УДК.531.39

Бабенко А.Е., Лавренко Я.И.

Национальный технический университет Украины

«Киевский политехнический институт», Киев, Украина

АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ЦЕНТРИФУГИ HERMLE Z306

Центрифуги с большими скоростями вращения (до 15000 об./мин.) используются для разделения смесей разной плотности и часто разрабатываются как универсальные приборы [1,2]. Они имеют разные быстро вращающиеся элементы в виде роторов с широким диапазоном их использования. Большие роторы с массами до 20 кг используются, например, в сепараторах крови.

Рис.1. Ротор и центрифуга HERMLE Z306

Динамическое поведение центрифуги зависит не только от деформации опор а и от деформации упругих элементов, которыми являются вал и подшипники. Поэтому необходимо исследование движения лабораторной центрифуги HERMLE Z306.

Экспериментальное исследование проводилось с использованием лабораторной базы института механики Отто-фон-Герике Университета Магдебурга (Германия).

Перемещения верхнего конца вала определялись с помощью двух лазеров Triangulation Displacement Sensors Opto NCDT 2220 (micro - epsilon) ILD 2220 – 100, лучи которых направлялись под углом 90° на зеркальную ленту, наклеенную на вал, который прикреплен к ротору лабораторной центрифуги (Рис.1). Сигналы измерялись с помощью усилителя типа NP-3414 связанного с лазером (Рис.2). Прибор DS-2000 получает этот сигнал, а DS-0227 анализирует его.

Рис.2. Схематическое изображение стенда для экспериментального определения зависимости собственных частот от частоты вращения

Результаты обработки полученных данных и траекторий движения тела, которое вращается, отображались на экране ПК. Определялись горизонтальные перемещения верхней точки вала центрифуги при вращении ротора на разных скоростях вращения.

Для построения амплитудно-частотных характеристик было проведено четыре эксперимента. В одну из чашек ротора центрифуги HERMLE Z306 помещался груз с разными массами дисбаланса 1,5 г; 3,2 г и 5,5 г, и без дисбаланса. Результаты приведены на рис.3.

а

б

в

г

Рис.3. АЧХ центрифуги HERMLE Z306: а – без дисбаланса;

б – дисбаланс 1,5 г; в - дисбаланс 3,2 г; г - дисбаланс 5,5 г

Выводы

1. Разработана экспериментальная методика определения динамических параметров центрифуги. На ее основании определено влияние скорости вращения на собственные частоты.

2. Проведенные исследования дали возможность определить нестабильные режимы и тем самым определить область рабочих режимов центрифуги.

3. Экспериментально обнаружено возбуждение колебаний на третьей гармонике, частота которой в три раза выше первой, которая в предыдущих исследованиях не обнаруживалась.

Литература

1. Fischer J., Strackeljan J.: Stability Analyses of High Speed lab centrifuges considering internal damping in rotor shafts, Technische Mechanik, Band 26, Heft 2, 2006, pp. 131-147.

2. Бабенко А.Є., Лавренко Я.І., Куренков М.М. Вплив гіроскопічних ефектів на коливання валу центрифуги. // Вісник НТУУ “КПІ”, Машинобудування. — К.: НТУУ “КПІ”. - 2013 . — Вип. 65 – с. 166-174.