DE2208422C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Auswuchten von wellenelastischen Umlaufkörpern mit mehr als zwei Lagerstellen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auswuchten von wellenelastischen Umlaufkörpern (Rotoren) mit mehr als zwei Lagerstellen, wobei zunächst bei niedriger Drehzahl ein Vorwuchten in zwei Hauptlagern erfolgt und zusätzliche Hilfslager erst nach diesem Vorwuchten wirksam gemacht werden.

Das Auswuchten wellenelastischer Rotoren wird heute weitgehend nach Eigenformen durchgeführt. Der Grundgedanke dieses Verfahrens besteht darin, daß jeder kritischen Drehzahl des Rotors eine bestimmte Verformungsart zugeordnet ist und daß es gelingt, durch ein Korrektu/gewicht oder mehrere in verschiedenen Ebenen angesetzte Korrekturgewichte Verformungen in eine/'%Sttromtei> Eigenfönn zu beseitigen, ohne daß die Zahl «fieser Ebenen sehr groß sein muß. Durch die Beseitigung der Verformungen lassen sich auch die Lagerkräfte vermindern.

Dieses Verfahren ist besonders treffsicher, d.h. es führt mit wenigen Schritten zum Erfolg, wenn der Rotor bei einer Drehzahl vorgewuchtet wird, bei der er noch als starr anzusehen ist, d. h. bei der die an den Lagern entstehenden Kräfte oder Schwingungen nur durch Unwuchten und noch nicht durch Verformungen -des RptQrs verursacht werden.

In den letzten Jahren werden immer mehr Rotoren mit im Betriebszustand mehr als zwei Lagern einstükkig ausgebildet, so daß es nicht möglich ist, einzelne Abschnitte des Rotors je für sich nach bekannten Verfahren auszuwuchten. Bei der Auswuchtung eines mehrfach gelagerten wellenelastischen Rotors ist es nun praktisch nicht möglich, vorweg eine Auswuchtung des sich bei niedriger Drehzahl noch starr verhaltenden Rotors vorzunehmen, weil die Lagerung statisch unbestimmt ist und derartige Rotoren regelmäßig einen umlaufenden statischen Schlag zwischen den Lagerzapfen besitzen. Durch diesen statischen Schlag wird bei mehrfach gelagerten Rotoren an allen Lagerstellen eine umlauifrequente Kraft bzw. eine umlauffrequente Schwingung erzeugt. Diese drehzahlunabhängigen Kräfte dürfen nicht durch Korrekturgewichte, deren Kraftwirkung bekanntlich quadratisch mit der Drehzahl zunimmt, beseitigt werden. Daher ist es nach dem derzeitigen Stande der Technik erforderlich, für die genannten Rotoren das Auswuchten bei verhältnismäßig hohen Drehzahlen zu beginnen. Bei diesen hohen Drehzahlen ist aber bereits der Durchbiegungseinfluß des Rotors deutlich vorhanden, so daß die Vorteile eines starren Vorwuchtens nicht erzielbar sind.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß bei vielen der in der Auswuchtpraxis vorkommenden Rotoren mit mehr als zwei Lagerstellen die Hauptmasse zwischen zwei sehr kräftig ausgeführten Lagern liegt und die zusätzlichen Lager lediglich lang überhängende Wellenenden oder ähnliche Ansätze abzustützen und zu führen haben. Daraus ergibt sich, daß die Rotoren statisch bzw. bei niedrigen Drehzahlen durchaus noch an nur zwei Lagerstellen abgestützt werden könnten, weil die zusätzlichen Lager im Grunde nur bei hohen Drehzahlen erforderlich sind. Es ist daher bereits vor geschlagen worden, die zusätzlichen Lager erst nach dem Vorwuchten bei niedriger Drehzahl anzubringen. Dieses Verfahren erfordert aber regelmäßig einen erheblichen Zeitaufwand und damit beträchtliche Kosten.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, diesen zusätzlichen Aufwand zu vermeiden und eine Lageranordnung zu schaffen, bei der ohne aufwendige Montagearbeiten und langwieriges Einrichten beim niedrigtourigen Vorwuchten eine Verfälschung des Wuchtergebnisses durch das Nichtfluchten der Lagerzapfen weitgehend vermieden wird.

Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs genannten Art nach der Erfindung, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beanprucht, gelöst. Auf diese Weise kann bei weicher Einstellung der Zusatzlager ein Vorwuchten des sich noch starr verhaltenden Rotors in einer praktisch statisch bestimmten Lagerung vorgenommen' werden und anschließend, nach Umschaltung der Steifigkeit der Zusatzlager von weich auf hart, das Auswuchten nach Eigenformen bei betriebs-

ähnlicher Lagerung erfolgen.

Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß in Lagerstritzen ein- und ausschaltbare Reibverbindungen vorgesehen sind.

in Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Verstellbarkeit der Steifigkeit in den Zusatzlagerständern über Reibverbindungen vorzunehmen, die in Lagerstützen eingebaut sind und die Reibungskraft so einzustellen daß die Reibungskupplung beim Überschreiten dieser Kraft durchrutscht und dabei ein Energieentzug in der Reibverbindung auftritt, durch den die Gefahr drohender Alisschläge im System Rotor + Lagerung vermindert wird.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die die Steifigkeit der Lagerstützen bewirkenden Reibungskräfte fernsteuerbar sind. Hierdurch wird eine einfachere und vor allem gefahrlose Bedienung ermöglicht.

Es ist auch möglich, daß beispielsweise an den Hauptlagerstellen Lagerständer nach der DT-PS 10 45 736 vorgesehen werden und an den Hilfslagerstellen Lagerständer nach der DT-AS 12 40 343. Für die Hauptlagerstellen kommen somit in radialen Richtungen im wesentlichen starre Lagerungen in Betracht, die die aus Wellendurchbiegung resultierenden Taumelbe- *5 wegungen der Prüfkörper-Rotationsachse elastisch nachgiebig zulassen. Die radiale Abstützung jeder Stützstelle erfolgt dabei durch ein Federsystem, d-^s in einer senkrecht zur Lagerhauptachse durch den Lagermittelpunkt verlaufenden Ebene angeordnet ist und aus zug-, druck- und knickstarren, aber biegeweichen Federstäben besteht, welche den Lagerkopf gegen Drehbewegungen um die Lagerhauptachse sichern und in allen radialen Richtungen gleichmäßig hart gegen das Maschinenbett abstützen, andererseits aber Bewegungen des Lagerkopfes um die Hoch- und Querachse zulassen. Die Hilfslagerstellen sollen dagegen die Bedingung erfüllen, daß sie, bezogen auf die Rotorachse, wahlweise radial nachgiebig und gelenkig oder radial starr und gelenkig sein können.

Ein anderes Ausführungsbeispie! der Erfindung mit einer besonders vorteilhaften Gestaltung der Hilfslagerstellen soll nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Hilislager einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, und zwar in der linken Bildhälfte im Schnitt längs der Linie A-A der F i g. 3 und in der rechten Bildhälfte in Ansicht in Richtung der Pfeile Cder F i g. 3,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie B-B der F i g. 1 und

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie D-D der F i g. 1.

Der Lagerkopf 1 dient zur Aufnahme eines Hilfslagers des nicht dargestellten Rotors. Wie auch aus der F i g. 2 zu erkennen ist, ist der Lagerkopf 1 einmal durch ein System von biege- und torsionsweichen, aber zug- und druckharten Stäben 2 bis 5 auf Zwischenstükken 6,7 abgestützt Diese Zwischenstücke 6,7 sind wiederum von Blattfedern 8 bis 11 so geführt und abgestützt, daß sie in einer zur Lagerachse radialen Richtung leicht beweglich sind.

