в другой плоскости коррекции. Конечно, возможность приме­ нения такого приема непосредственно определяется конструк­ цией ротора.

В заключение рассмотрим ротор, размеры которого вдоль оси вращения малы по сравнению с его радиальными размера­ ми. Это значит, применительно к рис. 7.9, а, что детали 1 , 2, 3 расположены близко друг к другу, так что размеры а2 и аз ма­ лы. Тогда, согласно формулам (7.10), дисбалансы Б^в и В будут также малыми и ими можно пренебречь. Следователь­ но, согласно уравнениям (7.11), DB ~ 0, так что вся неурав­ новешенность ротора будет выражаться практически только одним дисбалансом Б д и поэтому будет статической. Отсюда вытекает, что и балансировка такого ротора с малыми разме­ рами вдоль оси вращения должна быть статической. Ее можно выполнить одной корректирующей массой, назначив плоскость коррекции так, чтобы она проходила через центр масс ротора. Добавим, что при малости размеров а2 и аз, т.е. координат z центров масс S2 и 5з (см. рис. 7.9, а), центробежные моменты инерции Jxz и Jyz ротора будут также малы. Следователь­ но,, согласно уравнению (7.9), малым будет и главный момент дисбалансов Мр такого ротора, так что им можно пренебречь. Это еще раз подтверждает, что неуравновешенность ротора, имеющего малые размеры вдоль оси вращения, практически будет только статической.

7.6. Статическая и динамическая балансировка изготовленных роторов

Полностью сбалансированный при проектировании ротор после изготовления обладает тем не менее некоторой неурав­ новешенностью, вызванной неоднородностью материала и от­ клонениями фактических размеров ротора от их номинальных значений. Такая неуравновешенность устраняется в процессе изготовления на специальных балансировочных станках. Ба­ лансировка может быть как автоматической, так и неавтома­ тической. Сначала рассмотрим статическую и динамическую балансировки, выполняемые в неавтоматическом режиме.

Статическая балансировка. В § 7.5 было показано, что Для роторов с малыми размерами вдоль оси вращения

(шкивы, маховики, диски и т.п.) допустимо ограничиться ста­ тической балансировкой. При этом определяется только глав­ ный вектор дисбалансов DCT. Если требуется невысокая точ­ ность балансировки, то она выполняется в статическом режи­ ме.

Более точным и перспективным в отношении автоматиза­ ции процесса балансировки является способ определения ста­ тической неуравновешенности в процессе вращения ротора, т.е. в динамическом режиме* Одним из примеров оборудова­ ния, работающего по этому принципу, служит балансировоч­ ный станок, изображенный на рис. 7.10. Неуравновешенный ротор i, закрепленный на шпинделе вращается с постоян­ ной скоростью cjg в подшипниках, смонтированных в плите 2 . Эта плита опирается на станину посредством упругих элемен­ тов 3 . С плитой 2 с помощью мягкой пружины 5 связана масса 6 сейсмического датчика. Собственная частота колебаний мас­ сы датчика должна быть значительно ниже частоты вращения ротора. Массе 6 дана свобода прямолинейного перемещения вдоль оси я, проходящей через центр масс 5о плиты.

При вращении шпинделя вместе с ротором ось z под вли­ янием неуравновешенности ротора описывает коническую по­ верхность, а плита совершает пространственное движение. Составляющая этого движения, направленная вдоль оси я, вос­ принимается массой 6. Вынужденные колебания массы отно­ сительно плиты 2 преобразуются датчиком в ЭДС, направляе­ мую в электронное счетно-решающее устройство (на рис. 7.10 не показано), являющееся неотъемлемой частью балансировоч­ ного станка. Это устройство выдает сведения об искомой не­ уравновешенности в виде модуля и угловой координаты глав­ ного вектора DCT дисбалансов ротора. (На рис. 7.10 статиче­ ская неуравновешенность ротора условно представлена в виде

* Отсюда следует, что термин «статическая неуравновешенность» не только очень неудачен, но и попросту устаревает, поскольку современ­ ные точные и высокопроизводительные балансировочные станки определя­ ют так называемую «статическую неуравновешенность» в динамическом режиме.

Пример рамного балансировочного станка второй группы, не имеющего электронно-решающих устройств, и описание ра­ боты на нем имеются в литературе.

Автоматическая балансировка. Станок для автома­ тической балансировки называют автоматическим, если обе фазы балансировки — как измерение неуравновешенности, так и ее устранение — осуществляются без участия оператора. Возможны два метода автоматической балансировки: дискрет­ ный метод, когда обе фазы выполняются последовательно, при­ чем вторая фаза — на неподвижном роторе, и*непрерывный метод, когда обе фазы совмещены во времени и ротор во всем процессе балансировки не останавливается.

