DE2407705A1

DE2407705A1 - Verfahren zur auswuchtung eines rotors

Info

Publication number: DE2407705A1
Application number: DE19742407705
Authority: DE
Inventors: Andre Coulon
Original assignee: FINSTERWALD M; GRAEMKOW W; IPL PHYS DR RER NAT SOC GEN DE; Societe Generale de Constructions Electriques et Mecaniques
Current assignee: FINSTERWALD M; GRAEMKOW W; IPL PHYS DR RER NAT SOC GEN DE; Societe Generale de Constructions Electriques et Mecaniques
Priority date: 1973-02-28
Filing date: 1974-02-18
Publication date: 1974-09-05
Also published as: FR2219564A1; FR2219564B1

Description

DE/F/RCH - C 3 5 2 ί

F 8713

Patentanwalt 2A07705

Manifz, Ρπί;;:γ:;:^ δ Grämkow

18. FEB. 1974

8 München 22, i-icjori:- Koch -Straße 1

SOCIETE GENERALE DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES ET MECANIQUES

(ALSTHOM)
38 Avenue Kleber, 75784 PARIS CEDEX 16 (Frankreich)

VERFAHREN ZUR AUSWUCHTUNG EINES ROTORS

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswuchtung eines Rotors, insbesondere eines Turbinenrotors.

Die bekannten Auswuchtmethoden bestehen darin, mit Hilfe von geeigneten Mitteln die Wellenbewegungen in zwei senkrecht zur Rotorachse verlaufenden Ebenen, die an den oder neben den Rotorlagern liegen, zu annulieren. Den beiden an oder neben den Lagern liegenden Ebenen, den sog. Löschungsebenen, entsprechen im allgemeinen zwei Auswuchtebenen.

Im allgemeinen können mit den heutigen Messgeräten zwei Vektoren bestimmt werden, die die auf die beiden Auswuchtebenen bezogenen Resultanten der verschiedenen, entlang dem Rotor auftretenden Unwuchtkomponenten sind.

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Die Erfindung will die Auswuchtqualität verbessern, sowohl für ein bei der normalen für den Rotor vorgesehenen Rotationsgeschwindigkeit als auch für ein bei einer unter der normalen vorgesehenen Rotationsgeschwindigkeit liegenden Geschwin-

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digkeit durchgeführtes Auswuchten. In beiden Fällen wird vorteilhafterweise vorgesehen, den Ort für das Angreifen der Auswuchtmas snahmen gleich und in Abhängigkeit vom Schwingungszustand, der auch "dynamische Verzerrung" genannt wird, des Rotors bei seiner tatsächlichen Betriebsgeschwindigkeit zu bestimmen. Im zweiten Fall kann dieser Schwingungszustand aufgrund vorhergegangener Experimente berechnet oder vorgesehen werden, deshalb wird hier eine Art von Simulation des Betriebs bei normaler Geschwindigkeit bei einem Auswuchtversuch bei geringerer Geschwindigkeit eingeführt. Das erfindungsgemässe Auswuchtverfahren ersetzt die herkömmlichen Methoden des "starren" bzw. "flexiblen" Auswuchtens, die unterschiedlich sind, je nachdem, ob bei der Betriebsgeschwindigkeit der Rotor unterhalb seines ersten Eigenschwingungsmodus oder oberhalb dieser ersten Eigenschwingung bzw. sogar oberhalb des zweiten Eigenschwingungsmodus dreht, was auf jeden Fall zu einem wenig zufriedenstellenden Auswuchten führt.

Es liegen gute physikalische und mathematische Gründe vor, anzunehmen, dass das bei der tatsächlichen Rotationsgeschwindigkeit des Rotors vorgenommene Auswuchten das einzig zufriedenstellende ist. Nun sind jedoch aus verschiedenen Gründen - starke Luftströmung bei Schaufel tragenden Rotoren, Antriebs-

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leistung der Rotoren, Schmierung der Lager usw. - die Anlagen, mit denen Rotoren bei normaler Rotationsgeschwindigkeit ausgewuchtet werden können, kompliziert und kostspielig, die Auswuchtvorgänge lang und somit teuer. Die Simulierung eines Betriebs bei normaler Geschwindigkeit auf einer Anlage, die mit einer weit unter dieser normalen Geschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit auskommt, ist daher von grossem Vorteil.

