24 Вопрос

Динамическая балансировка осуществляется несколькими основными способами: способом максимальных отметок; способом обхода пробным грузом; с помощью балансировочных станков.

Рассмотрим способ максимальных отметок. Каждую сторону детали балансируют отдельно. Одну сторону (например, конец вала) делают подвижной, а противоположную закрепляют.

Балансировку осуществляют следующим образом:

1. Определяют на валу окружность расположения уравновешивающего груза. Вращают вал с резонансной частотой вращения, когда частота вращения вала совпадает с частотой свободных колебаний системы: вал – подшипник – опора. При резонансной частоте вращения амплитуда колебаний свободного конца вала будет максимальной.

2. Измеряют максимальную амплитуду колебаний свободного конца вала с помощью измерителя.

3. Наносят отметки на участок цилиндрической поверхности вала с помощью отметчика. Для этого участок около подвижной шейки вала забеливают мелом, растворенным в бензине, или устанавливают измерительный экран. Первую отметку наносят отметчиком при вращении вала на резонансных оборотах.

4. Определяют максимальную точку колебаний окружности вращения вала а на отмеченной дуге.

5. Останавливают вал, соединяющий точку а с центром вращения вала. Точку а переносят на окружность расположения уравновешивающего груза а'.

6. В противоположную сторону относительно вращения на окружности наносят радиус Ob под углом 90º к Oa. В точку b помещают пробный груз q.

7. Вращают вал и на резонансных оборотах делают вторую отметку c. Измеряют амплитуду вибрации опоры. Сносят точку с на окружность, получают точку с'.

8. На бумаге в произвольном масштабе проводят окружность и переносят на нее точки a', b', c'. Затем на радиусах Oa' и Oc' откладывают в определенном масштабе вектор ОА – амплитуду вибрации подшипника без груза q и вектор ОС – при вращении с пробным грузом q. Тогда вектор АС будет являться амплитудой вибраций опоры под действием силы, вызываемой только грузом q.

9. Треугольник ОАС можно рассматривать как треугольник сил, вызывающих вибрацию подшипника с определенными амплитудами.

10. Значение необходимого уравновешивающего груза Q₁ находят из выражения:

Q₁/q = OA/AC , (45)

откуда

Q₁ = (q · OA)/AC . (46)

11. Для определения места расположения уравновешивающего груза Q₁ из центра оси вращения вала О проводят радиус OD, параллельный вектору АС. Точка D будет являться точкой наибольшего отклонения вала под действием центробежной силы пробного уравновешивающего груза q, а угол φ определяет запаздывание наибольшего размаха отклонения от направления центробежной силы вследствие влияния инерции движущейся системы.

12. Угол φ зависит в основном от частоты вращения вала ω. Так как при вращении ω постоянна, то и угол φ также будет постоянным. Поэтому, отложив от радиуса ОА в направлении вращения вала угол, получим радиус OS, который определяет направление центробежной силы, вызываемой неуравновешенностью вала.

13. Место положения уравновешивающего груза Q₁ определяется в точке d, которая получается при пересечении на другой стороне окружности линии, проходящей через OS.

14. Прикрепив найденный груз Q₁ на место в точку d, переходят к балансировке второго конца вала, определяя необходимую массу груза Q₂.

15. Освобождают оба конца вала и вращают с целью проверки. Если наблюдается незначительная вибрация с противоположных сторон, на которых закреплены грузы Q₁ и Q₂, то для улучшения балансировки закрепляют дополнительные грузы q₁ и q₂ (под углом 180 к Q₁ и Q₂). Массу грузов определяют опытным путем. Их либо привинчивают, либо наклепывают, либо приворачивают. Вместо увеличения массы легких участков вала можно уменьшить массу тяжелых участков сверлением, обрубкой, шлифовкой, анодно-механической обработкой и др.

Рассмотрим способ обхода грузом. Способ обхода пробным грузом является более надежным, но требует значительно большего времени для балансировки. В этом случае каждый конец вала также балансируют отдельно.

1. Окружность вала делят на 8–12 частей. Точки помечают порядковыми номерами.

2. После этого измеряют амплитуды колебаний на резонансных оборотах без уравновешивающего груза.

3. Затем на каждую точку прикрепляют груз q одной и той же известной массы и измеряют амплитуды колебаний с грузом q.

4. Определяют точку, в которой амплитуда будет наибольшей. Следовательно, в этом направлении будут действовать силы инерции.

5. Противоположно направлению сил инерции устанавливают на вал уравновешивающий груз Q₁, массу которого определяют пробным путем.

6. При явно выраженной неуравновешенности, когда силы инерции превышают силы упругости пружин подвески конца вала, дополнительный груз можно не применять, ориентируясь на амплитуды колебаний при вращении вала.

Рассмотрим балансировку вращающихся деталей на балансировочных станках и стендах. Существует множество конструкций балансировочных станков, стендов: с одним зажатым концом вала, с обоими концами, установленными с возможностью вращения вала с определенными амплитудами и т.д.

Представляет интерес станок с балансировочными шарами. Вал одним концом либо обоими устанавливается на пружинную подвеску. На конец вала устанавливается балансировочная головка, представляющая собой цилиндр с двумя или с тремя шарами.

При вращении вала, имеющего дисбаланс, его центр вращения будет смещен в точку О₁ на расстояние ρ относительно его геометрической оси. В результате вращения на шары, находящиеся в балансировочной головке, будут действовать центробежные силы G, которые можно разложить на силы R радиальные, направленные из точки О, и касательные К, перпендикулярные им. Под действием сил К шары перекатываются внутри головки, стремясь уравновесить дисбалансную силу G_q, появляющуюся в результате неуравновешенной массы Q_g. Таким образом, вал автоматически уравновешивается.

Контроль качества динамической балансировки осуществляют разными методами, включая и компьютерную обработку результатов работы.

Практически контроль качества динамической балансировки оценивают по значениям амплитуды остаточных вибраций.