Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Гулиа Н.В. Инерционные аккумуляторы энергии

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

25.10.2023

Размер:

12.25 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1718 / 2418 19 20 21 22 23 24 > Следующая >>>

Г Л А В А VII

Б А Л А Н С И Р О В К А М А Х О В И К О В

ИН Е Р Ц И О Н Н Ы Х А К К У М У Л Я Т О Р О В

§1. Основные виды

неуравновешенности маховиков и методы их устранения

Н а л и ч и е т я ж е л о г о б ы с т р о в р а щ а ю щ е г о с я	маховика
в инерционном а к к у м у л я т о р е требует проведения	тщатель

ной балансировки, так как в случае неуравновешенности ма

ховика могут наступить опасные вибрации .	Несмотря на то
что в некоторых конструкциях инерционных	аккумуляторов

(например, конструкции А. Г. Уфимцева) предусмотрены гиб кие опоры, д а ж е здесь неуравновешенность нежелательна, поскольку она приводит к дополнительным потерям энергии и может вызвать резонансные явления .

	Р а с с м о т р и м равномерное вращение							с угловой	скоростью
со твердого		тела в.округ какой-нибудь					осп. Ц е н т р о б е ж н а я			си
л а инерции		массы	m этого			тела:
					P =	mco2r,			(163)
где	г — расстояние			от оси		вращения до		центра тяжести		мас
сы.	Д л я приближенных				расчетов значения центробежной					си

лы	можно пользоваться				приближенной		формулой:
				P =		l l G n 2 r ,			(164)
где	G — в е с	в р а щ а ю щ е г о с я тела; п — число сотен							оборотов в
минуту.
	Д л я реальных			скоростей вращения				маховиков	инерцион
ных	а к к у м у л я т о р о в			д а ж е		сравнительно		м а л а я неуравнове
шенность может			вызвать			большую центробежную			силу.	На -

пример, для массы 100 г, расположенной

на

расстоянии

0,5 м

от оси вращения, центробежная сила

при

5000 об/мин

со

ставляет

около

1,5 г,

10 000

об/мин

— около

б т,

20 000

об/

/мин

— около

т. Отсюда

видно,

как

тщательно

д о л ж н ы

быть о т б а л а н с и р о в а н ы маховики инерционных

аккумулято

ров,

в р а щ а ю щ и е с я с весьма

высокой скоростью, д л я

того

ч т о

бы не могли возникнуть опасные по величине

центробежные

силы.

Уравновешивание

маховика сводится

подбору

такой

его

формы,

при

которой

ось в р а щ е н и я

маховика

была

бы

главной центральной осью инерции. В

процессе

изготовле

ния

маховика

вследствие

неизбежных

технологических

по

грешностей,

неоднородности

материала

и др . это условие на

рушается

ті

маховик

приобретает

неуравновешенность.

Неуравновешенность бывает трех видов: статическая, ди

намическая

и комбинированная . В

случае статической неурав

новешенности все неуравновешенные массы можно заменить одной приведенной массой т , центр которой смещен относи тельно оси в р а щ е н и я на расстояние р (рис. 83, а). П р и вра щении неуравновешенного маховика ц е н т р о б е ж н а я сила при веденной массы, постоянная по абсолютной величине и пере

менная по		направлению, действует на опоры маховика, вы
з ы в а я их колебания . Статическую неуравновешенность						можно
о б н а р у ж и т ь без сообщения маховику вращательного						д в и ж е
ния,-	Она	характерна	д л я таких	деталей, р а з м е р		которых
вдоль	оси	в р а щ е н и я мал по сравнению с поперечными				р а з м е
рами,	например д л я		дисков и др .	Ц е н т р о б е ж н ы е	моменты

Рис. 83. Виды не уравновешенности махо виков.

инерции таких деталей малы,		следовательно, м а л а	и погреш
ность	их.
В	случае динамической	неуравновешенности	неуравно
вешенные массы можно привести к двум массам,			л е ж а щ и м в

одной диаметральной плоскости. Статические моменты этих

масс

относительно

оси

в р а щ е н и я

случае чистой динамичес

кой

неуравновешенности равны

м е ж д у

собой

(рис. 83,

б).

П р и в р а щ е н и и

маховика центробежные силы этих приведен

ных

масс

образуют

пару, момент

которой,

постоянный

по

абсолютной величине, непрерывно меняет свое

направление .

Эта

п а р а

сил т а к ж е

действует на

подшипники,

в ы з ы в а я

их

колебания . В соответствии с обозначениями

(см. рис. 83,

б)

момент этой пары

в ы р а ж а е т с я :

M = m i p i a c o 2 .

(165)

К а к

видно

из

приведенного,

момент

п а р ы

увеличивается

с ростом

угловой

скорости и становится р а в н ы м

при

ш =

Вследствие этого динамическую . неуравновешенность

м о ж

но о б н а р у ж и т ь

только

при вращении

детали . В

чистом

виде

д и н а м и ч е с к а я неуравновешенность маловероятна .

Одновременное наличие статической и динамической не

уравновешенности

создает так

н а з ы в а е м у ю

комбинированную

(смешанную)

неуравновешенность.

Ц е н т р о б е ж н ы е

силы

неуравновешенных

масс приводятся в этом случае к силе

и паре

( F i F ) ,

причем

сила

п а р а

не

находятся

одной

плоскости

(рис.

84).

Т а к а я неуравновешенность

ч а щ е

всего

Рис. 84. Комбинированная неуравновешенность маховиков.

встречается на практике . Систему, состоящую из

силы и

па

ры, можно привести к двум

с к р е щ и в а ю щ и м с я

силам,

распо

ложенным

произвольных

плоскостях,

перпендикулярных

оси

в р а щ е н и я

тела. Р а з л о ж и м

силу

на

две

п а р а л л е л ь н ы е

ей

Р[

и Рг,

л е ж а щ и е

в произвольно

в ы б р а н н ы х

плоскостях.

Р а з

л о ж и м т а к ж е

к а ж д у ю

из

сил

пары

на составляющие

F / ,

F 2 '

и F i " , F 2 " . В

результате

мы

получим

первой

из

выбранных

п л о с к о с т е й сходящуюся систему

сил

Pi,

F i ' , F i " ,

другой

п л о с к о с т и — с и с т е м у

Р2,

Fo',

F 2 " .

З а м е н и в

к а ж д у ю

систему

сил

одной

равнодействующей,

получим две

силы

n,R2,

ле

ж а щ и е в

тех

ж е

плоскостях.

Следовательно,

при

комбиниро

ванной

неуравновешенности

все

неуравновешенные

массы

можно заменить двумя массами mi

и пъ, л е ж а щ и м и

произ

вольно выбранных плоскостях.

С м е ш а н н а я неуравновешенность характерна

д л я

таких

детален, размеры которых вдоль оси вращения

достаточно

велики.

Д л я

устранения

неуравновешенности

либо

подбираются

дополнительные массы ( у р а в н о в е ш и в а ю щ и е

г р у з ы ) ,

либо,

на

оборот,

снимается часть

массы

уравновешиваемой

детали .

Это устранение неуравновешенности детали называется

ба

лансировкой,

статической

или динамической,

зависимости

от

того,

какой

вид

неуравновешенности

устраняется

[74,

100].

Современные

высокоскоростные

маховики

обычно

имеют

дискообразную форму с диаметром, значительно п р е в ы ш а ю

щим	их толщину. И з опыта уравновешивания известно,	что
при	отношении толщины детали и ее диаметру D менее	0,2

динамической неуравновешенностью можно пренебречь и про водить только статическую балансировку .. Однако точность статического уравновешивания не всегда оказывается доста точной, и тогда применяется динамическое, обеспечивающее

более высокую точность			уравновешивание .
	Величина центробежной силы, вызываемой неуравнове
шенностью, обычно		определяется по			в ы р а ж е н и ю
			P < K G ,
где	К — коэффициент,		выбираемый		в	результате	анализа ус
ловий работы, G — в е с			тела .
	Рекомендации	различных		авторов		по выбору коэффици
ента	К весьма разноречивы,			причем значение его			колеблется

от 0,01 до 0,5. Такое р а с х о ж д е н и е объясняется тем, что к а ж дый из авторов учитывал специфические условия работы от

дельных машин .	П р и этом чем массивнее	в р а щ а ю щ и й с я ро
тор по сравнению	с машиной, тем большую	точность уравно

вешивания необходимо обеспечить, поскольку массивный ро

тор	о к а з ы в а е т значительное		воздействие	не только		на	несу
щие	подшипники,	но и на	всю машин у	или	узел,	вызыва я
их	вибрацию .
	Н а рис. 85	приводится	ориентировочный		г р а ф и к		д л я

Рис. 85. График для определения допус каемого смещения цент ра тяжести маховика в зависимости от угловой скорости.


огцз		Q5o,7i $ г		J 4 5 і ю 15гою¥>зо
			/7,	тыс оо/мии
определения		среднего			допускаемого		смещения		центра тя
жести	ро в зависимости				от числа оборотов			детали	в	минуту.
П р и этом		д л я более легких				маховиков	в т я ж е л ы х ,		грубых ме
х а н и з м а х		м о ж н о принимать верхний					предел, а д л я			массив
ных маховиков			легковесных			точных м а ш и н — нижний				предел .
Уточнение		допуска		на	неуравновешенность			д о л ж н о		произво
диться	путем		исследования			м а ш и н ы	в рабочем		состоянии,

измерения вибраций и сопоставления их с допускаемым и по
ГОСТу . Н а п р и м е р , согласно ГОСТ у 5908—51	у с т а н а в л и в а ю т
ся следующие предельные нормы амплитуды	вибраций в за

висимости	от числа оборотов в минуту:			1500 об/мин — 60	мк,
3000 об/мин	— 40 мк,	5000 об/мин	— 30	мк.
Н и ж е	приводятся	значения	точности	у р а в н о в е ш и в а н и я	в
микронах н а приспособлениях д л я статического (табл . 7)					и
динамического (табл.		8) б а л а н с и р о в а н и я [74, 100].

Т а б л и и а 7

Точность

для

деталей, м/с

Приспособления

тяжелых—

средних—

легких—

до

10 т

до

1500

кг

до 250 кг

Параллельный

стенд

Роликовые

Качающиеся роликовые

Дисковые

Однодисковые

Балансировочные

весы

Специальные

Т а б л и ц а 8

Приспособления

Точность,

МК

Станки

на

качающейся

опоре

20—30

Опоры

со

спиральными

пружинами

7—12

Свободно

лежащая балка

3—10

.Маятниковая

подвеска

3—10

Станки

рампой конструкции

3-10

Стробоскопические устройства и

станки

3—G

Маятниковые

станки

3 - 6

Маятниковая

опора

2—4

Электронные

станки

0,4—1

Н а ч е р т е ж а х в

технических

условиях допуск на неурав

новешенность

обычно

определяется

моментом

M = p o G .

И с х о д я

из

данных

т а б л и ц 7

и 8,

можно подобрать

необ

ходимый тип приспособления д л я балансировки данного ма ховика.


