Балансування роторів

Загальні відомості про балансування. Ротор, неврівноваженість ротора і її види. Завдання балансування. Ротором (по гост 19534-74) називають ланки механізмів, що здійснюють обертальний рух і утримувані при цьому своїми поверхнями, що несуть, в опорах. Якщо маса ротора розподілена щодо осі обертання рівномірно, то головна центральна вісь інерції x-x збігається з віссю обертання і ротор є урівноваженим або ідеальним. При неспівпаданні осі обертання з віссю x-x, ротор буде неврівноваженим і в його опорах при обертанні виникнуть змінні реакції, викликані дією інерційних сил і моментів (точніше, рухом центру мас з прискоренням).

Рис 5.8

Залежно від взаємного розташування осі обертання і головної цетральной осі інерції x-x, по ГОСТ 19534-74, розрізняють наступні види неврівноваженості роторів (Рис. 5.8): а - статичну, коли ці осі паралельні; б - моментную, коли осі перетинаються в центрі мас ротора S; у - динамічну, коли осі або перетинаються поза центром мас, або не перетинаються, а перехрещуються в просторі.

Як зазначено вище, неврівноваженість визначається конструктивними характеристиками ротора або механізму і не залежить від параметрів руху. Тому при балансуванні оперують не інерційними силами, а дисбалансами. Дисбаланс - міра статичної неврівноваженості ротора, векторна величина, рівна твору неврівноваженої маси m на її ексцентриситет e, де ексцентриситет e - радіус-вектор центру цієї маси щодо осі ротора. Напрям головного вектора дисбалансу D збігається з напрямом головного вектора сил інерції Fи, що діють на ротор при обертанні:

Моментная неврівноваженість характеризується головним моментом дисбалансів ротора MD, який пропорційний головному моменту сил інерції (Рис. 5.9):

Головний момент дисбалансів ротора повністю визначається моментом пари рівних по величині і протилежних по напряму дисбалансів DM1 + DM2 = DM, розташованих в двох довільній плоскості (I і II), перпендикулярній осі обертання ротора. Дисбаланс і момент дисбалансів не залежать від частоти обертання, вони повністю визначаються конструкцією ротора і точністю його виготовлення. Балансуванням називають процес визначення значень і кутових координат дисбалансів ротора і їх зменшення за допомогою коректування розміщення його мас. Балансування еквівалентне урівноваженню системи інерційних сил, що прикладаються до рухомого ротора для його рівноваги.

Рис 5.9

Завдання балансування ротора полягає у визначенні, у вибраній плоскості корекції, значень і кутів дисбалансів і розміщенні в цій плоскості мас, що коректують, дисбаланси яких рівні по величині і протилежні по напряму знайденим дисбалансам ротора. На практиці балансування проводять: при конструюванні - розрахунковими методами, в процесі виготовлення деталей і вузлів - експериментально на спеціальних верстатах балансувань. Балансування на верстатах є точнішим і надійнішим методом, в порівнянні з розрахунковими. Тому вона застосовується для відповідальних деталей з високими робочими частотами обертання. Коректування мас ротора здійснюється або приєднанням до нього додаткових мас (наплавленням, наварюванням або пригвинченням противаг), що коректують, або видаленням частини маси ротора з "важкого" боку (фрезеруванням або висвердлюванням). Точність балансування характеризується величиной залишкового дисбалансу D0 ротора в кожній з плоскості корекції. Величина D0 не повинна перевищувати допустимих для даного класу точності значень, що регламентуються ГОСТ 22061-76.

Балансування роторів при різних видах неврівноваженості|неурівноваженості|.

1. Статична неврівноваженість|неурівноваженість|.

Рис 5.10

Dс0; MD = 0

тобто необхідно зрівноважити тільки вектор Dс= m e. Для цього досить встановити на роторі тільки одну масу, що коректує, mk величині якої визначається з рівності Dk = mk теньк = -Dc mk = Dk / теньк, де величиною теньк задаються з міркувань зручності розміщення противаг. Напрям вектора Dk протилежно напряму Dc.

Умова статичної врівноваженості|урівноваженості| ротора:

2.2. Моментная неврівноваженість|неурівноваженість|.

Рис 5.11

При моментной неврівноваженості (рис.5.11) головна центральна вісь інерції перетинає вісь обертання в центрі мас ротора точці S, головний вектор дисбалансів Dс дорівнює нулю, гавный момент дисбалансів Мd не дорівнює нулю тобто необхідно зрівноважити тільки момент дисбалансів Мd. Для цього досить розмістити на роторі дві однакову масу mk, що коректує, на рівних відстанях від осі обертання теньк і від ценра мас S - lk. Маси вибираються і розміщуються так, щоб момент їх дисбалансів MDk був по величині рівний, а по напряму протилежний моменту дисбалансів ротора Мd:

де Dk = mk теньк. У цих залежностях величинами lk і теньк задаються за умовами зручності розміщення противаг на роторі, а величину mk розраховують. Необхідно відзначити, що величини Dk в плоскості корекції необов'язково мають бути рівними, необхідно виконувати тільки незмінність положення центру мас - він повинен залишатися на осі обертання.

Умова моментной| неврівноваженості|неурівноваженості|

2.3. Динамічна неврівноваженість|неурівноваженість|.

Рис 5.12

При динамічній неврівноваженості ( Рис. 5.12) головна центральна вісь інерції перетинає вісь обертання не в центрі мас ротора точці S, або перехрещується з нею; і головний вектор дисбалансів Dc, і головний момент дисбалансів Мd не дорівнюють нулю тобто необхідно зрівноважити вектор Dс і момент дисбалансів Мd. Для цього досить розмістити на роторі дві масу mk1 і mk2, що коректує, на відстанях від осі обертання ek1 і ek2, а від ценра мас S, відповідно наlk1 иlk2. Маси вибираються і розміщуються так, щоб момент їх дисбалансів MDk був по величині рівний, а по напряму протилежний моменту дисбалансів ротора Мd: