Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Теория и практика балансировочной техники

..pdf
Скачиваний:
51
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
31.98 Mб
Скачать

Масса ротора їй, кг

Норма дисбаланса узла [N], кгсм

Рис, 2. Номограмма для определения [N]

Рис. 3. Номограмма для определения [TV,-]-

Использование изложенной методики для определения

допуска на остаточную

неуравновешенность

шкива

молотиль­

ного барабана комбайна

СК-4,

у

которого

Н

=

1,213

кгсм,

а =

= 0,044, позволило найти оптимальное значение

[N] =

0,18

кгсм.

По описанной выше

методике

были рассчитаны

оптималь­

ные значения [N{] для шкивов

серийного

зернокомбайна

СК-4

и машин СК-5 «Нива», СК-6 «Колос».

 

 

 

 

 

Кроме этого, составлены специальные карты,

которые вклю- .

чают в себя необходимые данные

и формулы

для расчета

7*]. '

Последний сводится к заполнению таких карт

для

всех

рота­

ционных узлов машины.

 

 

 

 

 

 

 

 

Экономическая эффективность

оптимального

нормирования

неуравновешенности определялась

разностью

суммарных

зат­

рат (6) при уравновешивании шкивов до рекомендуемых опти­ мальных и до существующих значений норм.

Для годовой программы только завода «Ростсельмаш» она составляет 21 300 руб.

ЛИТЕРАТУРА

1.Баранов Г. Г. О выборе допусков, обеспечивающих заданную точность механизма и наименьшую стоимость его изготовления. Труды института ма­ шиноведения. Вып. 11. М., изд. АН СССР, 1957.

2.Гриньков Ю. В., Мочалов В. А., Полушкин О. А. Вибрации рабочего

места

водителя комбайна СК-4. «Тракторы и сельхозмашины», 1968, № 3.

 

3.

Кер-Вильсон

У. Вибрационная техника. М., Машгиз, 1963.

 

4. Нормативы времени и расценки на ремонт сельскохозяйственной тех­

ники. М'., Россельхозиздат, 1966.

 

 

 

 

 

 

5. Щепетильников В. А. Современное состояние балансировочной техники.

Сб. «Уравновешивание машин и

приборов», М.,

изд-во

«Машиностроение»,

1965.

;

 

 

 

 

 

 

 

6.

Federn К. Aktuelle Crundsatz und Verfahrungsfragen

der

Auswuchttech-

nik

Tagyng Auswuchttechnik des

Koninlijk

van Iugineurs afdeling

voor werkni-

gen

Scheebouw, Haag, November,

1960.

 

 

 

 

К. M. РАГУЛЬСКИС,

P. А. ИОНУШАС,

P. Ю.

БАНСЕВИЧЮС,

M. С.

РОДДОМАНСКАС.

 

 

 

 

 

БАЛАНСИРОВКА И ДИНАМИЧЕСКАЯ ЦЕНТРОВКА СОЕДИНЯЕМЫХ В АГРЕГАТ МАШИН

Обыкновенная динамическая балансировка и известные способы центровки соединяемых в агрегат машин не гаранти­ руют высокого динамического качества работы прецизионных устройств из-за ряда особенностей, присущих точным системам. Динамическая балансировка таких машин является обязатель­ ной, но. недостаточной. Изменение пространственного положе­ ния валов при вращении (из-за всплытия валов на масляной пленке) в больших агрегатах не соизмеримо с допусками на

допустимую расцентровку валов, и в устройствах прецизионно­ го приборостроения оно играет значительную роль.

Неточность изготовления деталей соединения и погрешности базовых поверхностей, а также наличие зазоров в подшипниках снижает точность регулировки соосности валов, так как в пе­

риод регулировки

вал располагается не в рабочем положении.

В крупносерийном

и массовом производстве статическая цен­

тровка трудно применима, так как занимает очень много вре­ мени и требует высококвалифицированного обслуживающего персонала

Наряду с этим, расцентровка валов, вызванная упругими деформациями, инерционными и другими силами, обычными способами проверки соосности не обнаруживается, так как наблюдается лишь в процессе работы агрегата.

