Результаты динамических испытаний самоустанавливающихся в щелевых уплотнениях роторов цилиндрической и дисковой конфигураций

Abstract

Гидродинамические силы в щелевых уплотнениях центробежных насосов создают существенное воздействие на вибрационную активность ротора в целом. Теоретические и экспериментальные исследования различных авторов позволили установить структуру гидродинамических сил и определить величину коэффициентов радиальных сил. На специально созданном лабораторном экспериментальном стенде авторами данной работы были получены амплитудные частотные характеристики (АЧХ) вынужденных радиально – угловых колебаний самоустанавливающихся в щелевых уплотнениях роторов цилиндрической и дисковой геометрических конфигураций при различных перепадах давления рабочей жидкости на уплотнениях. Также были получены амплитудные частотные характеристики вынужденных радиально – угловых колебаний ротора с подавлением закрутки рабочей жидкости на входе в щелевые уплотнения. Полученные экспериментальным путем АЧХ роторов позволили определить критические угловые скорости радиальных и угловых колебаний роторов в щелевых уплотнениях, а также границы их динамической устойчивости. По теоретическим формулам был рассчитаны угловые скорости собственных радиальных и угловых колебаний ротора в щелевых уплотнениях, а также границы их динамической устойчивости. Сравнение теоретических и экспериментальных величин указывает на их хорошее количественное совпадение. Сделан вывод о более стабильных динамических характеристиках дисковой геометрической конфигурации ротора по сравнению с цилиндрической конфигурацией. При проектировании центробежных насосов с самоустанавливающимся в щелевых опорах – уплотнениях рабочим колесом следует стремиться к дисковой геометрической конфигурации рабочего колеса. Гідродинамічні сили в шпарин них ущільненнях відцентрових насосів створюють суттєвий вплив на вібраційну активність ротора в цілому. Теоретичні та експериментальні дослідження різних авторів дозволили встановити структуру та гідродинамічних сил та визначити величини коефіцієнтів радіальних сил. На спеціально створеному лабораторному стенді авторами цього дослідження були отримані амплітудні частотні характеристики (АЧХ) вимушених радіально – кутових коливань самовстановлюючихся в шпаринних ущільненнях роторів циліндричної та дискової геометричної конфігурацій при різних перепадах тиску робочої рідини на ущільненнях. Також були отримані АЧХ вимушених радіально – кутових коливань ротора із знищенням обертового руху рідини на вході в шпаринні ущільнення. Отримані дослідним шляхом АЧХ роторів дозволили визначити критичні кутові швидкості радіальних та кутових коливань роторів в шпаринних ущільненнях, а також межі їх динамічної стійкості. За теоретичними формулами були розраховані кутові швидкості власних радіальних та кутових коливань роторів в ущільненнях, а також межі їх динамічної стійкості. Порівняння теоретичних та дослідних величин вказує на їх гарне кількісне співпадіння. Був зроблений висновок щодо більшої стабільності динамічних характеристик ротора дискової конфігурації порівняно з ротором циліндричної конфігурації. У випадку проектування відцентрових насосів з самовстановлюючимся в шпаринних опорах – ущільненнях робочим колесом доцільно використовувати дискову геометричну конфігурацію колеса.