Уравновешивание вращающихся масс, расположенных произвольно

Последовательность уравновешивания масс, расположенных произвольно, рассмотрим на примере ротора с системой четырех неуравновешенных масс (рис. 6.3). Пусть известны величины неуравновешенных масс и их положения относительно оси вращения ротора, обусловленные радиусами – векторами и расстояниями относительно одной из произвольно выбранных плоскостей I, перпендикулярной оси вращения рассматриваемого ротора.

При вращении ротора и неуравновешенных масс с постоянной угловой скоростью на каждую из масс действует сила инерции

.

Так как угловая скорость в рассматриваемом здесь частном случае является величиной постоянной, то угловое ускорение отсутствует (= 0) и тангенциальная составляющая силы инерции равна нулю.

а) б)

в) г)

Рис. 6.3. Уравновешивание масс, расположенных произвольно:

а – вид на ротор с торца; б – вид на ротор с боку;

в – план сил при статическом уравновешивании;

г – план моментов сил при динамическом уравновешивании

Выбираем плоскости приведения I и II (см. рис. 6.3), в которых будем располагать уравновешивающие массы.

Задача заключается в том, что необходимо уравновесить массы динамически.

Сначала проводим статическое уравновешивание в плоскости I. Его последовательность описана в предыдущей главе.

, ,

. (7)

Используя (7), построим векторный многоугольник и графически найдем .

Уравновесим действие инерционных моментов, т.е. выполним условие . Для этого запишем уравнения

, . (8)

Так как , то из уравнения (8) следует, что

. (9)

Решая графически векторное уравнение (9), находим .

Предварительно выбираем масштаб

.

Тогда уравнение (9) запишется в виде

.

При этом принимаем, что векторы моментов повернуты на 90⁰ и совпадают с направлением .

. (10)

Находим из (10) величину , задавшись , или наоборот. Здесь равна расстоянию между плоскостями приведения I и II.

Проводя от оси вращения ротора линию, параллельную , откладываем на ней с противоположных сторон и на концах этих векторов устанавливаем две уравновешивающие массы . Причем одна из них будет расположена в плоскости I, другая – в плоскости II. Массы и в плоскости I можно объединить в одну массу.

Балансировка вращающихся масс (роторов)

Уравновешивание роторов или систем масс используется при проектировании механизмов.

В уже изготовленных роторах встречаются, как было сказано выше, неоднородности материала, возникают неточности изготовления и сборки, в результате чего возникает остаточная неуравновешенность, которую нужно устранять балансировкой.

Различают балансировку:

– статическую, которую производят для достаточно плоских роторов типа дисков, колес, маховиков, шкивов. Ротор при этом устанавливают в опорах с малым трением (например, на призмах) и путем добавления масс или высверливания добиваются безразличного положения балансируемого ротора на опорах;

– динамическую, которую выполняют для роторов, имеющих значительную длину (валы, широкие колеса, шкивы и т.д.), на специальных станках.

Задача балансировки ротора заключается в определении, в выбранных плоскостях коррекции, значений и углов дисбалансов и размещении в этих плоскостях корректирующих масс, дисбалансы которых равны по величине и противоположны по направлению найденным дисбалансам ротора. На практике балансировку проводят: при конструировании - расчетными методами, в процессе изготовления деталей и узлов - экспериментально на специальных балансировочных станках. Балансировка на станках является более точным и надежным методом, по сравнению с расчетными. Поэтому она применяется для ответственных деталей с высокими рабочими частотами вращения. Корректировка масс ротора осуществляется либо присоединением к нему дополнительных корректирующих масс (наплавлением, наваркой или привинчиванием противовесов), либо удалением части массы ротора с “тяжелой” стороны (фрезерованием или высверливанием). Точность балансировки характеризуется величиной остаточного дисбаланса ротора в каждой из плоскостей коррекции. Величина не должна превышать допустимых для данного класса точности значений, регламентируемых ГОСТ 22061-76.

Балансировка эквивалентна уравновешиванию системы инерционных сил, прикладываемых к подвижному ротору для его равновесия. Эту систему, как и любую произвольную систему сил, можно заменить равнодействующими - главным вектором и главным моментом или двумя векторами, расположенными в произвольных параллельных плоскостях. Для уравновешивания системы сил достаточно уравновесить эти равнодействующие. При балансировке операции над силами заменяют действиями над дисбалансами. Поэтому для жестких роторов вышесказанное можно сформулировать так: жесткий ротор можно уравновесить двумя корректирующими массами, расположенными в двух произвольно выбранных плоскостях, перпендикулярных оси его вращения. Эти плоскости называют плоскостями коррекции.

Дата добавления: 2014-01-05