В ряде случаев, особенно в условиях точного приборострое­ ния, центровка машин в статике по результатам замеров не соответствует предъявляемым требованиям и возникает необ­ ходимость проводить операцию центровки в условиях, наиболее

отвечающих

условиям работы агрегата. Нами предложен спо­

соб определения

параметров

несоосности

валов,

отвечающий

этим требованиям. Суть способа состоит

в том, что

центрируе­

мый агрегат

предварительно сбалансированными

в

сборе

роторами каждого агрегата в отдельности) помещают

на

упру­

го-подвешенную

платформу,

обладающую

несколькими

степе­

нями свободы, и, используя амплитуды и фазы колебаний платформы при работающем агрегате, определяют параметры

несоосности. В этом отношении предлагаемый способ

центров­

ки валов

машин

агрегата

и способы

динамической

балансиров­

ки машин внешне сходны, так как

используются

аналогичные

критерии

и средства

(амплитуды, фазы,

подвижная платформа

и т. п.).

Но

в

сущности

имеется

принципиальная

разница,

заключающаяся

в

постановке

задачи и в природе

сил воз­

буждения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поясним сущность способа на примере наиболее

распро­

страненного

в

приборостроении

случая,

когда

оба

агрегата

закреплены неподвижно на общей стойке (рис. 1). Такой схеме соответствует, например, развертывающее устройство скани­ рующей системы, содержащее переменный конденсатор, за­ крепленный на роторе приводимого устройства 2. Динамиче­

ская балансировка

и

статическая

центровка

не

позволяют

обеспечить

высокое

динамическое

качество

работы

системы

(линейность

развертки),

так как возникающие

колебания рото­

ра от несоосности электродвигателя 3 и приводимого устрой­ ства 2 вносят искажения в работу системы.

В общем случае

оси

двух

валов могут

быть

представлены

в виде, приведенном

на

рис.

2. Определим

число

параметров,

необходимых для приведения таких валов в соосное положение. Для этого перемещаем вал 1 на расстояние є до пересечения

122

оси вала / с осью вала

2. Перемещение

производим

в

плос­

кости, составляющей угол у с

опорной плоскостью 1 D,

в

кото­

рой лежит ось вала 1 и общий перпендикуляр (длиной

є)

к обе­

им осям. Далее, поворачиваем вал 1 на угол <р вокруг

точки,

отстоящей на расстоянии

h от

начала отсчета координат (на­

пример, центра тяжести

вала

2). Поворот

производим

в

штос-

Рис. 1. Схема двухроторного агрега­

Рис.

2. К

определению

парамет­

та, применяемого в

приборостроении:

ров,

необходимых

для

приведе­

/ — стойка; 2 — приводимое

устройство;

ния валов в соосное положение:

3 — электродвигатель

 

 

D

опорная

плоскость

кости, составляющей с

опорной

плоскостью D

угол,

равный

Видно, что для

приведения

двух валов в соосное положе­

ние необходимы четыре

параметра: е, у, h

и ср. Рассмотрим си­

лы, действующие на упруго-подвешенную платформу, при закреплении на нее стойки 1 (рис. 1).

В общем случае несоосность валов вызывает в муфте внутренние силы, которые можно свести к осевой силе Р, ра­ диальной силе Q и моменту М. Очевидно, что в общем случае

Р = Р(в, ф, р); Q = Q(e, ф, р),

М = М(е, ф, Р),

где р угол поворота вала вокруг собственной оси.

Выражения функции Р(є,ф, р), Q(e, ф, р) и М(г, ф, р) отличаются для каждого типа муфты (жесткой, упругой, пла­ стинчатой и т. д.). Из-за конечной жесткости подшипников, упругости самих роторов, люфтов в подшипниках и других при чин ротора под действием сил Р, Q и момента М муфты совер­ шают пространственные колебания, приводящие к колебанию упруго-подвешенную платформу. В случае платформы с тремя

1

Опорной плоскостью D называем плоскость, проходящую через ось ва

ла /

и какую-нибудь наперед заданную неподвижную точку.

В заключение отметим, что применение указанной выше методики позволяет осуществить обратную задачу, т. е. дина­ мический синтез параметров муфты с наперед заданными вибрационными характеристиками возмущающими моментами при расцентровке.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кармадонов А. Ф. Соединительные устройства валов. М., Машгиз,

1962.

