Балансування обертових мас

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Динамічне балансування роторів гіроскопа

Балансувамння обертомвих мас-- процедура, що складається з оцінки розподілу мас ротора і, за необхідності, їх перерозподілу таким чином, щоб значення залишкового дисбалансу, вібрації або сил, що впливають на опору на частоті обертання ротора, не виходили за межі встановлених допустимих значень. балансування ротор обертовий

Балансування включає в себе визначення значень і кутів дисбалансу і зміну їх коригуванням мас. Балансування може виконуватись як за допомогою балансувальних верстатів, так і безпосередньо під час експлуатації.

Ротор -- тіло, яке при обертанні утримується своїми несними поверхнями в опорах.

Центральні осі -- система взаємно перпендикулярних осей, що беруть початок у центрі мас тіла або механічної системи.

Головна центральна вісь інерції -- центральна вісь твердого тіла або механічної системи, відносно якої відцентрові моменти інерції тіла або системи дорівнюють нулю.

Ексцентриситет маси -- відстань від центра мас до осі обертання.

Незрівноваженість ротора -- стан ротора, при якому результатом дії відцентрових сил є силовий або кінематичний вплив на його опори.

Дисбаланс

При виготовленні обертових деталей (наприклад, валів, маховиків, зубчастих коліс, шківів, дисків турбін тощо, які у подальшому викладі об'єднані під назвою «ротор») внаслідок неоднорідності матеріалу, неточності обробки або монтажу можлива розбіжність центра мас деталей або складальних одиниць з віссю їх обертання або ж зміщення цієї осі відносно геометричної осі обертової деталі, що за величиною характеризується дисбалансом.

При роботі механізмів і машин дисбаланс викликає появу додаткових динамічних навантажень на елементи з'єднань та опори підшиників (вальниць). Ці навантаження є джерелом додаткових напружень, що обумовлюють підвищений знос окремих деталей і складальних одиниць, їх коливання та вібрації.

Види незрівноваженості

У першому випадку, коли центр мас деталі не лежить на її осі обертання, має місце статична незрівноваженість, а в другому випадку, коли вісь обертання не збігається з однією з головних центральних осей інерції, має місце динамічна незрівноваженість з її частковими випадками моментною і квазістатичною незрівноваженістю.

Усунення незрівноваженості відбувається у результаті балансування обертових мас. Балансування є однією з відповідальних технологічних операцій складання.

Динамічне балансування

S -- центр мас

Mp -- момент сил від дисбалансу

I1 -- головна вісь інерції ротора

A, B -- реакції опор на дисбаланс

m -противаги

Схема балансувального верстата з пружними опорами

1 -- жорстка опора

2 -- пружна опора

3 -- пружна пластина

4 -- вимірювач коливань

5,6 -- площини балансування

7 -- ротор

Динамічна незрівноваженість

У випадку динамічної незрівноваженості виникає момент від сил інерції Mp, при цьому центр мас деталі S може знаходитись на осі обертання. Незрівноважений момент від сил інерції Mp викликає в опорах додаткові реакції A і B. Із зменшенням довжини ротора (відстані між опорами) величина цього моменту зменшується. Тому для відносно тонких обертових деталей, довжина яких не перевищує 2…3 діаметрів (махові колеса, шківи, зубчасті колеса тощо) застосовують лише статичне балансування.

Динамічна незрівноваженість не може бути встановлена при перебуванні деталі у стані спокою. Динамічне балансування проводять на спеціальних балансувальних верстатах, у яких використовуються коливання незрівноважених деталей при швидкому їх обертанні. За результатами проведених вимірювань при визначенні величини та кутів дисбалансів, що відповідають незрівноваженому моменту, використовують аналітичні, графоаналітичні, обчислювальні, ітераційні та ін. підходи.

Устаткування для динамічного балансування

На осі ротора встановлюються два диски, на яких закріплюються додаткові маси при балансуванні. Площина одного з дисків проходить поблизу жорсткої опори (площина корекції ), а в площині другого диска поблизу пружної опори (площина корекції ) знаходиться пристрій вимірювання коливань . Ним служить індикатор максимальних відхилень годинникового типу. Слід відзначити, що місце установки індикатора не має принципового значення, оскільки при балансуванні можна обмежитись відносними величинами лінійного або кутового зміщення ротора при коливаннях.

Метод трьох прокручувань

Незрівноважена сила B, що знаходиться в площині 5, викликає коливання опори. Сила A в площині 6 на цей рух практично не впливає, тому що момент її при будь-якому куті повороту ротора відносно опори в площині 6 близький до нуля. Вважається, що амплітуда коливань пружної опори лінійно залежить від сили інерції, яка лежить в площині корекції. Спосіб, за яким знаходять величину і положення противаги, встановленої в площині 5 для компенсації сили інерції в тій же площині, зветься методом трьох прокручувань. Він полягає в наступному.

Розкручується ротор до кутової швидкості, більшої за критичну і залишається у стані вільного вибігу. Індикатор коливань при резонансі покаже амплітуду, пропорційну А1.

Графоаналітичне визначення значення і кута дисбалансу при методі трьох прокручувань

У довільній точці площини корекції встановлюється додатковий вантаж. Робиться повторне прокручування. Одержана амплітуда коливань А2 викликається невідомим статичним моментом дисбалансу ротора, пропорційним А1, і відомим статичним моментом додаткового вантажу, пропорційним Аd, (координата і маса цього вантажу відомі).

Переноситься цей же вантаж на діаметрально протилежну точку і робиться повторний розгін ротора. Одержана амплітуда А3 складається з тих же доданків, але розташованих під іншими кутами. Схема плану амплітуд дозволяє знайти положення і величину необхідної противаги, що розташована в площині 5: кут її встановлення визначається безпосереднім виміром, а величина визначається порівнянням А1 з А3. Після зрівноваження площини 5 фіксується опора 2 і розфіксовується опора 1 у якій встановлюється вимірювач коливань і аналогічно проводять зрівноважування у площині 6.

Визначення дисбалансу графоаналітичним методом

Будується у довільному масштабі вектор А1.

Робиться засічка радіусом 0,5А3 з початку А1 і радіусом 0,5А2 з її кінця, провести пряму від початку А1 через точку перетину дуг і відкласти на ній кінець вектора А3.

Кінці векторів А3 і А1 з'єднати прямою, продовживши її за кінець А1.

Дугою А2 зробити засічку на цій прямій і одержати точку А2.

Через початок А1 провести пряму, паралельну прямій Аd.

Через кінці А3 і Аd провести прямі, паралельні А1, а саму пряму ОА1 продовжити за точку О.

Виміряти або визначити обчисленням кут між продовженням ОА1 і Аd.

Сучасне балансувальне обладнання дозволяє досить суттєво знизити дисбаланс ротора, проте з економічної точки зору надмірне завищення вимог до якості балансування є невигідним. Тому вирішення питання: до якого ступеня доцільно знизити дисбаланс ротора, -- повинно шукатись виходячи з компромісу між технічними і економічними вимогами.

Значення рекомендованих класів точності балансування жорстких роторів для різних машин і механізмів приводяться у ISO 1940-1:2003[1]:

Размещено на Allbest.ru