Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 01.08.1974 Opis patentowy opublikowano: 15.10.1975 80798 KI. 21d3,2 MKP- G01m 15/00 CZYTELNIA foló::,(H |»iAyM5tó:".tj totonej Twórcawynalazku: Konrad Dytewski Uprawniony z patentu tymczasowego: Zaklad Doswiadczalny przy Dolnoslaskich Zakladach Wytwórczych Maszyn Elektrycznych „Dolnie!", Wroclaw (Polska) Sposób okreslania krytycznych predkosci obrotowych wirników maszyn elektrycznych Przedmiotem wynalazku jest sposób okreslania krytycznych predkosci obrotowych wirników maszyn elek¬ trycznych pradu przemiennego. Sposób umozliwia eksperymentalne okreslanie pierwszej nki i drugiej nk2 obro¬ towej predkosci krytycznej gotowych, calkowicie zmontowanych maszyn, o ile wartosci tych predkosci mieszcza sie w zakresie od 0 do 2,2 znamionowej predkosci obrotowej maszyny nzn.Powszechnie dotad znany i stosowany sposób okreslania predkosci krytycznych polegal na pomiarowym zdjeciu charakterystyki amplitudy drgan lozysk w funkcji predkosci obrotowej Xmax = f(") uruchomionej ma¬ szyny z regulowana predkoscia obrotowa. Wykres tej charakterystyki wykazuje przy okreslonych predkosciach obrotowych szczyty rezonansowe, predkosci te sa poszukiwanymi predkosciami krytycznymi kolejnych rzedów, z których dwie pierwsze predkosci krytyczne nkl i nk2 maja istotne znaczenie Dotychczasowy sposób okresla¬ nia predkosci krytycznych umozliwial, ze wzgledu na ograniczona wytrzymalosc mechaniczna wirnika, wyzna¬ czenie tylko tych predkosci krytycznych nk1 i nk2, które mieszcza sie w zakresie dopuszczalnych predkosci obrotowych maszyny, a wiec spelniaja warunek nk1,2 < M nzn gdzie nzn oznacza znamionowa predkosc obrotowa maszyny.W przypadkach gdy byla konieczna do celów konstrukcyjno-obliczeniowych oraz wywazania dynamiczne¬ go wirników, znajomosc wartosci ich predkosci krytycznych, gdy którakolwiek z nich lub obydwie wypadaja !^*afaJ^ na zdejmowaniu charakterystyk drgan samego tylko wirnika w warunkach spoczynkowych przy obcym wzbudzeniu mechanicznym drgan ze wzbudnika o regulo¬ wanej czestotliwosci sily wymuszajacej, lecz wyznaczone tym sposobem czestotliwosci drgan wlasnych wirnika moga znacznie róznic sie od krytycznych czestotliwosci obrotów z uwagi na nieuwzglednianie wplywu blony olejowej, który nie wystepuje w lozyskach znajdujacych sie w spoczynku.Bedacy przedmiotem wynalazku sposób okreslania krytycznych predkosci obrotowych pozwala na dwu¬ krotne rozszerzenie zakresu wartosci predkosci krytycznych dajacych sie okreslic na podstawie bezposrednio2 80798 zdejmowanej charakterystyki drgan metoda dotychczasowa, w której zródlem wymuszenia drgan powodujacym szczyty rezonansowe na charakterystyce drgan X = f(n) sa sily niewywazenia wirujace wraz z wirnikiem i wy¬ muszajace drgania o czestotliwosci równej czestotliwosci obrotów, zatem zakres czestotliwosci sil wymuszaja¬ cych jest równy zakresowi czestotliwosci obrotów to jest odpowiada on zakresowi predkosci obrotowych w gra¬ nicach 0 1,1 nzn. Zadanie dwukrotnego rozszerzenia zakresu wartosci, dajacych sie okreslic, predkosci krytycznych sprowadza sie do znalezienia sposobu umozliwiajacego wytworzenie okresowych sil wymuszajacych o czestotliwosci dwa razy wiekszej od czestotliwosci obrotów wirnika maszyny.W przedstawionym wynalazku do wymuszenia drgan o czestotliwosci podwójnej w stosunku do czestotli¬ wosci obrotów wykorzystane zostaly