Лабораторная работа № 6 статическое уравновешивание и балансировка роторов

1. Общие сведения

Работа имеет цель научить студента производить уравновешивание роторов на практике. Ротором в теории балансировки (уравновешивания) называется любое вращающееся тело. Для выполнения работы студент получает задачу на балансировочном станке уравновесить диск, который разбалансирован постановкой в нескольких местах дополнительных масс. Правильность выполнения балансировки проверяется графическим методом.

Известно, что для полной динамической уравновешенности вращающейся детали необходимо выполнения двух условий:

1. - центр масс должен находиться на оси вращения, принятой за ось прямоугольной системы координат.

2. - центробежные моменты инерции масс в

плоскости, содержащей ось вращения должны быть равны нулю.

где m_i - масса i-той точки;

- радиус-вектор расстояния i-той точки до оси вращения;

zi - координата i-той точки по оси z (ось z совпадает с осью вращения).

Начало системы координат берется на оси вращения произвольно.

Неуравновешенность вращающейся детали, вызванная несовершенством технологического процесса изготовления детали или ее ремонта, устраняется путем добавления или удаления небольшого количества материала. Исправление такой неуравновешенности называется балансировкой.

Для роторов с малыми размерами вдоль оси вращения (шкивы, диски, маховики и т. д.) допустимо ограничиться только статической балансировкой, так как при практически постоянной координате zi второе условие вырождается в первое, что соответствует приведению центра масс ротора на ось вращения. Такая балансировка называется статической.

При динамической балансировке требуется одновременно выполнить два условия.

Статическую и динамическую балансировку производят на различных станках и устройствах.

Схемы некоторых балансировочных станков приведены в литературе 1 стр.217…225.

2. Статическая балансировка.

Если не требуется высокая точность, то статическая балансировка проводится в статическом режиме. Более точным и перспективным в отношении автоматизации процесса балансировки является динамический режим, т.е. неуравновешенность ротора определяется в процессе его вращения.

В данной работе требуется сбалансировать ротор в статическом режиме.

Станок для статической балансировки представляет собой станину с двумя парами опорных роликов (рисунок 1.). Деталь, подлежащую балансировке, укрепляют с помощью конусных упоров в патроне. Патрон вместе с деталью устанавливается на опорные ролики.

В качестве детали, подлежащей балансировке, взят неуравновешенный диск с радиальными прорезями. В прорезях установлены грузы, которые подлежат уравновешиванию.

Рисунок 1.

Балансировка производится в следующем порядке:

1. Устанавливают ротор с патроном на опорные катки. После ряда колебательных движений ротор становится в положение, когда центр тяжести займет наиболее низкое расположение по вертикали, проходящей через ось вращения.

2. В верхней части детали (легком месте) мелом проводят радиальную прямую, совпадающую с вертикалью. На этой прямой выбирают место, удобное для установки уравновешивающего груза.

Для того, чтобы учесть трение в опорных роликах и как можно точнее определить вес уравновешивающего груза, вначале его определят с недостатком, а затем с избытком. Для этого, укрепив уравновешивающий груз в выбранном месте, устанавливают деталь, так, чтобы отмеченная мелом прямая располагалась горизонтально, и затем отпускают диск. Если уравновешивающий груз при движении диска поднимается вверх, то следует добавить пластилин. Добавлять пластилин необходимо понемногу до того момента, когда отпущенный диск останется неподвижным. В этом случае момент неуравновешенности равен моменту уравновешивающего груза сложенному с моментом сил трения в опорных роликах Мтр:

(1)

3. К уравновешивающему грузу добавляют понемногу пластилин до того момента, когда меловая линия на диске, занимавшая горизонтальное положение, начнет двигаться, опуская уравновешивающий груз. В этом случае момент неуравновешенности будет равен моменту уравновешенности груза за вычетом момента сил трения в опорных роликах.

(2)

4. Из уравнений (1) и (2) после исключения момента сил трения в опорных роликах определяем величину уравновешивающего груза следующим образом:

5. Величина дисбаланса определяется выражением:

Где mi -массы i-х грузов подлежащих уравновешиванию;

ri –расстояния i-х грузов до оси вращения.