Анализ	приспособлений			д л я	статической		балансировки
показывает	следующее . П а р а л л е л ь н ы е					стенды	наряду		с	про
стотой о б л а д а ю т		достаточно		высокой		точностью. И м			следует
о т д а в а т ь предпочтение в			тех	случаях,		когда обе шейки				в а л а
имеют одинаковые д и а м е т р ы				и выполнены достаточно					точно.
Р о л и к о в ы е	приспособления можно рекомендовать							д л я		т я ж е
л ы х деталей. И х		точность	в	данном случае т а к а я				ж е ,	как		и
у п а р а л л е л ь н ы х		стендов,	но	они	более	удобны,	поскольку				не

требуют тщательной выверки и леіжо переносятся к месту работы . П р е и м у щ е с т в а м и дисковых приспособлений являгот-

ся б о л ь ш а я точность уравновешивания, удобство применения,


простота	конструкции.			Б а л а н с и р о в о ч н ы е			весы —	наиболее
точные приспособления.				Агрегатированные			со станками д л я
корректирования		д е б а л а н с а ,			они .весьма	производительны и
могут применяться			при крупносерийном			производстве.
А н а л и з станков			д л я	динамической		балансировки свиде
тельствует,	что	их точность			в основном	ненамного		превосхо

дит точность совершенных статических устройств. Пр'И этом они сложнее последних и о б с л у ж и в а н и е их затруднительно . Следовательно, если позволяет д о п у с к а е м а я точность б а л а н

сирования, целесообразнее применять статические устройства.
Исключение составляют	случаи, когда обязательно требуется
динамическая б а л а н с и р	о в к а :

1. Б о л ь ш а я толщина	маховика	вызывает	динамическую
неуравновешенность. Н а	г р а ф и к е	(рис. 86)	приведены пря -

0,1	W ф Q4		W 1 If Z	3	S 7 Ю
		п, тыс оо/мин
Рис.	86.	Области	применения	статической
балансировки.
мые, о г р а н и ч и в а ю щ и е		область	применения		статического ба-
					b

лансирования в зависимости от отношения - ^ - и числа оборо

тов в минуту детали п. Верхний		и	нижний	пределы опреде
л я ю т с я аналогично	отмеченному	на	рис. 85.	Маховики	с вы-
	b
соким отношением	-ц- в осиавном		ндакоако роїста ые		и в р а
щ а ю т с я в воздушной	среде.

2. Требуется высокая точность балансировки . В этом слу чае целесообразнее всего использовать наиболее совершенные устройства для динамической балансировки, так как точность остальных близка к точности статических устройств.

3. Б а л а н с и р о в к у	нужно	осуществить на самой	машине.
Т а к а я Необходимость	часто	возникает в результате	износа ро

тора, замены отдельных его элементов при ремонте, остаточ

ных деформаций и других	причин. В таких случаях проведе
ние, динамической балансировки следует осуществлять		с по
мощью особых приборов.
Н и ж е рассматриваются	основные устройства д л я	стати

ческой и динамической балансировки применительно к махо

викам	инерционных аккумуляторов [74,		100].
§	2.	П а р а л л е л ь н ы е стенды
		Как было отмечено выше, наиболее простыми приспо
соблениями для статической балансировки являются				парал
лельные		стенды. П а р а л л е л ь н ы е стенды	представляют,	собой

две горизонтальные н а п р а в л я ю щ и е , закрепленные на основа

нии. П р о ф и л и сечения направляющих,	наиболее	часто встре
чающиеся на практике, представлены	на рис. 87,	а — плоский

нож, имеющий на верхней части шлифованную полосу, по ко


торой перекатываются валы				детали; б — призматическая					на
п р а в л я ю щ а я		со срезанными		углами,	причем ширина			образую
щ и х с я	при срезе		полос различна,		что	дает	возможность
использовать		н а п р а в л я ю щ у ю		д л я балансировки деталей					раз
личного	веса,	в зависимости от которого и					устанавливается
ширина	полосы; в		— н а п р а в л я ю щ а я		круглого		сечения.
Н а п р а в л я ю щ и е , представленные					на	рис.	87, а,	довольно

просты, жестки . Основным их недостатком является постоян ная ширина полоски, что - ограничивает диапазон веса балан

сируемых		деталей .
Н а п р а в л я ю щ и е на рис.				87,6,	более		универсальны,			но
о б л а д а ю т		меньшей жесткостью, чем первые. Они							применяют
ся д л я б а л а н с и р о в а н и я деталей небольшого								веса.
Ш и р и н а полоски, по которой происходит перекатывание,
зависит	от	веса	детали . Н а п р а к т и к е			обычно		придерживаются
следующей		зависимости: д л я		деталей		весом		до 3	кг ширина
полоски	0,3 мм,		30 кг — 3,0	мм,	300	кг—	10 мм,		2000 кг	—
30,0 мм.