Устранять неуравновешенность можно двумя способами: добавлением или удалением корректирующих масс тк\ и тк2 в плоскостях коррекции. Автоматические балансировочные станки, работающие с добавлением корректирующих масс, не­ обходимы для уравновешивания тонкостенных роторов.

Наиболее распространен способ удаления материала, осу­ ществляемый путем сверления углублений или фрезерования пазов на роторе, а также другими средствами. Станки, исполь­ зующие этот способ, описаны ниже. Ось вращения ротора на этих станках неподвижна, и поэтому они относятся к третьей группе.

Автоматический станок для дискретной балансировки обычно состоит из двух агрегатов: измеряющего И и устра­ няющего У неуравновешенность (рис. 7.12), связанных между собой электронным устройством ЭУ Сведения о неуравнове­ шенности ротора Р2 подаются в ЭУ от датчиков а и /3 непо­ движных чувствительных опор А и В. В решающем блоке РБ эти сведения преобразуются в сигналы, эквивалентные дис­ балансам D\ и в плоскостях коррекции 1 — 1 и 2 — 2 . Сигналы направляются в блоки УБ1 и УБ2 , которые управля­ ют инструментами, устраняющими дисбалансы в плоскостях коррекции. Но поступившие сигналы пока сохраняются там в памяти, так как в это время происходит устранение дисбалан­ сов предыдущего ротора Pi путем удаления материала. При этом никакой обратной связи между балансируемым ротором Pi и ЭУ не существует. По завершении балансировки ротор

происходит по тем или иным причинам нарушение сбаланси­ рованности ротора. Например, на вал ротора такой установки жестко закрепляют автоматический компенсатор в виде обой­ мы со свободно расположенными внутри нее корректирующи­ ми массами (шары, кольца и др.). Эти массы при вращении ротора (со сверхкритической скоростью) самоустанавливаются относительно обоймы, устойчиво обеспечивая уравновешен­ ное состояние ротора.

7.7.Виброизоляция. Виброзащитные системы

содной степенью свободы

Виброизоляция — защита сооружений, машин, приборов и людей от вредного воздействия вибрации путем введения демп­ феров или виброизоляторов между источниками вибрации и за­ щищаемыми объектами. Этой проблеме посвящены ряд работ отечественных и зарубежных авторов.

Виброизолятор, или амортизатор, — элемент виброзащитной системы, наиболее существенная часть которого — упругий элемент. В результате внутреннего трения в упру­ гом элементе происходит демпфирование колебаний. Кроме то­ го, в ряде конструкций амортизаторов применяют специальные демпфирующие устройства для рассеяния энергии колебаний. Динамические характеристики амортизатора существенно за­ висят от его статических характеристик, причем и те и другие являются нелинейными. Нелинейность характеристик аморти­ затора определяется рядом причин: нелинейными свойствами упругого элемента (например, резины), внутренним трением в упругом элементе, наличием конструктивных особенностей амортизатора типа ограничительных упоров, демпферов сухо­ го трения, нелинейных пружин и т.д. На рис. 7.15 изображе­ ны различные амортизаторы и их силовые характеристики (по оси абсцисс — перемещения, по оси ординат — реакции): а — резинометаллический; б — сетчатый; в — с упругими ограни­ чителями хода; г — демпферный; д — с конической пружиной.

В любом амортизаторе могут быть определены три взаим­ но перпендикулярных направления я, j/, г, такие, что переме­ щение точки крепления амортизатора в одном из этих напра­ влений вызывает силовую реакцию амортизатора в противопо­

Рис. 7.15

ложном направлении. Эти направления называются главны­ ми. Если через X , Y и Z обозначить проекции реакции амор­ тизатора на главные направления и учесть упругие и демпфи­ рующие свойства реальных амортизаторов при малых колеба­ ниях, то можно предположить следующее: реакции по главным направлениям зависят только от соответствующих перемеще­ ний и их первых производных по времени. Тогда функции

называют динамическими характеристиками амортизатора. При анализе малых колебаний амортизируемого объекта

вблизи положения равновесия можно считать перемещения я, у и z малыми и линеаризовать динамические характеристи­ ки (7 .1 2 ), разлагая их в ряд Маклорена и отбрасывая члены, имеющие порядок выше первого:

A’ (* ,i) « схх + bxx, Y (y,y) « суу + Ьуу,