Плоскостей исправления

Ниже рассмотрим процедуру балансировки на станке Шитикова (рис. 2.20). Ротор / устанавливается в опорах 2 на качающейся раме 3, опирающейся на шарнир 0 и пружину 4. Ротор приводится во вращение электродвигателем и затем отключается от него, продолжая вращаться по инерции. Вследствие трения в опорах вращение постепенно замедляется и ротор останавливается. Одна из плоскостей балансировки (на рисунке плоскость II—//) проходит через опору 0. В другой плоскости (/—/) проявляется неуравновешенная сила инерции, как если бы к идеально симметричному ротору был прикреплен противовес массой т^ При вращении ротора вращается и вектор дисбаланса т^1у заставляя раму 3 колебаться на пружине. По мере убывания скорости вращения меняется амплитуда колебаний рамы. Она достигает максимума при

конструкции, а также технологии и качества изготовления и сборки ротора. Этот коэффициент невозможно рассчитать, однако его значение может быть с достаточной для практических целей точностью принято на основании статистических данных по балансировке роторов аналогичной конструкции и технологии. Для этого необходимо знать, сколько в среднем для таких роторов приходится в процессе их уравновешивания ставить балансировочных грузов в каждой из плоскостей балансировки. Тогда коэффициент v можно определить по формуле

При балансировке ряда деталей с необходимой по современным требованиям точностью, как например, коленчатых валов автотракторных двигателей, роторов малых электродвигателей и гироскопов становится существенным влияние вертикальных составляющих внешних вибраций. Для устранения последнего приходится делать виброизоляцию. Для малых балансировочных машин виброизоляция достигается подвеской всей машины на мягких упругих элементах (модель «Луна»), для средних — установкой на изолированном фундаменте (модель 3672). Установка средних машин на резиновых прокладках ухудшает исключение влияния плоскостей балансировки.

В практике балансировки установлена технологическая целесообразность снижения начальной неуравновешенности за один пуск не более чем в 15 раз; ошибка от исключения влияния плоскостей балансировки составляет 2—3 %, а поэтому усложнение схемы корректирующими элементами смысла не имеет.

В отношении способа измерения неуравновешенности в этом случае открываются более широкие возможности, так как кроме измерения по плоскостям балансировки можно осуществить одновременное и независимое измерение статической и динамической неуравновешенности. Последнее облегчает создание машин для определения статической неуравновешенности в динамическом режиме, позволяющее .измерять ее с точностью до нескольких микрон смещения центра тяжести при возможности автоматизации устранения неуравновешенности, что при статических способах измерения неосуществимо. Остальные свойства системы: связь колебаний оси ротора с неуравновешенностью, возможность исключения влияния плоскостей балансировки от величины неуравновешенности и явление самокомпенсации— аналогичны для системы с фиксированной плоскостью колебания.

Как показала практика, облегченные сварные рамы имеют заметно-выраженный резонанс отдельных элементов. Поэтому рамы делают литыми из чугуна, силумина или других сплавов. При этом резонансы ее элементов практически не проявляются. Несмотря на малую относительную массу ротора, от V3 до V10 от общей колеблющейся массы, уровень помех от внутренних причин был невелик и при добротности электрического фильтра равным 15, сигнал от неуравновешенности величиной в несколько микрон оказывался вполне достаточным для измерения. Следует отметить, что при использовании рамы, появляется возможность устанавливать датчики в местах наиболее удобных для измерения, свободных не только от самокомпенсации, но и не требующих устройства для исключения влияния плоскостей балансировки.

Сущность этого способа состоит в том, что при помещении контрольного груза в одну из плоскостей балансировки расчетным путем

можно установить величины статической и динамической неуравновешенности, приходящейся на каждую из плоскостей балансировки / и // (фиг. 16).

Другим ограничением следует признать невозможность осуществления раздельного определения неуравновешенности по плоскостям каждым из датчиков при близком расположении плоскостей балансировки от центра массы.

где Vj и vn — постоянные, характеризующие геометрию масс и расположение плоскостей балансировки;

симметричном расположении плоскостей балансировки hl = /zn;

Расположим противовесы с массами mnl и /nnll так, как это указано на чертеже (рис. 48). Так как силы инерции грузов вместе с силами инерции противовесов должны находиться в равновесии, то величины масс противовесов mnl и 't,nll найдем из уравнений моментов дисбалансов относительно точек Oj и 02 (точек пересечения плоскостей исправления с осью вала 00).

-Вместо того, чтобы брать сумму моментов ? m[rl] относительно точки Г (рис. 13.1, а), находящейся на плоскости исправления / (плоскость расположения первой уравновешивающей массы mi), можно взять эту сумму моментов относительно точки Д, лежащей на плоскости исправления // (плоскость расположения второй уравновешивающей массы тц). Эти точки Г и А непременно надо выбрать на одной из плоскостей исправления, чтобы избавиться от лишнего неизвестного в уравнении (13.4) центробежных моментов инерции.

Первая установка балансируемого тела осуществляется так, чтобы одна из выбранных плоскостей исправления О—О (рис. 13.11,6) совпадала с вертикальной плоскостью шарнира. При этом прово-

Допустим, что в плоскостях /, // и /// (рис. 1.57, и) расположены три неуравновешенные массы тг, т.г и т3. Выберем в качестве плоскостей исправления, то есть плоскостей, в которых будут устанавливаться противовесы, две параллельные плоскости А и В на расстоянии / друг от друга. В качестве плоскостей исправления можно выбрать любые, в том числе и такие, в которых расположены неуравновешенные массы.

Для размещения уравновешивающих масс выбираем плоскости исправления /—/ и II—//. Балансируемое звено 3 устанавливается на люльке так, чтобы одна из плоскостей исправления (на схеме это плоскость //—//) проходила через ось качания В. Балансируемая деталь приводится во вращение от специального электродвигателя.

Расположим противовесы с массами mnl и мп11 так, как это указано на чертеже (рис. 48). Так как силы инерции грузов вместе с силами инерции противовесов должны находиться в равновесии, то величины масс противовесов mnj и я/пц найдем из уравнений моментов дисбалансов относительно точек Ох и 02 (точек пересечения плоскостей исправления с осью вала 00).

(или е), найти соответствующие ейА1=А1иА2=Аа для выбранных плоскостей исправления, то можно показать, что при любом виде неуравновешенности ротора, удовлетворяющей условиям:

При заданной величине е допустимые неуравновешенности Дх и А2 в каждой из плоскостей исправления находятся из условия статической эквивалентности этих неуравновешенностей и неуравновешенности, соответствующей эксцентриситету е:

Определение точности балансировки без предварительной тарировки станка выполняется так: в каждой из плоскостей исправления обе операции производятся с обязательным соблюдением указанного условия.

Значительно сложнее обстоит дело с определением безразмерного коэффициента \а, поскольку для его нахождения необходимо знать характер распределения по длине ротора исходной его неуравновешенности, что, строго говоря, конструктору никогда не бывает известно, так как в процессе балансировки всегда находятся только главный вектор и главный момент сил исходного небаланса. Однако реальная конструкция ротора и технология его изготовления всегда могут подсказать наиболее вероятные источники появления на роторе неуравновешенных масс, чем и можно воспользоваться как для оценки величины коэффициента [i, так и для оптимального выбора плоскостей исправления (т. е. такого их выбора, при котором ц, достигает минимума).

Здесь 1а = ^j// и 1 — \а — х^ — координаты расположения плоскостей исправления.