Балансировка деталей и сборочных единиц

При вращении многих неуравновешенных деталей и сборочных единиц возникают значительные центробежные усилия, которые дополнительно создают увеличенные нагрузки на опоры этих элементов. Кроме того, при вращении неуравновешенная нагрузка создает дополнительные вибрации сборочной единицы, агрегата или всей машины, в результате чего увеличивается изнашивание и разрушение деталей, нарушаются крепления, снижаются надежность и долговечность машины. Поэтому многие детали перед сборкой проверяют на уравновешенность, то есть балансируют. Причиной неуравновешенности (дисбаланса) детали и сборочной единицы служит смещение центра тяжести вращающихся масс относительно оси их вращения из-за неравномерной плотности материала детали, смещения соосности при обработке, неравномерности износа, неточности сборки и из-за других причин.

Различают статическую и динамическую балансировки.

Статическая балансировка детали выполняется на специальных стендах и приспособлениях с горизонтальными призмами или вращающимися роликами. Деталь — маховик закрепляют в специальной оправке и устанавливают на призмы или на диски стенда (приспособления). Деталь не Уравновешена, если при повороте несколько раз на любой угол она самопроизвольно возвращается и занимает одно и то же положение (крайнее нижнее). Для уравновешивания (балансировки) детали необходимо прибавить такой же груз напайкой, наплавкой, постановкой шайб с противоположной стороны или опиловкой и высверливанием снять часть металла с утяжеленной (нижней) стороны. Деталь хорошо статически сбалансирована, если при повороте на любой угол она останавливается всегда в разных положениях.

Статическая балансировка на вращающихся роликах точнее, чем на призмах.

Динамическая балансировка. Сущность динамической балансировки заключается в следующем. Если длинную деталь с неуравновешенной массой т статически отбалансировать грузом Q, то при вращении ее вокруг оси возникнут две центробежные силы F. Эти силы, равные по значению и действующие в противоположные стороны на расстоянии (плече) одна от другой, образуют момент пары сил И, стремящийся повернуть деталь — вал. В результате этого опоры вала испытывают дополнительную нагрузку, которая вызывает вибрацию..узла и машины в целом. Нагрузки на опоры и вибрация возрастают с увеличением частоты вращения детали. Чтобы уравновесить возникающий момент пары сил FI, необходимо приложить к детали равный ему, но противоположно направленный момент пары сил Fl.

Таким образом, динамическая балансировка заключается в уравновешивании возникающего момента пары сил при помощи уравновешивающих грузов или в снятии масс, возмущающих этот момент. Выполняют динамическую балансировку на балансировочных машинах. Деталь помещают на специальные опоры машины, которые при вращении детали колеблются под действием неуравновешенных сил. Амплитуда колебания опор указывает на значение возникающих центробежных сил инерции и их моментов. Если деталь динамически сбалансирована, колебания опор прекращаются. Уравновешивают деталь так же, как и при статической балансировке, снятием металла, сверлением или постановкой пластин, шайб, наваркой и т. п.

Обычно короткие детали, диаметр которых превышает длину (маховики, шкивы, диски, крыльчатки и др.), подвергают статической балансировке, а длинные детали, длина которых значительно больше диаметра (коленчатые и карданные валы и др.), — динамической балансировке.

Рис. 1. Схема статической балансировки деталей:
а — на призмах; б — на дисках; 1 — оправка; 2 — балансируемая деталь; 3 — призма; 4 — диски.

Рис. 2. Схема динамического уравновешивания детали.

Балансировка - это определение величины и места и устранение дисбаланса, то есть неуравновешенности быстровращающихся деталей и сборочных единиц, возникающей вследствие неоднородности материала, погрешностей изготовления и сборки и вызывающей дополнительные напряжения в деталях, вибрации, снижение точности и ресурса машины.

Различают неуравновешенности статическую и динамическую. В первом случае центр тяжести детали или узла не совпадает с осью вращения, что характерно для деталей, у которых диаметр больше длины. Динамическая неуравновешенность характерна для деталей или узлов, длина которых значительно больше диаметра. При их вращении неуравновешенные массы будут находиться в разных плоскостях, перпендикулярных оси,- что приводит к возникновению пары центробежных сил, вызывающих вибрации и динамические нагрузки в машине. Статическая балансировка, обычно применяемая в ремонтном деле, выполняется на призмах или на дисках. При балансировке на призмах деталь плотно насаживают на оправку, концы которой укладывают на две горизонтально расположенные призмы. Затем деталь слегка вращают и при ее остановке отмечают мелом нижнее положение, соответствующее утяжеленной части детали. В результате многократного повторения операции находят неуравновешенное (утяжеленное место). При балансировке на дисках оправку укладывают между двумя парами смонтированных на шарикоподшипниках дисков с параллельными осями. Такая балансировка точнее, так как деталь при этом вращается, а не перекатывается. Рабочие поверхности призм или дисков должны иметь малую шероховатость и высокую твердость и должны быть установлены строго горизонтально по уровню (допускаемое отклонение 0,1 мм на длине 1 м).

Уравновешивание детали достигается либо удалением излишка материала с утяжеленной стороны путем высверливания, спиливания с нерабочей поверхности, либо закреплением груза на противоположной (облегченной) стороне детали (если это не мешает работе узла), что приводит к ее безразличному положению на стенде при нескольких повторных операциях балансировки.