Остаточные дисбалансы

ческими исследованиями реплик, снятых с поверхности исследуемых образцов (рис. 46)'при 750 циклах. При усталостном нагруже-нии на воздухе микродеформационные процессы связаны с интенсивным скольжением (видны грубые ступеньки пачек скольжения). При коррозионной усталости в среде 3%-ного хлорида натрия определяющее значение уже имеет деформационное двойникование (рис. 47). Такой механизм микропластической деформации путем однородного поворота решетки может быть реализован только при высокой локальной концентрации напряжений. В условиях коррозионной усталости этому, очевидно, способствовали протекающие сопряженные механохимические явления на поверхности образца. Результаты рентгенографического определения микроискажений кристаллической решетки этого сплава также подтверждают сказанное. При пересечении двойников возникают высокие механические напряжения, а для титана - значительные остаточные деформации, не свойственные для других металлов. Наличие границы между двойниковой прослойкой и материнским кристаллом, являющейся своего рода межфазпой границей двух, различно ориентированных частей металла, приводит к повышению его свободной энергии. С точки зрения микроструктуры, это сказывается на изменении сил связи атомов металла в граничной области. С термодинамической точки зрения, это увеличивает химический потенциал металла на двойникующих границах, снижает энергию активации и приводит к ускоренному коррозионно-усталостпому разрушению.

Методы обработки основаны на использовании пластических свойств металлов, т. е. способности металлических заготовок принимать остаточные деформации без нарушения целостности металла. Отделочная обработка методами пластического деформирования сопровождается упрочнением поверхностного слоя, что очень важно для повышения надежности работы деталей. Детали становится менее чувствительными к усталостному разрушению, повышаются их коррозионная стойкость и износостойкость сопряжений, удаляются риски и микротрещины, оставшиеся от предшествующей обработки. В ходе обработки шаровидная форма кристаллов поверхности металла может измениться, кристаллы сплющиваются в направлении деформации, образуется упорядоченная структура волокнистого характера. Поверхность заготовки принимает требуемые форму и размеры в результате перераспределения элементарных объемов под воздействием инструмента. Исходный объем заготовки остается постоянным.

Остаточные деформации можно в значительной степени уменьшить, если правильно разработать технологический процесс сварки и правильно наметить способы борьбы со сварочными деформациями. Для этого необходимо четко представлять себе механизм возникновения остаточных деформаций и разбираться в приближенных расчетных методах определения остаточных деформаций, разработанных Н. О. Окербломом, которым для расчетов рекомендовано пользоваться следующими формулами:

4. Почему искусственное охлаждение и подогрев уменьшают остаточные деформации?

5. Как влияет интенсивное о-хлаждение на остаточные деформации сварных соединений?

Основные критерии работоспособности и расчета. Можно отметить следующие основные причины потери работоспособности подшипников качения. Усталостное выкрашивание наблюдается у подшипников после длительного времени их работы в нормальных условиях. Износ наблюдается при недостаточной защите от абразивных частиц (пыли и грязи). Износ является основным видом разрушения подшипников автомобильных, тракторных, горных, строительных и многих подобных машин. Разрушение сепараторов дает значительный процент выхода из строя подшипников качения и особенно быстроходных. Раскалывание колец и тел качения связано с ударными и вибрационными перегрузками, неправильным монтажом, вызывающим перекосы колец, заклинивание и т. п. При нормальной эксплуатации эт'.п вид разрушения не наблюдается. Остаточные деформации на беговых дорожках в виде лунок и вмятин наблюдаются у тяжелонагруженных тихоходных подшипников.

Для невращающихся подшипниксв качения или для вращающихся с частотой не более 1 мин-1 п)и действии комбинированной статической нагрузки определяется эквивалентная статическая нагрузка PQ, остаточные деформации от которой такие же, как и при

радиальных и радиально-упсрных шарико- и роликопод-под эквивалентной статической нагрузкой понимают такую постоянную радиальную нагрузку, направленную перпендикулярно к оси подшипника, а для уюрных и упорно-радиальных такую постоянную осевую центральную нагрузку, при которой остаточные деформации в наиболее нагруженной точке контакта такие же, как и при реальном нагружении.

Пошатнулся и другой расчетный критерий — предел упругости (напряжение, при котором еще не возникают остаточные деформации и деталь после снятия нагрузки принимает первоначальную форму). Точные испытания показывают, что этого предела, по-вняимому, вообще не существует. Остаточные деформации, хотя и очень незначительные, появляются на первых же стадиях нагружения. По мере увеличения точности испытаний измеренные пределы упругости непрерывно уменьшаются, стремясь к нулю. Кроме Того, предел упругости зависит or условий испытания, в частности, от продолжительности выдержки под нагрузкой, резкб

снижаясь с ее увеличением. При длительной выдержке остаточные деформации обнаруживаются при самых малых напряжениях.