Mit Hilfe verschiedener Berechnungsmethoden kann von vorneherein der Gang der dynamischen Verzerrung eines Rotors bei seiner normalen Rotationsgeschwindigkeit unter Berücksichtigung der Elastizität seiner Auflager (oder der unter dem Rotorgewicht entstehenden Vertiefungen in den Auflagern) festgestellt werden. Jeder Hersteller von Rotoren kennt die Anzahl der kritischen .Biegegeschwindigkeiten, auch "Resonanzen" oder "Eigenschwingungsmodus" genamit, die der Rotor durchläuft, bevor er seine normale Rotationsgeschwindigkeit erreicht. Die erste kritische Geschwindigkeit, die auch "Grundwellengeschwindigkeit" genannt wird, entspricht einer etwa im Schwerpunkt des Rotors gelegenen maximalen Verformung, während die zweite kritische Geschwindigkeit, auch "erste Harmonische" genannt, zwei maximalen, in etwa am ersten und zweiten Drittel des Rotors liegenden Verformungen entspricht usw.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Auswuchten eines auf zwei Lagern ruhenden Rotors, wobei zwei jeweils aus zwei winkelverschobenen Schwingungsdetektoren, die jeweils in einer sog. Loschungsebene liegen, die dadurch definiert

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ist, dass sie in Höhe der Lager und senkrecht zur Rotorachse liegt, gebildete Vorrichtungen verwendet werden und in senkrecht zur Rotorachse verlaufenden Ebenen, den sog. Auswuchtebenen, Auswuchtmassen, mit denen die Schwingungen in den Löschungsebenen ausgeschaltet werden können, angebracht oder entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche ähnliche Vorrichtung mit zwei Schwingungsdetektoren in mindestens einer weiteren senkrecht zur Rotorachse verlaufenden Ebene, einer sog. Dämpfungsebene, angeordnet wird und dass mit einer Anzahl von Auswuchtebenen gearbeitet wird, die gleich der Anzahl der Löschungs- und Dämpfungsebenen ist, so dass eine vollständige Löschung der Schwingungen in den Löschungsebenen und mindestens eine Dämpfung der Schwingung in der oder den Dämpfungsebenen erreicht wird. Die Schwingungsdämpfung kann mehr oder weniger gross sein und manchmal bis zur Schwingungslöschung gehen; im allgemeinen erreicht man eine Dämpfung von etwa 90% der Schwingungen in den Dämpfungsebenen.

Eine gute Auswuchtung wird erreicht, wenn die Anzahl der zwischen den beiden Rotorlagern befindlichen Dämpfungsebenen gleich der Anzahl der zwischen diesen beiden Lagern liegenden Schwingungsbäuche ist, die der Rotor bei seiner normalen Rotationsgeschwindigkeit aufweist.

Die Schwingungsdetektoren einer Dämpfungs- oder Löschungsebene werden vorzugsweise horizontal, die der anderen vertikal, d«h. mit einer Verschiebung um 90°, angebracht.

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Die Därapfungsebenen werden vorteilhafterweise an die Stellen gelegt, an denen sich die Schwingungsbäuche des Rotors bei der normalen Rotationsgeschwindigkeit befinden (in den Schwerpunkt, wenn zwischen Stillstand und normaler Rotationsgeschwindigkeit nur eine kritische Geschwindigkeit durchlaufen wird, bei einem Drittel und zwei Dritteln des Rotors, wenn zwei kritische Geschwindigkeiten durchlaufen werden).

Die Schwingungsdetektoren werden auf ausreichend starren Teilen befestigt, damit sie nicht bei einer während der Auswuchtvorgänge erreichten Frequenz in einen Resonanzbereich geraten.

Man kann auch die Dämpfung der Rotorschwingung an seinen Enden vorsehen, d.h. ausserhalb der Lager, vor allem wenn der freitragende Teil Eigenschwingungen erzeugen kann, die unter oder nahe bei der normalen Rotationsgeschwindigkeit liegen.

Es ist unbedingt notwendig, ebensoviele Auswuchtebenen wie Löschungs- und Dämpfungsebenen vorzusehen, weil zwischen den vor dem Auswuchten in den Löschungs- und Dämpfungsebenen gemessenen Schwingungen und den in den Auswuchtebeneη angebrachten Auswuchtmassen, die zur Löschung oder Dämpfung der Schwingungen in den Löschungs- bzw. Dämpfungsebenen führen, ein linearer Zusammenhang besteht.

Wird die Dämpfung der Rotorbewegung an seinen Enden vorgesehen, so liegen zwei Auswuchtebenen ausserhalb der Lager, gewohnlich an jedem Rotorende. Diese Ebenen dienen lediglich der letzten Auswuchteinstellung.