2. Рунов Б. Т. Уравновешивание турбоагрегатов на электростанциях. М.— Л., Госэнергоиэдат, 1963.

И. С. ФЕДОРОВ

РАЗВИТИЕ БАЛАНСИРОВОЧНОЙ ТЕХНИКИ

Балансировочная

 

техника

как

самостоятельная

отрасль

станкостроения

выделилась в

конце

30-х

годов

в связи с ин­

тенсивным

развитием

машиностроения

и в первую

очередь

моторостроения,

приборостроения

и

электромашиностроения,

при этом

развитию

балансировочной

техники

способствовало

совершенствование

и

разработка

методов

измерения

механиче­

ских величин с использованием электронной аппаратуры. Разработанные в те годы рациональные конструкции

механической системы и типовые схемы измерительных уст­ ройств стационарного и переносного балансировочного обору­ дования с незначительными изменениями и усовершенствова­ ниями, позволившими повысить точность уравновешивания, используются и до настоящего времени. Созданию универсаль­ ного балансировочного оборудования предшествовали теоре­ тические исследования динамики подвижной системы баланси­ ровочных машин с двумя независимыми опорами, в результате

которых

были

разработаны

методика

и принципы построения

устройств устранения взаимного влияния плоскостей

коррек­

ции [1].

 

 

 

 

 

 

К одной из первых моделей универсальной

балансировочной

машины

с независимыми

опорами

можно

отнести

машину,

разработанную

в 1936 г.

и предназначенную для

уравнове­

шивания роторов электрических машин. Механическая система

машины

содержала

станину, установленные

на ней

независи­

мые опоры, к корпусам которых

на плоских

лентах

подвеши­

вались

люльки с

размещенными

на них

вкладышами для

установки цапф балансируемого ротора, и привод. Измери­ тельное устройство состояло из двух индукционных датчиков вибрации, механически связанных с люльками опор и вклю­ ченных на вход потенциометрического решающего устройства

исключения взаимного влияния

плоскостей

коррекции,

усили­

теля, стрелочного прибора

для

определения

величины

 

неурав­

новешенности

и стробоскопического осветителя для

определе­

ния ее угловой

координаты

[2].

Несколько

позднее,

в

1939 г.

появились универсальные балансировочные машины, исполь­

зующие в качестве показывающего

прибора электроннолуче­

вую трубку с круговой разверткой,

радиус

которой

определял

величину вектора неуравновешенности,

а

угловая координата

неуравновешенности определялась

по

расположению

темного

пятна или выброса луча на развертке, получаемых с помощью бесконтактного датчика опорного импульса с вала ротора [3].

Одновременно с разработкой универсальных балансировоч­ ных машин создавалось переносное балансировочное оборудо­ вание, предназначенное для измерения параметров неуравно­ вешенности роторов, уравновешиваемых в собственных опорах.

Характерной

особенностью измерительного

устройства такого

оборудования

явилось

применение

для измерения угловой ко­

ординаты

вектора

неуравновешенности

стрелочного

прибора

типа

ваттметра [4]

и

компенсационной

схемы, использующей

генератор

с поворотным статором,

сигнал

которого

подавался

на

вход

нуль-органа,

регистрирующего

 

положение

статора

генератора в момент компенсации тока датчика неуравнове­ шенности током генератора [5].

Примерно в эти же годы были созданы машины для дина­ мической балансировки роторов, работающие по принципу компенсации неуравновешенных усилий вращающегося ротора,

действующих на подвижную систему станка,

механическими

или электромагнитными силами, создаваемыми

специальными

устройствами, располагаемыми на подвижной системе машины или на ее станине, однако дальнейшего развития машины этого типа не получили и в настоящее время не применяются.

Развитие балансировочной техники в конце 40-х годов характеризуется усовершенствованием уже известных кон­ струкций балансировочного оборудования и разработкой

оригинальных

конструкций

универсальных

балансировочных

машин с

неподвижными

опорами,

характерной

особенностью

которых является дорезонансный режим работы

их

механиче­

ской системы,

что позволяет

осуществить

настройку

измери­

тельного

устройства

по

величине

геометрических

размеров

балансируемого ротора.

