
Таблиця 2 - Результати розрахунків
За отриманими даними будуємо векторні діаграми дисбалансів
2 Балансування роторної установки з використанням програмного забезпечення
Теоретичне визначення значень амплітуди прискорень проводиться за допомогою програми ATLANT. Дана програма призначена для теоретичного визначення амплітуд прискорень при балансуванні роторної системи, місця положення корегуючої маси для досягнення найкращого результату балансування, також дана програма дозволяє коригувати місце положення даного вантажу, якщо розрахунковий кут не відповідає доступним для коригування кутах і оцінити ефективність балансування.
Результати розрахунку наведені в таблицях 3, 4 і 5.
Таблиця 3 - Результати розрахунку амплітуд прискорень
Таблиця 4 - Результати розрахунку положення корегуючої маси в площині МО1
Таблиця 5 - Результати розрахунку положення корегуючої маси в площині МО2
3 Оцінка адекватності проведеної балансування
Для оцінки адекватності проведеної балансування визначимо відносні похибки теоретичних значень корегуючої маси.
Похибки визначаються за наступними формулами:
Результати розрахунку похибок обраної математичної моделі представлені в таблиці 6.
Таблиця 6 - Похибки балансування
Дані похибки відображають неточність проведення балансувальних заходів.
Висновок: Дані отримані в результаті проведеного експерименту і розрахунків показують, що обраний спосіб трьох пусків з пробними масами не дозволяють досить точно визначити масу і кут його установки.
Визначення дисбалансу можливе лише на основі досліджень тонкої структури віброакустичного сигналу і зв'язку його з кінематикою і динамікою агрегату.
Література
1. Захезін А.М., Колосова О.П., Малишева Т.В. Теоретична і прикладна механіка: Навчальний посібник. - Челябінськ: Вид. ЮУрГУ, 2001. - 47с.
Федеральне агентство з освіти
Південно - Уральський державний університет
Кафедра «Автомобільний транспорт»
Курсова робота
з дисципліни «Вібродіагностика»
на тему «Балансування роторної системи»
Виконав: студент групи АТ - 551
Перевірив: Іванов Д.Ю.
Челябінськ
2008
Анотація
Курсова робота по курсу: Вібродіагностика. - Челябінськ: ЮУрГУ, АТ, 2008. - 14 с. 3 рис. Бібліографія літератури - 1 найменування.
У цій роботі експериментально досліджуються коливання роторної системи, і за отриманими експериментальними даними проводиться балансування одного з дисків лабораторної установки, проводиться розрахунок коректувальною маси, і кут на який необхідно встановити коректувальних масу. Також проведено теоретичний розрахунок значень амплітуд прискорень і проведено порівняння експериментальних і теоретичних результатів.
Зміст
Введення
1. Балансування роторної системи
1.1. Мета роботи
1.2. Опис установки і методика проведення експерименту
1.3. Визначення величини і кута прикріплення корегуючої маси
2. Теоретичне визначення значень амплітуди прискорень
3. Оцінка адекватності проведеної балансування
Література
Програми
Введення
Необхідність точного вимірювання та аналізу механічних коливань виникла з перших кроків розробки та конструювання машин, які враховують питання амортизації механічних коливань і віброізоляції. Дослідження механічних коливань міцних машин повільної дії в минулому грунтувалося на досвіді інженерів-конструкторів і застосуванні нескладних оптичних приладів, що вимірюють зсув механічних коливань.
В останні 15-20 років відбулося швидкий розвиток техніки вимірювання і аналізу механічних коливань (віброметрії) з тим, щоб задовольнити всім вимогам дослідження та оцінки нових, легких і швидкодіючих машин і устаткування.
1. Балансування роторної системи
У даній роботі експериментально досліджуються коливання роторної системи, і за отриманими експериментальними даними проводиться балансування одного з дисків лабораторної установки. При цьому проводиться розрахунок коректувальною маси, і кут на який необхідно встановити коректувальних масу. Зіставляючи отримані теоретичні та експериментальні результати, можна зробити висновки про якість проведення балансувальних робіт.
1.1 Мета роботи
1. Проведення балансування ротора за методом трьох пусків.
2. Побудова векторної діаграми для визначення величини і фазового кута корегуючої маси.
3. Порівняння отриманих експериментальних і теоретичних результатів.
1.2 Опис установки і методика проведення експерименту
Експериментальна установка для визначення АЧХ і ФЧХ системи показана на рис 1. Вона складається з роторної системи, що управляє та вимірювальної апаратури. Досліджувана система являє собою найпростішу роторну систему. Конструктивно лабораторна установка складається з основи, на якому кріпляться дві опори, кронштейн датчика і асинхронний двигун типу КД-50-У4, потужністю 60 Вт з номінальною частотою обертання 2750 об / хв. В опорах на підшипниках кочення обертається вал з двома дисками. Вал з'єднаний з двигуном за допомогою муфти. Датчики віброприскорення поміщаються на опори в вертикальному та горизонтальному напрямках, ближче до дисків з дисбалансом. На малюнку 1 представлена схема установки
Датчики віброприскорення - п'єзоелектричні акселерометри встановлені на опорах - підшипниках кочення. Сигнал віброприскорення з датчиків поступає на вимірювачі амплітуди, датчики вимірюють миттєві значення віброприскорень; вимірювачі амплітуди показують амплітуди віброприскорення на опорах. Експеримент проводиться способом трьох пусків з пробними масами.
