8. Умови зрівноваження приводів шсн. Способи зрівноваження, їх переваги і недоліки.

Робота приводу в межах одного циклу ходу штанг вверх і вниз нерівномірна.

В балансирних ВК широко застосовують зрівноважуючі пристрої, що складаються з вантажів, які встановлюються на балансирі і роторі.

Визначимо вагу вантажу на балансирі, при якому установка буде зрівноважена. Для цього скористаємось елементарною теорією. Механічна робота сил інерції на полірованому штоці буде рівна нулю, так як при його розгоні сили інерції будуть мати позитивний знак, а при гальмуванні – негативний.

При ході штанг вверх робота буде затрачатися на переміщення штанг і рідини :

Ав= (Ршт+Рр)*S,

При ході вниз :

Ан= - Ршт *S

Під зрівноважуваністю установки розуміють рівність робіт, що виконує двигун при ході штанг вгору і вниз, тобто :

Ав= Ан

Корисна робота за подвійний хід буде рівна:

А=Рр*S

При встановленні на балансирі в точці В зрівноважую чого вантажу G (рис.1) механічна робота при ході вгору і вниз буде відповідно рівна ( при умові, що переднє плече балансиру рівне задньому ):

Ав= (Ршт+Рр)*S - Gр S,

Ан= - Ршт *S + Gр S

а) б)

Рис.1 Кінематична схема балансирного ВК: а) з балансирним зрівноважуванням; б) з роторним зрівноважуванням

Якщо в зрівноважуючому ВК Ав= Ан , то прирівнявши праві частини рівнянь отримаємо:

G = (Ршт+Рр / 2),

Оскільки в реальних ВК вантаж в точці В не встановлюють, то з врахуванням різних довжин плеч балансира вантаж зрівноважую чого вантажу буде рівним:

G = (Ршт+Рр / 2)*а/с,

Описаний спосіб зрівноважування наз. балансирним. Він простий, але його основним недоліком є поява додаткових інерційних сил, які зумовлені наявністю маси вантажу G.

Інерційні сили негативно впливають на роботу всіх деталей установки.

Роторний ( кривошипний ) спосіб зрівноважування немає такого

недоліку ( рис. 1, б)

Зрівноважуючий вантаж монтують на кривошипі.

При ході штанг вгору і вниз робота двигуна буде рівна:

Ав= (Ршт+Рр)*S – Gр*2R

Ан= - Ршт *S + Gр *2R

Прирівнявши праві частини рівнянь ( якщо а=б ), отримаємо

Gр= S / 4 R (2Ршт+Рр), але S=2R, тоді

Gр= r / R (Ршт+Рр/2),

а з врахуванням різної довжини плеч балансира

Gр= rа / Rб (Ршт+Рр/2),

В цьому випадку зрівноваження досягається переміщенням вантажів по кривошипі, тобто зміною радіуса R:

R= (Ршт+Рр/2)*а/б * r/Gр,

При роторному зрівноважуванні, інерційні зусилля, які виникають при русі вантажів, сприймаються лише підшипниками кривошипного валу і при його постійній швидкості обертання не передаються на інші деталі установки.

При комбінованому зрівноважуванні на балансирі встановлюють зрівноважуючий вантаж G (рис.3)

Вага вантажу на роторі визначається наступним чином:

При ході штанг вгору і вниз, робота, яка затрачається двигуном дорівнює:

Ав= (Ршт+Рр)*SА – G Sб-Gр*2R,

Ан= - Ршт Sа + G Sб+Gр*2R,

Де Sа-переміщення точки підвісу штанг;

Sб- переміщення центру тяжіння вантажу на балансирі по вертикалі;

Визначимо вантаж Gр задавшись вагою вантажу G. Для цього прирівняємо праві частини рівнянь, отримаємо:

Gр= SА /2R (Ршт+Рр/2)- Sб G/ 2R,

але SА=а/в*2 r, Sб=с/в*2 r,

тоді отримаємо:

Gр= r /R* а/в (Ршат+Рр/2)- с r / вR*G.

Комбінований спосіб зрівноважування застосовують в основному на середніх по потуж ності верстатах – качалках, де використання балансирного зрівноважування призвело б до появи значних сил інерції від противаги.

Рис. 2 - Кінематична схема балансирного ВК з комбінованим зрівноважуванням

Верстат – качалку необхідно додатково дорівноважувати:

за допомогою номограми;

методом заміру спожитого струму;

Мкр= Кр * Ів+Ін/2, - обертовий момент пропорційний струму

Кр- к-т пропорційності, залежить від типу приводу, діаметру плунжера і довжини ходу.

Відстань на яку потрібно перемістити вантажі:

L= Кр*S*H(dпл+S*n) Ів-Ін/ Ів+Ін

При пневматичному зрівноважуванні використовують пневмоциліндр:

Fпл=fп*p

Об’єм пневмогідроакумулятора приймають в 10 раз більшим об’єму, який описує поршень зрівноважуючої системи