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Die Wahl der übrigen Auswuchtebenen kann mit Hilfe einer Berechnung - vor allem mit Rechenanlagen — bewerkstelligt werden, wobei für die angenommenen Betriebsbedingungen des Rotors (Rotorgeschwindigkeit und Durchbiegung der Lager) die Kurve der dynamischen Verzerrung des Rotors vor allem unter der Einwirkung einer oder mehrerer Unwuchten bei der normalen Rotorgeschwindigkeit erstellt wird. Es ist ebenfalls vorteilhaft, die Entwicklung der dynamischen Verzerrungen vom Stillstand an sowie die wahrscheinliche Verzerrung an der Auswuchtanlage zu kennen. Die mathematische Methode besteht darin, die als wirksamste beurteilten Auswuchtebenen zu suchen, d.h. diejenigen, in denen bei gegebener dynamischer Verzerrung bei normaler Betriebsgeschwindigkeit die Auswuchtmassen die grosste Ausgleichwirkung haben. Diese Methode kann als "Methode der Vorzugsebenen" bezeichnet werden.

Wenn diese komplizierte Berechnung nicht durchgeführt wird, kann die folgende Annäherungsregel angewandt werden, die durch die wiederholte Verwendung von rechnerisch bestimmten Auswuchtebenen entdeckt und in der Praxis durch zahlreiche Auswuchtungen verifiziert werden konnten. Die Auswuchtebenen werden in die Schwingungsknoten gelegt, die der Rotor nach Durchlaufen von drei kritischen Geschwindigkeiten oberhalb seiner normalen Betriebsgeschwindigkeit aufweisen würde.

Unter Bezug auf die beigefügten neun schematischen Figuren wird die Lage der Dämpfungs- und Auswuchtebenen für den Fall eines Rotors näher beschrieben, der eine oder zwei kritische

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Geschwindigkeiten zwischen Stillstand und normaler Betriebsgeschwindigkeit durchläuft, ferner eine Auswuchtanlage und die Arbeitsweise. Diese Beschreibung lässt darüber hinaus weitere Kennzeichen einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zu Tage treten.

Fig. 1 stellt die dynamische Verzerrung eines Rotors . für seine vier ersten kritischen Geschwindigkeiten sowie die Lage der zwischen den Lagern des Rotors gelegenen Dämpfungsebene und der für eine unter der ersten kritischen oder zwischen der ersten und zweiten kritischen Geschwindigkeit liegende Normalge schvjindigkeit anzuwendenden Auswuchtebenen, wenn die Lage dieser Ebenen nicht rechnerisch gesucht wird und wenn die dynamischen Verzerrungen bekannt sind.

Fig. 2 stellt die Lage der Dämpfungsebenen und der Auswuchtebenen dar, die man praktischerweise für einen Rotor wählen kann, dessen normale Geschwindigkeit zwischen der ersten und zweiten kritischen Geschwindigkeit liegt, insbesondere, wenn man die dynamischen Verzerrungen nicht kennt.

Die Figuren 3 und 4 stellen die Lagen der Dämpfungsund Auswuchtebenen dar, die praktischerweise für einen Rotor gewählt werden können, dessen normale Geschwindigkeit zwischen der zweiten und dritten kritischen Geschwindigkeit liegt, wenn der Schwerpunkt nicht zu weit von der Mitte des Rotors entfernt ist bzw. wenn der Schwerpunkt deutlich in bezug auf den Mittelpunkt des Rotors verschoben ist, und zwar vor allem, wenn man

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nicht rechnerisch die Lage der Ebenen bestimmen kann und die dynamischen Verzerrungen des Rotors nicht bekannt sind«

Fig. 5 stellt perspektivisch eine Auswuchtanlage für einen Rotor dar, der zwischen seinem Stillstand und seiner normalen Geschwindigkeit eine kritische Geschwindigkeit durchlauft.

Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung des Tarierens einer Auswuchtebene.

Fig. 7 zeigt eine graphische Darstellung, mit der die statische Komponente von der dynamischen Komponente der Unwuchten getrennt werden kann.

Fig. 8 stellt die dynamische Verzerrung des Rotors gemäss Fig. 5 bei seiner normalen Rotationsgeschwindigkeit dar und zeigt die Grossen, nach denen die Verteilung der statischen Korrekturen zwischen den Auswuchtebenen vorgenommen werden kann.

Fig. 9 zeigt eine graphische Darstellung, mit der die in der erfindungsgemäss zwischen den Lagern des Rotors vorgesehenen Auswuchtebene vorzunehmende statische Korrektur bestimmt werden kann,

Fig. 1 zeigt von oben nach unten die dynamische Verzerrung eines Rotors für die erste, zweite, dritte bzw. vierte kritische Geschwindigkeit. Der Rotor wurde schematisch durch eine Achse 1 dargestellt, die auf zwei Auflagern 2 und 3 ruht, die die Rotorlager bilden. Als "Auflager" wird der Schnittpunkt der senkrecht zur Rotorachse verlaufenden Ebene, die durch die Achse der Lagerschale verläuft, mit der Ebene durch die Verbindungs-

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ränder der beiden Halbschalen des Lagers bezeichnet. Die aufeinanderfolgenden dynamischen Verzerrungen sind mit den Referenzen 4, 5j 6 und 7 bezeichnet.

Der Rotor 1 soll eine normale Geschwindigkeit haben, die unter oder über der ersten kritischen Geschwindigkeit, jedoch unter der zweiten kritischen Geschwindigkeit liegt. Seine Auswuchtung wird mit Hilfe von zwei Löschungsebenen 8 und 9 und einer Datnpfungsebene 10, die dem Schwingungsbauch der dynamischen Verzerrung 4 entspricht, sowie drei Auswuchtungsebenen 11, 12 und 13 erreicht, die den Knoten der dynamischen Verzerrung entsprechen.

Fig. 2 zeigt für dieselbe Normalgeschwindigkeit, wie in der Praxis die angenäherte Lage der Löschungsebenen 8 und 9, der Dämpfungsebene 10 und der Auswuchtungsebenenll, 12 und 13 bestimmt werden kann, ohne dass die dynamischen Verzerrungen des Rotors bekannt sind und ohne dass Berechnungen angestellt werden. Die Löschungsebenen 8 und 9 liegen stets an den Stützstellen 2 und 3 oder in der Nähe davon, die Dämpfungsebene 10 liegt im Schwerpunkt 14 des Rotors. Die Auswuchtungsebene 11 wird in die Mitte der Entfernung zwischen der Achse des Auflagers 2 und dem Schwerpunkt 14, die Auswuchtungsebene 13 in die Mitte der Entfernung zwischen dem Schwerpunkt 14 und der Achse des Auflagers 3 und die Auswuchtungsebene 12 in die Mitte der Entfernung zwischen den beiden Auswuchtungsebenen 11 und 13 vorgesehen.

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-ΙΟ-Ferner werden Dämpfungsebenen 15, 16 und Auswuchtungsebenen 17 und 18 an den Enden des Rotors angeordnet.

Fig. 3 zeigt, wie in der Praxis ohne Kenntnis der dynamischen Verzerrungen des Rotors und ohne Berechnungen für einen Rotor, dessen Normalgeschwindigkeit in der Nahe oder über der zweiten kritischen Geschwindigkeit, jedoch unter der dritten kritischen Geschwindigkeit liegt, die ungefähre Lage der beiden Löschungsebenen 19 und 20 und der beiden Dämpfungsebenen 21 und 22 bestimmt wird: Die beiden ersten laufen durch die Auflager 2 oder liegen in deren Nähe und die beiden anderen zwischen diesen Auflagern und den vier entsprechenden Auswuchtungsebenen 23 und 24 bzw. 25 und 26; darüber hinaus sind Dämpfungsebenen 2? und 28, Auswuchtungsebenen 29 und 30 an den Rotorenden angeordnet.

Die Dämpfungsebenen 21 und 22 besitzen untereinander drei gleiche Abstände: zwischen der Achse des Auflagers 2 und der Ebene 21, zwischen der Ebene 21 und der Ebene 22, zwischen der Ebene 22 und der Achse des Auflagers 3. Die Auswuchtungsebene 23 liegt auf zwei Dritteln der Entfernung zwischen der Achse des Auflagers 2 und der Dämpfungsebene 21. Die Auswuchtungsebene 24 liegt in der Mitte zwischen der Dämpfungsebene 21 und dem Schwerpunkt 14. Die Auswuchtungsebene 25 liegt in der Mitte zwischen dem Schwerpunkt 14 und der Dämpfungsebene 22. Die Auswuchtungsebene 26 liegt auf einem Drittel der Entfernung zwischen der Dämpfungsebene 22 und dem Auflager 3.

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Fig. 4 bezieht sich auf einen Rotor, der dieselbe Normalge schwindigkeit aufweist wie im Fall gemäss Fig. 3, aber dessen Schwerpunkt 14 in bezug auf den Mittelpunkt des Rotors stark verschoben ist. Es finden sich hier wiederum die Löschungsebenen 19 und 20 und die Dämpfungsebenen 27 und 28 sowie die Auswuchtungsebenen 29 und 30 der Fig. 3. Die übrigen Dä'mpfungsebenen sind die Ebenen 31 und 32, die auf zwei Dritteln der Entfernung zwischen der Achse des Auflagers 2 und dem Schwerpunkt 14 bzw. einem Drittel der Entfernung zwischen dem Schwerpunkt 14 und der Achse des Auflagers 3 liegen. Die anderen Auswuchtungsebenen sind die Ebenen 33, 34, 35 und 36, wobei die Ebene 33 auf zwei Dritteln der Entfernung zwischen der Achse des Auflagers 2 und der Ebene 31, die Ebene 34 in der Mitte der Entfernung zwischen der Ebene 31 und dem Schwerpunkt 14, die Ebene 35 in der Mitte der Entfernung zwischen dem Schwerpunkt 14 .und der Ebene 32 und die Ebene 36 in einem Drittel der Entfernung zwischen der Ebene 32 und der Achse des Auflagers 3 liegen.

In Fig. 5 wird ein aus einer Welle 1 und drei Scheiben 37_} 38 und 39 gebildeter Rotor dargestellt, dem eine Auswuchtungsanlage zugeordnet wurde. Letztere enthalt drei Paar Schwingungsdetektoren 40, 41 und 42, von denen die ersten beiden in Höhe der hier nicht dargestellten Auflager der Welle und der dritte zwischen den Scheiben 38 und 39 angeordnet ist. Diese Paare von Schwingungsdetektoren sind mit Geräten 43, 44 bzw. 45 verbunden, die mit Skalen ausgestattet sind, auf denen die Amplitude und Richtung einer Unwucht angebenden Vektoren abgelesen

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werden können. Diesen drei Paar Schwingungsdetektoren, die in zwei Löschungsebenen und in einer Dämpfungsebene liegen, entsprechen drei Auswuchtungsebenen, die in den Scheiben 37j 39 bzw. 38 liegen, die zur Auswuchtung des Rotors mit zusätzlichen Massen versehen werden können oder deren Masse verringert werden kann.

Die Auswuchtung des Rotors wird im Anschluss an eine zur Erinnerung vorgenommene Darstellung der gewöhnlichen Tariermethode einer Auswuchtungsebene beschrieben.

Das Tarieren einer Auswuchtungsebene besteht darin, auf der Skala eines der Geräte wie beispielsweise 43, einen ersten Unwuchtvektor ÜR~ abzulesen, wenn der Rotor ohne Auswuchtmasse an die Auswuchtanlage angeschlossen ist, dann einen zweiten Unwuchtvektor US abzulesen, nachdem gemäss einer bestimmten Referenzrichtung in einer Ebene wie beispielsweise der Ebene der Scheibe 37 oder gleichzeitig in zwei Auswuchtebenen, wie denen der Scheiben 37 und 39, Tariermassen angebracht wurden.

Indem die Vektoren ÜR~ und US' auf eine graphische Darstellung gemäss Fig. 6 übertragen werden, erhält man einen Vektor RS, der die Tarierwirkung darstellt. Die Löschung des Ungleichgewichts wird erreicht, indem in der Auswuchtungsebene entlang einer Richtung, die mit der Tarierreferenzrichtung einen Winkel von SRO einschliesst, eine Auswuchtmasse angebracht wird,

OR die gleich dem Produkt der Tariermasse mit dem Verhältnis -im ist, wobei die Masse und die Richtung durch den Kehrwert eines

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sog. Unwuchtvektors bestimmt werden kann, der auf die Auswuchtungsebene bezogen und im folgenden mit Üü, ÜY, T5Z und ÜW bezeichnet wird. Natürlich kann anstatt Masse hinzuzufügen auch Masse in der entgegengesetzten Richtung entfernt werden.

Eine sehr übliche Auswuchtungsmethode besteht darin, nacheinander die Auswuchtungsebenen 37 und 39 zu tarieren, indem das der überprüften Ebene am nächsten liegende Lager gelöst und das andere Lager gespannt wird. Vorzugsweise werden zwei gleiche Tariermassen auf zwei miteinander einen Winkel von 90° einschliessenden Radien angebracht, wobei die eine dieser Massen in der Auswuchtungsebene der Scheibe 37 und die andere in der Auswuchtungsebene der Scheibe 39 liegt. Auf diese Weise erhält man durch zwei Reihen von Messungen mit jedem der Geräte 43 und 44 die Vektoren ÜR~ und ÜH und daraufhin einen Unwuchtvektor OX oder OY, der auf die jeweils betrachtete Auswuchtungsebene 37 bzw. 39 bezogen ist.

Erfindungsgemäss wird mindestens noch eine weitere Auswuchtungsebene, im Fall gemäss Fig. 5 die Auswuchtungsebene der Scheibe 38, tariert, wobei die beiden Lager gelöst sind. Auf diese Weise liest man auf dem Gerät Vektoren ÜE und US* ab, aus denen sich ein Unwuchtvektor OZ" herleiten lässt, der auf die Auswuchtungsebene der Scheibe 38 bezogen ist.

