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 тенькзадаються 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:

де

а векторна сума дисбалансів була рівна і протилежно направлена вектору Dc:

B цих залежностях величинами lki і ekiзадаються за умовами зручності розміщення противаг на роторі, а величини mki розраховують.

Умова динамічної врівноваженості ротора: