double arrow

Динамическая балансировка

Для барабанов, длинных деталей, если они имеют высокое число оборотов, необходима динамическая балансировка, при которой определяются и уменьшаются дисбалансы, характеризующие динамическую неуравновешенность ротора.

Задачей динамической балансировки является обращение оси вращения в главную центральную ось инерции. т.е. такую, при вращении около которой в детали не возникает не только центробежной силы, но и пары сил инерции, зависящей от центробежных моментов инерции ее масс, т.е.

(9.5)

где l i - расстояние от i плоскости до плоскости приведения.

Динамическую балансировку производят на ходу, приводя вал в достаточно быстрое вращение, чтобы неуравновешенные центро­бежные силы и пары сил проявили себя в достаточной степени.

Устройство, определяющие дисбалансы на вращающемся роторе, называют станками для динамической балансировки. Прин­цип действия таких станков заключается в измерении (и, возможно, компенсации) либо опорных реакций вращающегося ротора, либо амплитуды и направлений колебаний его оси. Для этой цели ротор устанавливают на подвижную часть станка. Подвижная часть станка, ха­рактеризуемая так называемой паразит­ной массой, устанавливается на опорах, обеспечивающих определенное число сте­пеней свободы для оси ротора.

Принцип действия таких станков различен. Рассмотрим, для примера, одну схему.

Этот станок работает по принципу использо­вания следующего представления о неуравновешенности: неуравно­вешенность вращающейся детали - совокупность некоторой силы и пары сил, получающихся в результате приведения всех центробежных сил к некоторой точке 0 на оси детали.

Силы инерции вращающейся детали при равномерном ее вращении, приведенные к точке 0 на оси вращения (рис.9.4), дают главный вектор этих сил С, равный центро­бежной силе всей детали

и главный момент , проекции которого на оси Х и У соот­ветственно равны

где J zy, J xz - центробежные моменты инерции вращающейся детали относительно осей x и y

Рис.9.4

. Схема cтанка: Балансируемая деталь устанавливается в подшипни­ках на стойках рамы П ( рис.9.5 ).

Рама может колебаться поочередно от­носительно двух осей: SS - продольной (статической) и дд -поперечной (динамической). Пружины служат для предотвращения опрокидывания всей системы и поддержания колебаний в процессе балансировки.

Вначале включается ось дд и остается в качестве опорной ось SS. Балансируемая деталь приводится во вращение.

В результате действия центробежных сил вал вместе со стойками и рамой приходит в колебательное движение вокруг оси SS.

. Рис.9.5

Эти колебания компенсируются установкой временных противове­сов G 1 и G 2 в торцовых плоскостях, поэтомуих центробежные силы будут удовлетворять условию

Однако, для того, чтобы эти противовесы не увеличивали момен­та первоначальной неуравновешенности М ин, выборих следует подчинить дополнительному условию:

При выполнении этих условий центробежные силы противовесов будут эквивалентны (статически) главному вектору ` С сил инерции, приведенных к т. 0, лежащей непосредственно над ди­намической осью дд колебаний рамы станка.

После постановки противовесов G 1 и G 2 остается неуравновешенной пара сил инерции М ин

Затем выключается ось SS т.е. вал получает возможность под влиянием пары М ин колебаться вокруг динамической оси дд.

Эти колебания компенсируют при помощи двух новых временных противовесов G' 1 и G' 2 , установленных в техже плоскостях, равных по величине и расположенных диаметрально противопо­ложно относительно оси вращения детали.

Центробежные силы этих противовесов для отсутствия колебаний вокруг оси дд должны удовлетворять условиям:

Затем временные противовесы G' 1 и G 1 объединяют в один противо­вес G I с центробежной силой C 1 и статическим моментом, равным геометрической сумме статических моментов составляющих проти­вовесов, для чего

Аналогично поступаюn и c противовесами G' 2 и G 2 в плоскости П

Существуют другие принципы, заложенные в конструкции станков.

На рис.9.6 а,г приведены схемы балансировочных станков с подвижной рамой 4, а на рис.9.6. в - с подвижной рамой 7.

Рама подвешена на пружине 5. На рис.9.6. б приведена схема балансировочного станока с подвижными опорами 6 самого ротора. Схема а характеризуется одной степенью свободы оси ротора, схема б — тремя, а схема в — шестью степенями свободы.

