Диагностические признаки дефектов зубчатых муфт и расцентровки роторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Диагностические признаки дефектов зубчатых муфт и расцентровки роторов

центровка ротор агрегат муфта

Приведены результаты экспериментальных исследований вибрационных процессов, возбуждающихся в шлицевых муфтах газоперекачивающих агрегатов при наличии погрешностей изготовления и монтажа. Также описана методика выявления этих дефектов с использованием методов вибродиагностики.

Экспериментальные исследования вибрационных процесов, возбуждающихся в шлицевых муфтах при наличии погрешностей изготовления и монтажа, проводились на ГПА ГТК-10-4 в эксплуатационных условиях. Принудительно вводились дефекты: дисбаланс шлицевой муфты, расцентровка валов ТНД и нагнетателя (сдвиг и перекос осей), торцевой бой промвала.

Перед исследованиями ротор ТНД балансировался и центровался. Центровка роторов агрегата проводится смещением ротора ТНД. Ротор нагнетателя остается неподвижным. Для введения дисбаланса муфты удалялся один болт, соединяющий две полумуфты. Вес болта составлял Р = 128 г. Исследования проводились на трех режимах частоты вращения (60, 68, 72 Гц) и трех различных режимах загрузки нагнетателя (работа на кольцо обвязки с дросселированием краном перепуска газа) на одних оборотах.

При дисбалансе муфты в спектрах вибрации, полученных на ОУП ТНД и ОУП нагнетателя, присутствуют кратные роторные гармоники (рис. 1), и в спектре функции когерентности эти частотные составляющие имеют уровень ?² ? 0,95.

Узкополосные процессы имеют низкий уровень функции когерентности, т.к. возбуждаются в проточной части нагнетателя и не имеют связи с процессами, возбуждаемыми в муфте и промвале. Общий уровень вибрации имеет почти линейную зависимость от частоты вращения, заметно возростая при дисбалансе и незначительно при расцентровке (рис.2). При увеличении загрузки нагнетателя общий уровень вибрации незначительно возрастает при дисбалансе муфты снижается при расцентровках (рис.3).

В экспериментальных исследованиях задавалась расцентровка двух видов: параллельное смещение осей (сдвиг) и перелом осей (торцевое раскрытие). Параллельное смещение осей задавалось тремя последовательными значениями - ? = 0,5; 0,7; 1,0 мм. Торцевое раскрытие - одним значением ? =0,6 мм.

Рис. 1. Спектры вибрации и функции когерентности ГТК-10-4.Дисбаланс муфты промвала ТНД - нагнетатель.

Рис. 2. ГТК-10-4, ОУП ТНД, вертикальное направление. Зависимость общего уровня вибрации от частоты вращения

Рис. 3. ГТК-10-4, ОУП нагнетателя, вертикальное направление. Зависимость общего уровня вибрации от загрузки нагнетателя.

Рис. 4. Спектры вибрации и функции когерентности ГТК-10-4.ОУП ТНД - ОУП нагнетатель. Исходное состояние.

В исходном состоянии расцентровка валов ТНД и нагнетателя составляла ? = 0,07 мм (сдвиг осей), ? = 0,05 мм (раскрытие торца), дисбаланс муфты не проявлялся. В спектре вибрации (рис.4) присутствовала частота вращения ротора и кратные ей гармоники, а также случайные узкополосные процессы. Общий уровень вибрации составлял V_е = 2,1 мм/с. В спектре функции когерентности максимальное значение ?² = 1 имеет только составляющая оборотной частоты.

Остаточный (допустимый) дисбаланс, находящийся на роторе ТНД, имеет в спектрах вибрации, полученных на двух подшипниках, находящихся рядом с промвалом, кратные роторные гармоники. Однако при отсутствии дисбаланса на элементах муфты (промвала) уровни кратных частотных составляющих функции когерентности не превышают значения ?² ? 0,8. Это является достаточным диагностическим признаком отсутствия дисбаланса на муфте. Увеличение расцентровки сопровождается увеличением уровня только 1-й роторной гармоники, при этом нарушается экспоненциальный закон распределения уровней роторных гармоник (рис.5). Изменение 1-й роторной гармоники пропорционально величине расцентровки. Расцентровка вида «сдвиг осей» приводит к увеличению уровня 1-й роторной гармоники только в радиальных направлениях, а вида «торцевое раскрытие» - дополнительно в осевом направлении. При значительном раскрытии торцов уровни 1-й роторной гармоники в осевом направлении превышают уровни в радиальных направлениях. Смешанная расцентровка проявляется во всех трех направлениях.

Рис. 5. Спектры вибрации и функции когерентности ГТК-10-4.Расцентровка роторов ТНД и нагнетателя.

Одной из причин смешанной расцентровки является радиальный бой торца втулки, т.к. на величину дополнительных нагрузок на опоры оказывает влияние синфазность сборки муфты, характеризующаяся углом сдвига фаз ? между направлениями погрешностей втулки и обоймы обеих полумуфт. Это относится в первую очередь к муфтам с принудительным центрированием. Минимальное значение дополнительного усилия в i-й паре зубьев будет в случае, когда ? = 0^о, а максимальное значение - когда ? = 180^о. В муфтах без принудительного центрирования величина опорных реакций практически не зависит от фазы сборки полумуфт (или от поворота полумуфт). Это объясняется тем, что наличие увеличенных зазоров в муфтах без центрирования позволяет ей частично самоустанавливаться за счет всплытия обоймы, что делает ее менее чувствительной к неточностям изготовления. Экспериментальные исследования, проведенные ИМАШем, показали, что возможность зубчатой обоймы самоустанавливаться приводит к снижению опорных реакций более чем в три раза. Практика показала, что для муфт с принудительным центрированием положительный эффект в устранении повышенной вибрации дает выбор оптимального углового смещения одной из полумуфт стыкуемых валов относительно другой (табл.1).

Таблица 1. Изменение общего уровня вибрации в зависимости от угла поворота полумуфты.

Расцентровки роторов нарушают экспоненциальный закон распределения уровней роторных гармоник. При этом возникает непропорциональный рост 1-й роторной гармоники, т.к. возбуждаются только частоты вращения ротора. Вторая роторная гармоника возникает только в роторах или подшипниках с анизотропией не меньше k > 0,07.

Размещено на Allbest.ru