В этих обстоятельствах наиболее разумным представляется избрать критерием статической прочности напряжение, при котором возникают остаточные деформации достаточно малые, что'бы не нарушить работоспособность детали в средних условиях применения, и достаточно большие, чтобы допускать уверенный их замер при испытаниях рядовой точности. В качестве такого показателя чаще всего применяют условный предел текучести с>о,2> представляющий собой напряжение, вызывающее в испытательном образца при разовом и 'кратковременном нагруженпи остаточную деформацию 0,2%. Вели необходима повышенная точность, то применяют показатели cF0i02 и сг0.оо2 (пРеДелы текучести при остаточных деформациях соответственно 0,02 и 0,002%).

Периодический характер изменения сил давления газов и сил инерции движущихся частей механизма двигателя вызывает вибрацию двигателя. Действие этих периодических возмущений приводит к возникновению сложной картины вибрации двигателей. Однако надежное теоретическое определение основных возмущающих усилий, возникающих в двигателях различных конфигураций, затруднительно, так как в двигателях имеются и другие источники вибрации, которые теоретически трудно учесть. Среди них остаточные дисбалансы многочисленных вращающихся частей, удары поршней при перекладке зазоров, газодинамические колебания, воспламенение и сгорание топлива в цилиндрах, удары в зубчатой передаче, удары клапанов, импульсы выхлопных газов и разновес комплекта шатунно-поршневой группы и др. [46 ].

Контактное движение зубьев включает в себя движения скольжения и качения, из которых движение скольжения занимает большую часть времени контакта. В этом случае трение становится эффективной возбуждающей силой, вызывающей вибрацию упругих элементов на их собственных частотах. Остаточные дисбалансы зубчатого колеса и шестерни вызывают вибрацию на частоте вращения. Интенсивность вибрации зубчатой передачи существенно зависит от окружной скорости колес, качества их изготовления и сборки, а также от нагрузки. Уменьшение вибрации зубчатых колес достигается повышением точности изготовления профиля зуба и качественной сборкой. Для улучшения плавности зацепления вместо прямых зубьев применяют шестерни с косыми и шевронными зубьями.

Правильнее поступать следующим образом [4]. Если известны формы колебаний ротора, то остаточные дисбалансы на каждой ступени должны иметь величину, определяемую характеристикой /г-й наивысшей формы колебаний ротора, наиболее удаленной от диапазона рабочих оборотов. Сборка дисков в ротор должна производиться так, чтобы остаточный

Например, если одна из форм колебаний двухдискового ротора лежит в зоне рабочих оборотов, то, уравновешивая этот ротор на низкооборотном оборудовании, необходимо остаточные дисбалансы дисков установить по второй форме колебаний ротора (рис. 2), т. е. соотношение между эксцентриситетами должно быть

Вопрос о колебаниях, появляющихся в ходе эксплуатации машины, причинами которых могут быть температурные либо другие деформации, конструктивные особенности, сам рабочий процесс, остаточные дисбалансы, усугубляемые в условиях эксплуатации и т. д., решен недостаточно-полно.

Таким образом, по окончании первого цикла балансировки получаем следующее: остаточные дисбалансы помещаются в одной плоскости, а именно в плоскости силы Рц, дисбаланс в плоскости / равен Рца12 (рис. 3, д), равенство Fj;2 = 0 означает, что в плоскости 77 существует дисбаланс, компенсированный дисбалансом в плоскости /.

Первое условие требует, чтобы остаточные дисбалансы, находящиеся в плоскостях подшипников, не нарушали нормальной работы последних по первому режиму за все время эксплуатации ротора при всевозможных нагрузках и при наличии допустимых износов отдельных ее частей. Для выполнения этого условия, очевидно, необходимо, чтобы модули остаточных дисбалансов в плоскостях подшипников не превышали величин допустимых дисбалансов. Требования технологического характера сводятся к следующим трем условиям.

Покажем теперь, что вследствие износа подшипников якорь двигателя будет разбалансировываться. Если предположить, что остаточные дисбалансы в плоскостях подшипников равны допустимым дисбалансам D°A и D°B идеальной машины, то коэффициенты дисбаланса во время эксплуатации двигателя были бы равны:

полученных в предположении, что после уравновешивания ротора остаточные дисбалансы в плоскостях подшипников равны допустимым дисбалансам D\ и DB идеальной машины. В выражении (92) количества N у' и у\у" обозначают суммарные отрицательные дисбалансы, возникающие при сборке и эксплуатации машины, a Q' и Q" — статические давления на подшипники, которые в общем случае отличаются от давлений Qo и Q0 вследствие износа отдельных деталей машины и прежде всего самих подшипников.

Эти равенства безусловно будут реализованы, если остаточные дисбалансы у только что уравновешенного ротора будут равны согласно равенствам (24) и (22):

Если дисбалансы (23) или (105) принять в качестве допустимых и считать, что остаточные дисбалансы не отличаются от допустимых, то коэффициенты дисбаланса реальной машины во время ее эксплуатации будут: