Художественная культура и искусство Курс лекций по истории искусства Математический анализ Электротехника и электроника Расчеты электрических цепей Начертательная геометрия Примеры выполнения заданий
контрольной работы
Лекции и задачи по физике Компьютерная  безопасность Информационные системы Получение электрической энергии Атомная физика
Теория машин и механизмов Классификация зубчатых передач Червячная зубчатая передача Статическая и динамическая балансировка роторов Эффективность виброзащиты Коэффициент полезного действия Повышение надежности машин

Динамическая балансировка

Роторы, размеры которых вдоль оси вращения значительны, требуют динамической балансировки, так как главный момент дисбалансов таких роторов будет существенным. Поэтому неуравновешенность будет выражаться не только главным вектором дисбалансов или двумя скрещивающимися векторами дисбалансов, т.е. будет динамической.

Ось вращения ротора в станках, предназначенных для динамической балансировки, может быть или неподвижной, или может двигаться относительно станины. В зависимости от числа возможных движений оси вращения (числа ее степеней свободы) балансировочные станки целесообразно разделить на три группы. К первой группе относятся станки, когда ось вращения балансируемого ротора неподвижна; ко второй –– когда ось вращения колеблется относительно другой, неподвижной оси; к третьей –– когда ось вращения совершает пространственное движение.

Станок, изображенный на рис. 47, относится ко второй группе. Этот станок не имеет электронно-решающих устройств. Балансируемый ротор 1 укладывается на подшипниках рамы 2, которая шарнирно оперта на станину 3. Другая опора рамы –– упругая (5). Вследствие этого рама может покачиваться относительно неподвижной оси О, проходящей через центр шарнира перпендикулярно плоскости рисунка. Вместе с рамой будет покачиваться относительно станины и ротор со своей осью вращения Z . Расчет простой плоской статически определимой фермы

 Рис. 47. Динамический балансировочный станок 2-й группы:

 а) схема станка; б) схема балансировки; в) векторная диаграмма

Представим динамическую неуравновешенность ротора в виде двух дисбалансов DA и DB, проведенных к плоскостям коррекции А и В. Метод балансировки предусматривает сначала определение дисбаланса DA, а затем дисбаланса DB. Чтобы при выявлении дисбаланса DA исключить влияние дисбаланса DB, ротор надо уложить на подшипники рамы определенным образом: плоскость коррекции В должна пройти через ось шарнира О. Тогда дисбаланс DВ момента относительно этой оси не даст и, следовательно, на вынужденные колебания системы ротор –– рама влиять не будет.

Приведем ротор во вращение. Момент  вынудит колебания системы ротор –– рама. Амплитуду этих колебаний замерим индикатором 4. Замеры будем проводить при угловой скорости Wb балансировки, равной угловой частоте собственных колебаний системы. С достаточной степенью точности можно считать, что амплитуда вынужденных колебаний пропорциональна дисбалансу, т.е.

SA=moDA, (80)

где SA –– замерная амплитуда, а DA –– модуль дисбаланса .

Коэффициент пропорциональности mo пока неизвестен, а значит, из уравнения нельзя определить искомый дисбаланс DA. Поэтому следует произвести кроме основного еще два пуска, называемых пробными, откуда описываемый метод балансировки на рамном станке получил название «метод двух пробных пусков».

Перед первым пробным пуском в произвольном месте плоскости коррекции А (например, в точке N с эксцентриситетом еh)к ротору прикрепим пробную массу mn, модуль дисбаланса которой

Dn=mneh . (81)

Сделаем первый пробный пуск. Теперь колебания с амплитудой S1 будут вынуждаться моментом суммарного дисбаланса

 , (82)

причем замерная амплитуда S1 = moD1.

Перед вторым пробным пуском прикрепим в точке N удвоенную пробную массу 2mn, дисбаланс которой также удвоится. Осуществив второй пробный пуск, замерим амплитуду S2 колебаний, вынужденных моментом дисбалансов

, (83)

при этом S2 = moD2.

Таким образом, выполнив активный пуск и два пробных, получим величину амплитуд SA, S1, S2. На рис. 47, в изображены векторные диаграммы. Используя свойство диагоналей параллелограмма, получим модуль дисбаланса

. (84)

Помножим обе части этого уравнения на m0 и на основание пропорциональности амплитуд и дисбалансов, а также уравнение (81).

Найдем:

. (85)

Теперь из уравнения (80) определим модуль DA искомого баланса:

 DA = S1/m0.

Для балансировки ротора в плоскости А в этой плоскости следует расположить корректирующую массу mKA, дисбаланс которой определяется из уравнения . Величину самой массы mKA получим, задавшись эксцентриситетом eKA: mKA = DKA/eKA.

Угловую координату jKA найдем через ее косинус:

 или , (86)

где Sn=Dnm0. Полученному значению косинуса соответствуют два угла, одинаковых по абсолютной величине, но противоположных по знаку. Поэтому верное направление отсчета угла jKA от линии СN наперед неизвестно, и его следует определить способом проб.

Получив из опыта амплитуды SA, S1, S2, можно найти искомый дисбаланс DA и угловую координату jKA также и графическим путем.

Чтобы определить вектор дисбаланса , ротор 1 нужно снять с подшипников рамы 2, повернуть вокруг вертикальной оси и вновь положить на подшипники, но так, чтобы с осью шарнира О на этот раз была бы совмещена плоскость коррекции А. Тогда влияние момента дисбаланса на вынужденные колебания системы ротор –– рама будет исключено, и они будут происходить только под воздействием момента МDB = DBlcos(Wбt).

После такой перекладки ротора надо методом двух пробных пусков определить дисбаланс , а затем отбалансировать ротор в плоскости коррекции В.

Пример станка третьей группы, когда ось вращения ротора совершает во время балансировки пространственное движение, показан на рис. 48. Неуравновешенный ротор 1 вращается с постоянной угловой скоростью ωб в подшипниках, смонтированных на плите 2. Она опирается на станину посредством четырех пружин 3. С плитой 2 связаны два сейсмических датчика 4 и 5.

Рис. 48. Динамический балансировочный станок 3-й группы

При вращении ротора под влиянием его неуравновешенности ось Z и плита 2 совершают пространственное движение, которое воспринимается датчиками 4 и 5. Датчики преобразуют вынужденные механические колебания плиты ЭДС, направляемые в электронное счетно-решающее устройство, которое является составной частью балансировочного станка. Электросхема этого устройства смонтирована таким образом, что измеритель дисбаланса  настраивается на исключение в своих показаниях влияния дисбаланса  и дает, таким образом, сведения только о дисбалансе . Точно также благодаря специальной настройке измеритель дисбаланса  дает сведения только об этом дисбалансе. Оба искомых дисбаланса одновременно определяются электронным устройством, чем обеспечивается высокая производительность станка. После определения  и  оператор балансирует ротор в плоскостях коррекции, обычно способом удаления материала.

1. Решетов Л.Н. Самоустанавливающиеся механизмы. Справочник. М., 1985. - 272 с 2. Вибрации в технике: Справочник. Т.6, М.: Машиностроение, Изд. 2-е. 1998.- 456 с 3. Основы балансировочной техники. М.: Машиностроение, 1992.-464 с. 4. Проников А.С. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1978. - 592 с. 5. Трение, изнашивание, смазка: Справочник в 2-х кн., М.:Машиностроение, кн.. 1, 1978.- 400 с.; кн. 2, 1979. - 358 с. 6. Левитская О.Н.,Левитский Н.И.Курс теории механизмов и машин. М.,1993.- 268 с 7. Коловский М.З. Динамика машин. Л.: Машиностроение, 1989. - 264 с. 8. Вульфсон И.И. Динамические расчеты цикловых механизмов. Л.: Машиностроение, 1976. - 328 с.
Трение во вращательной паре