promieniowe sily niezrównowazonego ciagu magnetycznego dzialajace na wirnik tylko wtedy, gdy przy wzbudzonej maszynie polozenie wirnika nie jest wspólosiowe z otworem stojana.Niewspólosiowosc wirnika z otworem stojana jest mozliwa w dwóch przypadkach, w pierwszym gdy wirnik jest przemieszczony równolegle z osi otworu stojana o pewien odcinek i w drugim—gdy wirnik jest skrecony o pewien kat wzgledem osi otworu stojana. Na wirnik przemieszczony równolegle z osi otworu stojana dziala zalezna od tego przemieszczenia sila pulsujaca o stalym kierunku zgodnym z kierunkiem mimoosiowosci oraz o czestotliwosci podwójnej w stosunku do czestotliwosci obrotów. Sila ta wymusza drgania wirnika majace charakter przemieszczen równoleglych. Przy skreceniu wirnika o pewien kat wzgledem osi otworu stojana poszczególne polówki wirnika, wzdluz jego dlugosci, poddane sa dzialaniu pulsujacych sil ciagu magnetycznego, skierowanych przeciwlegle wzgledem siebie. Sily te sprowadzaja sie do pary sil wymuszajacej drgania wirnika o charakterze okresowych przemieszczen katowych, zachodzacych równiez z podwójna czestotliwoscia.W wyniku wymuszajacego dzialania symetrycznych i antysemetrycznych sil ciagu magnetycznego, na charakterystyce drgan Xmax = f (n) kazdego z lozysk maszyny o przesunietym wirniku pojawiaja sie obok nor¬ malnych szczytów rezonansowych przy predkosciach krytycznych nki i n|<2 dwa dodatkowe magnetyczne szczyty rezonansowe odpowiednie przy predkosciach dwukrotnie mniejszych 1/2 nk1 i 1/2 n^- Czynnikiem rozpoznawczym charakteru wymienionych szczytów jest czestotliwosc drgan. Przy rezonansach magnetycznych jest ona podwójna w stosunku do czestotliwosci obrotów zas przy rezonansach zwyklych równa czestotliwosci obrotów.Sposób okreslania krytycznych predkosci obrotowych wedlug wynalazku polega na tym, ze poi zdjeciu charakterystyki amplitudy drgan lozysk w funkcji predkosci obrotowej Xmax = f(n) i stwierdzeniu, ze pierwsza predkosc krytyczna wypada poza osiagalnym zakresem predkosci obrotowych O....1,1 nzn przesuwa sie równo¬ legle wirnik wzgledem stojana, badz stojan wzgledem wirnika przy zachowaniu niezmienionego polozenia stoja¬ ków lozyskowych na odleglosc wynoszaca okolo polowy normalnej wielkosci szczeliny powietrznej miedzy stojanem i wirnikiem. Nastepnie po uruchomieniu wirnika z regulowana predkoscia obrotowa zdejmuje sie charakterystyke drgan Xmax = f(n) w zakresie predkosci O....1,1 nzn wykonujac w punktach rezonansowych pomiary amplitud i czestotliwosci drgan. Na podstawie wyników pomiarów w punktach rezonansowych okresla sie który z rezonansów jako uwarunkowany pulsujaca sila ciagu magnetycznego jest rezonansem magnetycznym, a wiec tym szczytem rezonansowym, w którym drgania maja czestotliwosc dwukrotnie wieksza od czestotli¬ wosci obrotów. Pozwala to na wyznaczenie rezonansowej predkosci obrotowej nmi odpowiadajacej temu szczytowi i tym samym okreslenie poszukiwanej wartosci pierwszej predkosci krytycznej nki dwukrotnie wiek¬ szej od wyznaczonej wartosci nmi czyli nki = 2 nm-|., W analogiczny sposób postepuje sie w przypadku wyznaczania drugiej predkosci krytycznej nk2 po uprzed¬ nim przemieszczeniu katowym osi wirnika i stojana badanej maszyny. Rezonans magnetyczny wypada wówczas na(,charakterystyce przy rezonansowej predkosci obrotowej nm2 a wartosc drugiej predkosci krytycznej nk2 otrzymuje sie jako nk2 = 2nm2- PL