In einer bevorzugten Auswuchtungsmethode werden nicht direkt die Vektoren Ü3£ und Ö? verwendet, sondern es wird die statische Komponente von der dynamischen Komponente der Unwucht

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in den äusseren Auswuchtungsebenen getrennt, d.h. in den Ebenen der Scheiben 37 und 39.

Zu diesem Zweck können, wie es in Fig. 7 gezeigt wird, die Vektoren OX und OT eingezeichnet, der Mittelpunkt M von XT mit dem Punkt 0 verbunden und OM um den Wert MM* verlängert werden. Die allgemeine statische Komponente der Unwuchten wird durch T5M^S repräsentiert, während die dynamische Komponente der Unwuchten für die Auswuchtungsebene der Scheibe 37 durch MX" und die dynamische Komponente für die Auswuchtungsebene der Scheibe 38 durch MY repräsentiert wird.

Bei der Verwendung von Kombinations-Apparaten erhält man mit Hilfe von zwei Skalen, wie sie zu den Geräten 43 und 44 gehören, direkt auf einer Skala einen Vektor, der die statische Komponente, und auf einer anderen Skala einen Vektor, der die dynamische Komponente der Unwuchten darstellt, d«h. die Vektoren UM und Mx oder MT, die zuvor definiert wurden. Bekanntlich besteht das sog. SCHEfiCK-Verfahren darin, vier aufeinanderfolgende Messungen x^ror zunehmen, und zwar mit einem Rotor ohne Auswuchtmassen, einem Rotor mit zwei gleichen Tariermassen in derselben Richtung in den beiden äussersten JLuswuchtungsebenen, einem Rotor mit zwei gleichen Tariermassen in entgegengesetzten Richtungen in den beiden äussersten Auswuchtungsebenen und schliesslich einem Rotor mit wiederum zwei gleichen Tariermassen in derselben Richtung.

Nachfolgend wird nun bestimmt, wie die Korrekturmassen in den Auswuchtungsebenen verteilt werden.

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Bei Verwendung eines Rechnerprogramms können die genauen an den Auswuchtungsebenen vorzunehmenden Korrekturen bestimmt werden, indem die Schwingungen sowohl in den sog. Därapfungsebenen als auch in den Loschungscbenen zum Verschwinden gebracht werden. Natürlich geht man dabei von den Angaben zu den Unwuchten aus, die durch die Tarierungen in den verschiedenen Auswuchtungsebenen gegeben sind, aber man nimmt keine Trennung in statische und dynamische Komponenten vor, so dass die ausgeführten Korrekturen in den Auswuchtungsebenen umfassend sind: zugleich statisch und dynamisch.

Wird keine Rechenanlage eingesetzt, so wird, wie es zuvor beschrieben wurde, zwischen der umfassenden statischen Komponente der Unwucht und den auf die äussersten, zwischen den Auflagern des Rotors gelegenen Auswuchtungsebenen bezogenen dynamischen Komponenten unterschieden. Gemäss einem Kennzeichen der Erfindung wird in diesem Fall vorgesehen, lediglich die äussersten Auswuchtungsebenen für die Verteilung der dynamischen Auswuchtungsverteilung zu wählen, während die dazwischen liegenden Auswuchtungsebenen sich mit den äussersten Auswuchtungsebenen in die Verteilung der umfassenden Korrektur der statischen Auswuchtung teilen.

Ist die dynamische Verzerrung des Rotors bei normaler Betriebsgeschwindigkeit bekannt, so wird die umfassende Korrektur der statischen Auswuchtung auf die zwischen den Auflagern des Rotors liegenden Auswuchtungsebenen verteilt, und zwar umgekehrt proportional zur Verformungsamplitude des Rotors in

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diesen Auswuchtungsebenen bei der normalen Rotationsgeschwindigkeit.

Fig. 8 zeigt unter Berücksichtigung der Durchbiegung der Auflager die Amplituden L-, L₂ und L~ der Verformungen des Rotors an der Stelle, wo sich die Auswuchtungsebenen der Scheiben 37, 39 und 38 (hier nicht dargestellt) befinden. Die umfassende statische Korrektur ist wie vorgesehen gleich UM*. In der OH^S entgegengesetzten Richtung werden in den Auswuchtungsebenen der Scheiben 37, 39, 38 Massen angebracht, die durch die folgenden Grossen bestimmt sind:

K; 0M»/L_oK; OW

LpL.-) + Lq

dabei bedeutet K = ?—γ

L₁ L

+ LqL-I ■+■

₂ L₃

Für den Fall von vier Auswuchtungsebenen wird eine Grosse L, eingefügt; die Überlegung ist dabei dieselbe.