В зависимости от соотношения масс и жесткостей системы станок может быть дорезонансным, резонансным и зарезонансным. В первом - частота враще­ния ротора при балансировке ниже наименьшей собственной частоты коле­баний системы, состоящей из ротора и паразитной массы, во втором — частота вращения ротора при балансировке рав­на собственной частоте колебаний систе­мы, в третьем — частота вращения рото­ра при балансировке выше наибольшей собственной частоты системы.

Дисбаланс измеряют с помощью специальных приборов, принцип дейст­вия которых основан, например, на электромагнитной, механической или иной другой компенсации колебаний. В частности, колебания рамы 4 (сх. г) устраняют, перемещая диск с грузом 16 с помощью винтовой пары 17

Г) д)

Рис. 9.6

. Грузы 15 и 16 приводятся во вращение от двигателя 8 через червяк 11 и червячное колесо 14. Передаточное отношение этой пары равно единице. От двигателя 8 через вал 12 приводится во вращение также ротор 1. Поскольку грузы нахо­дятся в противофазе и вращаются с частотой вращения такой же, как у ротора 1, то они создают компенсирующий момент, фиксируемый по шкале 18. Фаза момента регулируется перемещением червяка 11с помощью винтовой пары 10.

По шкалам 18 и 9 определяют величину корректирующей массы и ее по­ложение. О колебаниях рамы судят с помощью прибора 13. Такое устройство исполь­зуют в резонансных станках.

Более простое устройство — балансировоч­ная головка (сх. д ) с самоустанав­ливающимися грузами 19 и 20. Грузы свободно установлены на валу ротора. При разгоне они зафиксированы гайкой 21. В зарезонансном режиме гайку отво­рачивают. Так как векторы силы и пере­мещения находятся в противофазе, то происходит уравновешивание с помощью грузов 19 и 20. Затем грузы снова фиксируют гайкой, останавливают ста­нок и по их положению судят о вели­чине и расположении корректирующей массы.

Высокую точность балансировки можно обеспечить используя лазерные

устройства [12], [13], [14]. Рассмотрим схему и принцип действия одного из

таких устройств [14].

Неуравновешенный ротор 3 (рис.9.7), установ­ленный в подвесе 2, раз гоняют до час­тоты балансировки.

Рис.9.7

Вращаясь, он вызывает переменные нагрузки в подвесе 2, воспринимаемые измерителем 10 дисбаланса, преобразующим их в элект­рический сигнал, пропорциональный величине и углу дисбаланса, который усиливается усилителем 11 и передает­ся на вибровозбудитель 9. Последний сое­динен с объективом 7 оптической системы 5, вызывая его колебания с частотой вращения ротора 3. Вибро­возбудитель 9 подбирают из условия обеспечения смещения Δ F объектива от расфокусированного положения до сфокусированного подбором длины или жесткости пружины 8.

На рис.9.8 объектив 7 оптической системы 5 показан в исходном (сред­нем) положении, когда луч лазера 4 не сфокусирован на поверхности ро­тора 3. При наличии дисбаланса виб­ровозбудитель 9 осуществляет пере­мещение объектива 7 оптической системы 5, а следовательно и его фоку­са 14, перпендикулярно поверхности ротора 3 так, что его фокус 14 в верхнем крайнем положении совмещается с поверхностью балансируемого ротора 3. Так как фокус 14 объектива 7 оптической системы 5 колеблется синфазно с вращением ротора 3, то в момент этого совмещения ротор 3 повернут к фокусу 14 "тяжелым" местом. Лазер включается в режиме непрерывной генерации импульсов, однако дисбаланс корректируется только при совмещенном положении.

Рис.9.8

При уменьшении дисбаланса до минимального значения исчезают переменные нагрузки в подвесе 2, прекращаются колебания объектива 7, луч лазера 4 оказывается расфокусированным, и процесс балансировки прекращается.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что является задачей динамической балансировки?

2. Как проверить нуждается ли ротор в динамической балансировке?

3. Как осуществляется динамическая балансировка?

4. Какое минимальное количество плоскостей исправления необходимо для выполнения динамической балансировки?

5. Для каких деталей необходима динамическая балансировка?


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: