CC BY
0СЕКЦИЯ 2. ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНИКИ, ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И ГУМАНИТАРНЫХ НАУК
УДК 004.94:62-251
П.А. Андрюхина, А.В. Морковин, О.С. Портнова
Дальневосточный федеральный университет, Владивосток, 690922 e-mail: [email protected]
ПРИМЕНЕНИЕ ЦИФРОВОГО ДВОЙНИКА ДЛЯ ПРОВЕРКИ АЛГОРИТМА БАЛАНСИРОВКИ ПО МЕТОДУ ДКВ
В статье представлены результаты эксперимента, проведенного на лабораторном стенде, моделирующего двухопорный ротор. С помощью цифровой модели стенда произведена проверка метода балансировки по динамическим коэффициентам влияния.
Ключевые слова: балансировка, ротор, динамический коэффициент влияния, цифровой двойник.
P.A. Andryukhina, A.V. Morkovin, O.S. Portnova
Far Eastern Federal University,
Vladivostok, 690922 e-mail: [email protected]
DIGITAL TWIN APPLICATION TO CHECK BALANCING ALGORITHM ACCORDING TO DIC METHOD
The results of experiment conducted on a laboratory bench simulating a two-support rotor are presented. A digital model of the stand to verify the balancing method based on dynamic influence coefficients was used.
Key words: balancing, rotor, dynamic influence coefficient, digital twin.
Балансировка роторного оборудования является одним из методов наладки, позволяющим снизить повышенную вибрацию машин, возникающую из-за механических повреждений в период эксплуатации роторов [1].
Существующие методы классической балансировки дают возможность привести роторную машину в равновесное положение минимум за три ее пуска [2]. Однако основная цель исследования заключается в разработке метода, способного снизить количество пусков до наименьшего значения.
В данной работе производится проверка балансировки цифрового двойника двухопорного ротора (рисунок) с применением динамического коэффициента влияния (ДКВ) - коэффициента пропорциональности между вектором влияния и пробной массой.
Цифровой двойник - виртуальный прототип реального объекта, учитывающий все его характеристики. Применение двойника позволяет произвести эксперимент в цифровой среде без использования самой установки и ее многочисленных пусков [3].
Методика цифрового эксперимента предполагает три основных этапа:
1. Моделирование:
- создание трехмерной модели идеальной геометрии;
- задание граничных условий;
- вывод результатов.
Седьмая национальная (всероссийская) научно-техническая конференция
2. Эксперимент:
- проведение физического эксперимента для получения цифровой модели адекватной реальной установке;
- правка цифровой модели по результатам физического эксперимента.
3. Прогнозирование:
- расчет с подстановкой пробных масс;
- оптимизация по методу ДКВ;
- балансировка.
Диск 2
Диск 1
Лабораторный стенд
Прогнозирование результатов осуществляется с помощью программы расчета, основанной на математической модели, представленной в [4].
Экспериментальная часть исследования проводилась с известными дисбалансами массой 20 г и 30 г, установленными на угол 0 град и 45 град соответственно на первый и второй диски.
В качестве пробного груза на первый диск устанавливалась масса 10 г на угол 90 град, на второй диск - 15 г на угол 45 град.
С помощью программы расчета определяем значения ДКВ и по полученным данным проводим оптимизацию параметров.
Результаты эксперимента представлены в таблице.
Результаты эксперимента
№ пуска Положение грузов Вибрация
ДИСК 1 ДИСК 2 Опора 1 Опора 2
т1 угол1 т2 угол2 А1 ф1 А2 ф2
г о г о мкм о мкм о
1 - - - - 67,07 117,6 79,83 118,8
2 10 90 74,69 127,3 88,49 127,8
3 15 30 88,98 118,2 107,0 119,1
4 19,27 | 129,1 44,69 229,6 1,57 175,1 1,57 301
Примечание: т1 - масса установки груза на первый диск, г; т2 - масса установки груза на второй диск, г; угол1 -угол установки груза на первый диск, град; угол2 - угол установки груза на второй диск, град; А1 - амплитуда вибрации на первой опоре, мкм; А2 - амплитуда вибрации на второй опоре, мкм; ф1 - фаза вибрации на первой опоре, град; ф2 - фаза вибрации на второй опоре, град.
Измерения амплитуды и фазы вибрации проводились в горизонтальном направлении, поскольку в этом направлении значения амплитуды вибрации наибольшие.
В результате оптимизации программа показала, что для приведения установки в положение равновесия необходимо установить грузы массой т1 = 19,27 г на угол1 = 129,1 град на первый диск и т2 = 44,69 г на угол2 = 229,6 град на второй диск.
Полученные итоговые значения вибрации после цифровой балансировки по методу ДКВ свидетельствуют о корректности результатов, а соответствие физическому эксперименту доказывает точность проведенной балансировки.
Применение цифрового двойника в балансировочных расчетах позволяет сократить количество пробных пусков реального объекта до минимума, снизить затраты на его ремонт и обслуживание, а также спрогнозировать поведение машины при наличии различных дефектов и дать качественное заключение о ее техническом состоянии.
Литература
1. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. / Ред. совет: В.Н. Челомей (председатель). -М.: Машиностроение, 1981. - Т. 6. Защита от вибрации и ударов / Под ред. К.В. Фролова, 1981. -456 с.
2. Шепетильников А.В. Балансировка машин и приборов. - М.: Машиностроение, 1979. -294 с.
3. Барков А.В., Баркова Н.А. Вибрационная диагностика машин и оборудования. Анализ вибрации: Учеб. пособие. - СПб.: Изд. центр СПбГМТУ, 2004. - 152 с.
4. Гольдин А.С. Вибрация роторных машин. - М.: Машиностроение, 1999. - 344 с.