Die dynamische Korrektur wird ausschliesslich bei den Auswuchtungsebenen der Scheiben 37 und 39 durchgeführt; diese Korrektur wird in ihrem Wert und in ihrer Richtung durch den Kehrwert der Vektoren HX bzw. MT bestimmt, die weiter oben behandelt wurden.

Ist die dynamische Verzerrung des Rotors bei seiner normalen Rotationsgeschwindigkeit nicht bekannt, so kann die Verteilung der statischen Korrekturen auf folgende Weise vorgenommen werden: Wenn Ü5T der auf den Auswuchtungsebenen der Scheibe 38 bezogene Unwuchtvektor ist, bestimmt man die Projektion

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dieses Vektors "ÖZ auf den Vektor ÖS», der die statische Komponente der durch die Eichung der Auswuchtungsebenen der Scheiben 37 und 39 gegebenen Unwucht darstellt. In der Auswuchtungsebene der Scheibe 38 wird eine durch den Kehrwert des Vektors OZ* bestimmte Korrektur vorgenommen; in jeder der Auswuchtungsebenen der Scheiben 37 und 39 wird eine durch den Kehrwert des Vektors S bestimmte Korrektur vorgenommen.

Bei vier Auswuchtungsebenen wird auch die Projektion OW* auf ÖM' eines Vektors ÖW durchgeführt, der den auf die vierte Auswuchtungsebene bezogenen Unwuchtvektor darstellt. Auch hier wird die durch den Kehrwert des Vektors OZ* in der dritten Auswuchtungsebene bestimmte Korrektur, durchgeführt; in der vierten Auswuchtungsebene erfolgt eine durch den Kehrwert des Vektors ÜT7⁹ bestimmte Korrektur und in jeder der beiden ersten Auswuchtungsebenen nimmt man eine durch den Kehrwert des Vektors _.—. bestimmte Korrektur vor.

Auf jeden Fall kann die dynamische Korrektur in den Auswuchtungsebenen 37 und 39 durch den Kehrwert der Vektoren bzw. Mf bestimmt werden.

- Patentansprüche AO 9836/0355

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.) Verfahren zum Auswuchten eines auf zwei Lagern ru-■—-J

henden Rotors, wobei zwei jeweils aus zwei winkelverschobenen Schwingungsdetektoren, die jeweils in einer sog. Löschungsebene liegen, die dadurch definiert ist, dass sie in Höhe der Lager und senkrecht zur Rotorachse liegt, gebildete Vorrichtungen verwendet werden und in senkrecht zur Rotorachse verlaufenden Ebenen, den sog. Auswuchtebenen, Auswuchtmassen, mit denen die Schwingungen in den Loschungsebenen ausgeschaltet werden können, angebracht oder entfernt werden, dadurch gekennze ichnet, dass eine zusätzliche ahnliche Vorrichtung mit zwei Schwingungsdetektoren in mindestens einer weiteren senkrecht zur Rotorachse verlaufenden Ebene, einer sog. Dampfungsebene, angeordnet "wird und dass mit einer Anzahl von Auswuchtebenen gearbeitet wird, die gleich der Anzahl der Loschungs- und Dämpfungsebenen ist, so dass eine vollständige Loschung der Schwingungen in den Loschungsebenen und mindestens eine Dämpfung der Schwingung in der oder den Dämpfungsebenen erreicht wird.

2. Auswuchtungsverfahren gemäss Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der zwischen den beiden Auflagern des Rotors liegenden Dampfungsflächen gleich der Anzahl der zwischen diesen beiden Auflagern auftretenden Schwingungsbäuche ist, die der Rotor bei seiner normalen Rotationsgeschwindigkeit aufweist.

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3. Auswuchtungsverfahren gemass Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass eine Dämpfungsebene und eine Auswuchtungsebene auch an jedem der Rotorenden angeordnet ist, d.h. ausserhalb der beiden Auflager des Rotors.

4. Auswuchtungsverfahren gemass Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsebenen in den bei normaler Rotationsgeschwindigkeit auftretenden Sehwingungshäuchen des Rotors liegen·

5« Auswuchtungsverfahren geraäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die als Auswuehtungsebenen gewählten Ebenen diejenigen sind, in denen die Auswuchtungsmassen bei normaler Rotorgeschwindigkeit die grösste Ausgleichswirkung haben.

6. Auswuchtungsverfahren gemass einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswuehtungsebenen zwischen den Auflagern des Rotors an den Stellen liegen, wo Schwingungsknoten auftreten wurden, nachdem der Rotor oberhalb seiner normalen Rotationsgeschwindigkeit drei kritische Geschwindigkeiten durchlaufen hätte.