Рис. 87. Профили направляющих в парал

	лельных стендах.
	Н а п р а в л я ю щ и е	круглого	сечения	(см. рис. 87, в) приме
няются в основном		д л я деталей весом не более			40—50	кг.
При	д и а м е т р е н а п р а в л я ю щ и х		50—60	мм каленые	шейки	ва
лов	деталей почти не повреждаются .			Круглые н а п р а в л я ю щ и е

легко о б р а б а т ы в а ю т с я ; при повреждении их поверхности они могут быть повернуты на небольшой угол и поврежденные

места	исключаются из зоны контакта.
Д л я		уменьшения	коэффициента			трения		рабочая			часть
н а п р а в л я ю щ и х д о л ж н а				быть з а к а л е н а			и тщательно			отшлифо -
.вана. Необходима т а к а я				длина	рабочей		части	н а п р а в л я ю щ и х ,
при которой деталь			могла бы		совершить на			приспособлении
не менее двух оборотов. Недостатком						такого		стенда		является
м а л а я	жесткость н а п р а в л я ю щ и х , р а б о т а ю щ и х							к а к		свободная
б а л к а	на	двух опорах.		О б р а з у ю щ и й с я			при нагрузке				прогиб
уменьшает точность балансировки .
Более совершенным является стенд, где жесткость											стоек
позволяет		использовать		стенд	д л я балансирования					т я ж е л ы х
деталей .
П а р а л л е л ь н ы е стенды неприменимы							в случае		разных диа
метров	валов балансируемой детали . Д а ж е при								одинаковом

номинальном д и а м е т р е этих валов возможно значительное по нижение точности балансировки из-за большого допуска на диаметр . В этих случаях могут использоваться роликовые и дисковые приспособления.

12*	1	179
	1

§ 3. Роликовые н дисковые

приспособления
По	существу, роликовые и дисковые приспособления
отличаются	друг	от друга л и ш ь р а з л и ч н ы м отношением внеш
него д и а м е т р а		к диаметру окружности качения ш а р и к о в в

подшипнике. Д и с к о в ы е приспособления более точны, т а к как, вследствие большого внешнего д и а м е т р а и малого диаметра подшипника, усилия перекатывания незначительны.

Несущий элемент роликового приспособления (рис. 88)

Рис. 88. Несущий элемент роликового стен
да: 1 — ролики, 2 — станина,	3 — оси роликов,
4 — ось маховика.
состоит из шарикоподшипников /,	установленных на основа

нии 2 при помощи осей 3. В а л балансируемой детали 4 по мещается м е ж д у подшипниками .


Точность		балансировки на роликовых приспособлениях
ниже, чем на		п а р а л л е л ь н ы х	стендах.
Н е с у щ е е		звено дискового		приспособления			(рис.		89)	со
стоит из диска 1, укрепленного				на	оси 2, имеющей			кольцевые
к а н а в к и	для'	качения шариков . Н а р у ж н о е				кольцо		подшипни
ка при	помощи составных		частей		3 и 4,	ввинчивающихся				в
обойму 5, позволяет точно отрегулировать						зазор	в	подшипни
ке с целью получения минимального сопротивления.
Н а и б о л е е		точными дисковыми			приспособлениями				являют
ся такие, в которых основная нагрузка от						веса детали			воспри
нимается одним диском большого д и а м е т р а /							( р и с		90), а
второй	диск	меньшего д и а м е т р а			2 л и ш ь	п о д д е р ж и в а е т				вал
детали, предохраняя, его от			скатывания .

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1718 / 2418 19 20 21 22 23 24 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