 

 

 

 

 

 

 

Совершенствование

методов измерения

разности

фаз двух

электрических сигналов и конструкции измерительных

при­

боров привели

в настоящее время к созданию большого

числа

вариантов

измерительных

устройств

балансировочного

обору­

дования, позволяющих получить данные о неуравновешенности ротора в зависимости от его конструктивных особенностей и потребностей производства в полярной, прямоугольной или косоугольной системах координат, при этом за рубежом наи-

более широкое распространение получило оборудование, ис­ пользующее для измерения параметров вектора неуравнове­ шенности схемы с ваттметром или векторметром, представляю­ щим собой два ваттметра, установленные в общем корпусе и снабженные оптической системой для одновременной регистра­ ции поворотов их подвижных рамок с обмотками, и схемы с синхронным детектором и стрелочным прибором, подключен­ ным к его выходу. Указанные схемы по сравнению с другими имеют существенное преимущество, заключающееся в том, что они обладают хорошими фильтрующими свойствами во всем рабочем диапазоне скоростей вращения балансируемого ротора, при этом схемы с синхронным детектором обеспечивают луч­ шую фильтрацию от помех с частотой, близкой к частоте вра­ щения ротора. Несмотря на значительное разнообразие балан­

сировочной техники

точность

уравновешивания

менее

0,5—

0,1 мкм

условного

смещения

центра тяжести

ротора

с оси

вращения

обеспечивает лишь

оборудование для

балансировки

легких и средних роторов с приводом без жесткой связи с урав­

новешиваемым

ротором.

 

 

Стремление

унифицировать

измерительные

устройства ба­

лансировочного

оборудования

с различным

типом привода

вращения уравновешиваемой детали и повысить точность изме­ рения параметров неуравновешенности при непостоянстве скорости вращения привело к разработке различных схем, позволяющих получить опорное синусоидальное напряжение, необходимое для работы фазоизмерителя, при отсутствии жест­ кой связи привода и ротора. Электромеханический вариант схемы получения опорного напряжения содержал специальный генератор, приводимый во вращение синхронным двигателем (сельсин-датчиком), включенным на выход усилителя, выде­ ляющего первую гармонику сигнала бесконтактного датчика опорного импульса [6], [7], разработанные позднее электронные устройства того же назначения содержат мультивибратор, запускаемый коротким импульсом, получаемым с вала ротора, и цепи преобразования пилообразного напряжения мульти­ вибратора в прямоугольное или треугольное напряжение с по­

следующим

его

преобразованием

в

синусоидальное

[8]

или

представляют

собой перестраиваемый

генератор

синусоидаль­

ного напряжения с системой импульсно-фазовой

автоподстрой­

ки частоты [9].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Одновременно с совершенствованием универсального балан­

сировочного оборудования

в середине 50-х годов

в СССР,

ФРГ

и США

было

разработано

несколько

моделей балансировочных

машин-автоматов, привод вращения которых

имел

 

жесткую

связь

с

уравновешиваемым

ротором.

Измерение

величины

неуравновешенности ротора и передача

результатов

измерения

механизму

корректировки

в

машинах-автоматах,

как

прави­

ло, производится

по компенсационной

схеме,

для

измерения

угловой координаты вектора неуравновешенности и передачи

результатов

измерения

механизму

корректировки

применяют

как схему

с генератором

опорного

напряжения

с

поворотным

статором

(компенсационная

схема

измерения),

так

и схемы

совпадения, фиксирующие фазу получаемого с

вала

ротора

опорного

импульса

в

момент его

совпадения

с

импульсом,

получаемым

путем

усиления,

ограничения и дифференцирова­

ния сигнала датчика вибрации [10], [11].