7. Auswuchtungsverfahren gemass Anspruch 1, das bei einem Rotor angewendet wird, der zwischen dem Stillstand und seiner normalen Rotationsgeschwindigkeit höchstens eine einzige kritische Geschwindigkeit durchläuft, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dämpfungsebene praktisch im Schwerpunkt des Rotors angeordnet wird und dass zwei Auswuch-

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tungsebonen praktisch in der Mitte zwischen dem Schwerpunkt und der Achse jedes der Auflager gelegt werden, wahrend die dritte Auswuchtungsebene praktisch in der Mitte zwischen den beiden anderen Auswuchtungsebenen liegt.

8. Auswuchtungsverfahren gemäss Anspruch 1, das bei einem Rotor verwendet wird, dessen normale Rotationsgeschwindigkeit in der Nahe oder oberhalb seiner zweiten kritischen Geschwindigkeit zwischen seinen Stillstand und seiner normalen Rotationsgeschwindigkeit liegt, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Dämpfungsebenen praktisch so angeordnet werden, dass sich drei gleiche Entfernungen bilden zwischen der Achse eines arsten Auflagers und einer ersten dieser Dämpfungsebenen, zwischen der ersten und zweiten dieser Dämpfungsebenen und zwischen der zweiten dieser Dämpfungsebenen und der Achse des zweiten Auflagers und dass die erste Auswuchtungsebene in einer Entfernung von zwei Dritteln des Abstands zwischen der Achse des ersten Auflagers und der ersten Dämpfungsebene vom ersten Auflager, die zweite in der Mitte des Abstands zwischen der ersten Dämpfungsebene und dem Schwerpunkt des Rotors, die dritte in der Mitte des Abstands zwischen dem Schwerpunkt des Rotors und der zweiten Dämpfungsebene und die vierte in einer Entfernung von einem Drittel des Abstands zwischen der zweiten Dämpfungsebene und der Achse des zweiten Auflagers der zweiten Dämpfungsebene entfernt liegt.

9. Auswuchtungsverfahren gemäss Anspruch 1, das für einen Rotor angewendet wird, dessen normale Rotationsgeschwin-

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digkeit in der Nähe oder über seiner zweiten kritischen Geschwindigkeit liegt und dessen Schwerpunkt in bezug auf den Mittelpunkt des Rotors stark verschoben ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Dämpfungsebenen praktisch in zwei Drittel Entfernung zwischen der Achse eines ersten Auflagers und dem Schwerpunkt des Rotors bzw. einem Drittel der Entfernung zwischen dem Schwerpunkt des Rotors und der Achse des zweiten Auflagers angeordnet werden und dass die erste Auswuchtungsebene in zwei Drittel Entfernung zwischen der Achse des ersten Auflagers und der ersten Dämpfungsebene, die zweite in der Mitte des Abstands zwischen der ersten Dä'mpfungsebene und dem Schwerpunkt des Rotors, die dritte in der Mitte des Abstands zwischen dem Schwerpunkt des Rotors und der zweiten Dämpfungsebene und die vierte in einem Drittel Entfernung zwischen der zweiten Dämpfungsebene und der Achse des zweiten Auflagers liegt.

10. Auswuchtungsverfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von den zwischen den Auflagern befindlichen Auswuchtungsebenen die äussersten Ebenen lediglich für die Verteilung der dynamischen Auswuchtungskorrektur verwendet werden, während die dazwischen liegenden Auswuchtungsebenen sich mit den äussersten Auswuchtungsebenen in die Verteilung der umfassenden Korrektur der statischen Auswuchtung teilen.

11. Auswuchtungsverfahren gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die umfassende Korrektur der statischen Auswuchtung auf die zwischen den Auf-

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lagern des Rotors liegenden Auswuchtungsebenen umgekehrt proportional zur Amplitude der Verformung des Rotors in diesen
Auswuchtungsebenen hei normaler Rotationsgeschwindigkeit verteilt wird.

12. Äuswuchtungsverfahren gemäss Anspruch 10, da durch gekennzeichnet, dass in jeder der
zwischen den äussersten Auswuchtungsebenen liegenden Auswuchtungsebenen eine statische Ausbuchtungskorrektur vorgenommen
wird, wobei die !-lasse nach der auf diese Ebene bezogenen Unwucht bestimmt wird, die Korrektur jedoch in der Richtung der umfassenden Korrektur der statischen Auswuchtung vorgenommen wird, während die äussersten Auswuchtungsebenen jeweils eine Auswuchtungskorrektur erhalten, die gleich der Hälfte der Differenz
zwischen der umfassenden statischen Äuswuchtungskorrektur und der Summe der in den zwischen den äussersten Auswuchtungsebenen liegenden Auswuchtungsebenen vorgenommenen Korrekturen ist.

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