Спосіб трьох пусків з пробними масами
Даний спосіб застосовують в тих випадках, коли позначку фази отримати не можна. При цьому використовують вібровимірювальних апаратуру для визначення амплітуди коливань корпусу або безконтактні давачі, що вимірюють переміщення ротора. При першому запуску визначаємо амплітуду
Отримуємо систему трикутників, у кожному з яких невідома одна сторона Ап, але сторони рівні між собою і пропорційні
А 1 2 = А 0 2 + А п 2 - 2А 0 А п cos
A 2 2 = А 0 2 + А п 2 - 2А 0 А п cos (
A 3 2 = А 0 2 + А п 2 - 2А 0 А п cos (
де
Відносна
Величину Ап знаходимо після підстановки значення
на підставі чого знаходимо і величину корегуючої маси зі співвідношення
Якщо балансування виконувати видаленням маси
Порядок проведення роботи
• проводиться експериментальне дослідження коливань системи; результати експерименту заносяться в таблицю;
• за результатами експерименту обчислюються значення величини корегуючої маси і фазовий кут її установки;
• будується векторна діаграма дисбалансів диска роторної системи;
• порівняння теоретичних і експериментальних результатів;
• визначення залишкового дисбалансу;
• робляться висновки про якість проведених балансувальних робіт.
Результати проведення експерименту представлені в табл.
Таблиця 1 - Результати проведення експерименту
| 1 вертикально | 3,685 | 4,652 | 3,281 | 2,271 | 300 | 255 | 2,09 |
| 2 вертикально | 2,189 | 2,884 | 1,931 | 1,216 | 300 | 255 | 1,985 |
| 1 поперечно | 2,632 | 16,8904 | 7,079 | 2,121 | 60 | 315 | 2,09 |
| 2 поперечно | 3,384 | 4,392 | 3,982 | 2,265 | 60 | 315 | 1,985 |
Встановимо порядкові номери амплітуд вібрацій з пробними масами і кутові положення другого і третього номерів щодо першого; згідно з вимогою А
За формулою (4), (5), (6) розраховуємо значення кута
Коригуючу масу встановимо на обраному радіусі R, під кутом 186,74 і (189,12) від місця постановки пробної маси з присвоєним номером один (
Таблиця 2 - Результати розрахунків
| 1 вертикально | 2,09 | 0,310497 | 197,2581 | 0,7755 | 5,6031 |
| 2 вертикально | 1,985 | 0,344665 | 199,0269 | 7,7115 | 0,2410 |
| 1 поперечно | 2,09 | 0,934072 | 223,0695 | 0,3997 | 16,8045 |
| 2 поперечно | 1,985 | -0,65057 | 146,9363 | 22,8268 | 0,2410 |
2 Балансування роторної установки з використанням програмного забезпечення
Теоретичне визначення значень амплітуди прискорень проводиться за допомогою програми ATLANT. Дана програма призначена для теоретичного визначення амплітуд прискорень при балансуванні роторної системи, місця положення корегуючої маси для досягнення найкращого результату балансування, також дана програма дозволяє коригувати місце положення даного вантажу, якщо розрахунковий кут не відповідає доступним для коригування кутах і оцінити ефективність балансування.
Результати розрахунку наведені в таблицях 3, 4 і 5.
Таблиця 3 - Результати розрахунку амплітуд прискорень
| Площина | Маса | Кут | Точка | Перша гармоніка | розрахункова ефективність балансування | |||
| Вертикальна | Поперечна | |||||||
| амплітуда | фаза | амплітуда | фаза | |||||
| М01 | 3, 47 | 27,6 | Т01 | 0,83 | 114,1 | 0,13 | 81,4 | 78,326% |
| М02 | 0,25 | 183,0 | Т02 | 0,53 | 90,0 | 0,86 | 278,7 | |
| Розрахунковий вантаж | Розкладання вантажів | |||
| площину М01 | доступні кути | розкладання вантажу | ||
| Вантаж | 3,47 | Кут 1 | 35 | 1,7731 |
| Кут | 27,6 | Кут 2 | 20 | 1,7267 |
Таблиця 5 - Результати розрахунку положення корегуючої маси в площині МО2
| Розрахунковий вантаж | Розкладання вантажів | |||
| площину М02 | доступні кути | розкладання вантажу | ||
| Вантаж | 0,25 | Кут 1 | 170 | 0,0337 |
| Кут | 183,0 | Кут 2 | 185 | 0,2172 |
3 Оцінка адекватності проведеної балансування
Для оцінки адекватності проведеної балансування визначимо відносні похибки теоретичних значень корегуючої маси.
Похибки визначаються за наступними формулами:
Результати розрахунку похибок обраної математичної моделі представлені в таблиці 6.
Таблиця 6 - Похибки балансування
| 1 вертикальна | 3,47 | 5,6031 | 61,5 |
| 2 вертикальна | 0,25 | 0,2410 | 3,6 |
| 1 горизонтальна | 3,47 | 16,8045 | 384,3 |
| 2 горизонтальна | 0,25 | 0,2410 | 3,6 |
Висновок: Дані отримані в результаті проведеного експерименту і розрахунків показують, що обраний спосіб трьох пусків з пробними масами не дозволяють досить точно визначити масу і кут його установки.
Визначення дисбалансу можливе лише на основі досліджень тонкої структури віброакустичного сигналу і зв'язку його з кінематикою і динамікою агрегату.
Література
1. Захезін А.М., Колосова О.П., Малишева Т.В. Теоретична і прикладна механіка: Навчальний посібник. - Челябінськ: Вид. ЮУрГУ, 2001. - 47с.