 

 

 

Потребность промышленности

в высокоточных

машинах-

автоматах при ограниченных технических возможностях извест­ ных методов измерения неуравновешенности привела к созда­ нию в последнее десятилетие принципиально новой измеритель­ ной системы со стробоскопическим измерителем дисбаланса, которая может быть использована как в станках с автоматиче­ ским циклом измерения и корректировки неуравновешенности, так и в универсальном балансировочном оборудовании. При использовании этой системы измерение величины неуравнове­ шенности и передачу результатов измерения на позиции кор­ ректировки осуществляют по известной компенсационной схеме. Механизм измерения угловой координаты неуравновешенности системы содержит управляемый сигналом датчика вибрации стробоскопический осветитель, радиально направленный или отраженный луч света которого, синхронный с вектором дис­ баланса, регистрируют медленно вращающимся приемником — фотоэлементом. В момент освещения фотоэлемента срабатыва­ ет реле, отличающее приводы вращения фотоэлемента и детали, и после ее остановки вращением фотоэлемента или детали вос­

станавливают их относительное положение, имевшее

место

в процессе вращения, при этом угловая

координата

вектора

неуравновешенности будет совпадать с

угловым положением

фотоэлемента. Различные модели балансировочного оборудова­ ния, выпускаемого с вышеописанной измерительной системой, позволяют как при наличии жесткой связи привода с баланси­ руемой деталью, так и при отсутствии получать данные о не­ уравновешенности ротора в полярной, прямоугольной или косоугольной системах координат, обеспечивая при этом точ­ ность измерения угловой координаты неуравновешенности и установку детали в положение корректировки ±1°, при дли­ тельности цикла автоматического измерения параметров не­ уравновешенности б7 секунд [12], [13], [14].

Новой и перспективной является измерительная система для балансировочного оборудования с цифровыми показывающими приборами, в которой для определения величины и угловой координаты вектора неуравновешенности использованы цифро­ вые вольтметр и фазометр соответственно [15], [16]. Для опре­ деления величины дисбаланса ротора в этой системе применен

цифровой вольтметр с

время-импульсной схемой,

измеряю­

щей напряжение сигнала

датчика неуравновешенности,

которое

после преобразования его в постоянное поступает

на

один из

входов нуль-индикатора,

на

второй

вход которого

подается

напряжение, получаемое

путем интегрирования

серии

импуль­

сов постоянной амплитуды

и длительности,

вырабатываемых

специальным генератором. В

процессе

увеличения

напряжения

на выходе интегратора производится счет импульсов, поступаю­

щих на его вход. Счет по

команде нуль-органа

прекращается,

когда

напряжение

на выходе

интегратора

становится

равным

постоянному

напряжению,

пропорциональному

дисбалансу ро­

тора.

Определение

угловой

координаты

дисбаланса

ротора

производится

цифровым

фазометром, измеряющим

разность

фаз сигналов

датчика неуравновешенности

и датчика

опорного

импульса, получаемого с вала ротора, посредством счета числа импульсов постоянной частоты, поступающих с эталонного генератора на вход счетчика за временной интервал, пропор­ циональный измеряемой разности фаз.

Необходимо отметить, что применение цифровой системы измерения аналоговых величин, несомненно, является значи­ тельным шагом вперед в развитии балансировочной техники. Применение этой системы исключает субъективные ошибки в процессе измерения, на полтора — два порядка повышает точность измерения и позволяет сравнительно простыми сред­ ствами полностью автоматизировать процесс измерения пара­ метров неуравновешенности и осуществить передачу резуль­ татов измерения механизму корректировки при работе машины по автоматическому циклу.

К числу оригинальных разработок последнего десятилетия можно отнести созданные в СССР балансировочные машины с приводом угловых колебаний, работающие по принципу из­ мерения поступательных перемещений подвижной системы, возбуждаемых неуравновешенным ротором, совершающим кру­ тильные колебания относительно оси вращения [17], [18]. Вы­ полненные конструкции балансировочного оборудования этого типа при автоматическом цикле измерения и корректировки неуравновешенности осуществляют уравновешивание детали весом до 3—5 кг за 1,5—2,0 минуты при величине остаточной неуравновешенности порядка 0,5 мкм условного смещения цен­ тра тяжести.

Перспективной,

на наш взгляд, является

разработанная

также в СССР

конструкция устройства

для

статического

уравновешивания

дискообразных деталей

и узлов в сборе,

содержащего аэродинамические опоры, на которые своими цапфами или посредством оправки устанавливается баланси­ руемая деталь, и измерительную систему, осуществляющую контроль величины неуравновешенного момента детали, вклю­ чающую датчик угла, датчик момента и усилитель, включенные по компенсационной схеме [19]. Использование аэродинамиче­ ских опор в подобных устройствах вследствие очень малого

9 Зак . 600

129

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