Die Zwischenstücke 6 und 7 können über den im folgenden beschriebenen Mechanismus über Reibschluß in einer beliebigen radialen Position festgesetzt werden. Zu diesem Zweck werden die Zwischenstücke 6, 7 von je einem Blattfederpaar 12,13 und 14,15 umgriffen, deren Fußpunkte im Lagerbock 16 befestigt sind. Die Blattfedern 12 bis 15 berühren die Zwischenstücke 6 und 7 zunächst nicht. Die Blattfederpaare 12,13 und 14, 15 weisen an ihren oberen Enden miteinander fluchtende Bohrungen auf, durch die sich je eine Zugstange 17,

18 eines Anpreßsystems erstrecken, welche Zugstangen in Querbohrungen der Zwischenstücke 6, 7 geführt sind (s. F i g. 2). Die Zugstangen 17, 18 sind an einem Ende mit je einem Hydraulikkolben 21 in den den Blattfedern 12 bzw. 15 anliegenden Zylindergehäusen 22 verbunden. An den anderen Enden weisen sie je eine Mutter

19 bzw. 20 auf, die die Blattfedern 13 bzw. 15 hintergreifen. Wird nun auf die Unterseite der Kolben 21 Preßöl gegeben, so werden die Zwischenstücke 6, 7 von den Blattfederpaaren 12, 13 und 14, 15 eingepreßt und dadurch an radialen Bewegungen so lange gehindert, wie die Reibkräfte größer sind als die radialen Lagerkräfte. Wenn die Lagerkräfte größer werden als die Reibkräfte, so rutscht die Verbindung durch. Dieses Durchrutschen bewirkt einen Energieentzug aus dem System und damit eine erwünschte Schwingungsdämpfung.

Der besondere Vorteil der beschriebenen Ausführungsform besteht außerdem darin, daß die statische Ausrichtung des Hilfslagers unkritisch ist, weil es in einer beliebigen radialen Lage festgeklemmt werden kann.

Es versteht sich, daß die Anpreßkräfte für die Festklemmung der Zwischenstücke 6, 7 statt durch eine Hydraulikkolben-Einrichtung 21, 22 auch durch eine beliebige andere Krafterzeugung erfolgen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Auswuchten von wellenelastischen Umlaufkörpern mit mehr als zwei Lagerstellen, wobei zunächst bei niedriger Drehzahl ein Vorwuchten in zwei Hauptlagern erfolgt und zusätzliche Hilfslager erst nach diesem Vorwuchten wirksam gemacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfslager Lager mit in radialer Richtung veränderbarer Steifigkeit verwandet werden und der^mla.ufkörpeij-auch beim ,Vorwuchten berei|%. jg, den Zusätzlichen Hilfslagern aufge* nommen wird, diese aber beim Vorwuchten auf weich eingestellt und erst für das Hauptwachten auf »5 hart umgestellt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens , nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß bei den Hilfslagern in den Lagerstützen {8 bis U) ein- und ausschaltbare Reibverbindungen (12 bis 15, 17 *° bis 22) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskräfte der Reibverbindungen (12 bis 15,17 bis 22) einstellbar sind und die Verbindungen bei Überschreiten eines Grenzwertes der sie beanspruchenden Kräfte Rutschbewegungen ausführen können.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Steifigkeit der Lagerstützen bewirkenden Reibungskräfte fernsteuerbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfslager (1) mittels biege- und torsionsweicher, aber zug- und druckharter Stäbe (2 bis 5) auf Zwischenstücken (6, 7) abgestützt sind, die von quer zur Richtung der zugehörigen Stäbe (2 bis 5) verlaufenden Blattftdern (8 bis 11) geführt und abgestützt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an die Zwischenstücke (6, 7) beiderseits einseitig starr befestigte Blattfedern (12 bis 15) anpreßbar sind, deren Längsrichtungen in Richtung der zugehörigen Stäbe (2 bis 5) verlaufen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpressung der Blattfedern (12 bis 15) mittels quer durch die Zwischenstücke (6, 7) und durch miteinander fluchtende Bohrungen in den freien Blattfederenden verlaufender Zugstangen (17,18) erfolgt, die einseitig je mit einem flanschartigen Anschlag (19, 20) und an den anderen Enden mit in beweglichen Zylindergehäusen (22) geführten Kolben (21) versehen sind.