книги из ГПНТБ / Колесник Н.В. Устранение вибрации машин

На фиг. Ill показано использование этого способа применительно

к станку с цилиндрическими качающимися опорами. Уравновеши­

ваемая деталь 6 устанавливается на двух качающихся опорах 8.

После закрепления опор деталь приводится во вращение от электро­

мотора 7 с помощью передвижной муфты 4, имеющей на своем конце

квадратный палец, входящий в соответствующее отверстие повод­

ковой муфты 3, надетой в горячем состоянии на вал 2 детали.

На цилиндрической части детали наносятся цифры, как это показано

на фигуре. Вместо цифр на торце вала можно нанести радиальный

ориентир.

Вспышки лампы происходят в момент соприкосновения крон­ штейна качающейся опоры 8 с наконечником измерительного стержня индикатора 1. Индикатор 1 имеет следующее специальное устройство.

Измерительный штифт индикатора просверливается вдоль оси и через полученное отверстие пропускается проводник, соединяю­

щийся с изолированным наконечником; вместо возвратной пружины устанавливается плоская пружина, создающая некоторое трение

при перемещении измерительного штифта.

Таким образом, при нарастании резонансного колебания опоры

измерительный штифт индикатора при каждом соприкосновении

с кронштейном отодвигается на некоторую величину до тех пор, пока резонансное колебание опоры не достигнет своего максимума.

180

По положению стрелки индикатора можно судить о размахе резо­

нансного колебания, что служит показателем для определения вели­

чины уравновешивающего груза, а по положению детали во время стробоскопического эффекта определяется место его установки.

Определение места установки уравновешивающего груза произ­

водится следующим образом. В начале выбега детали, когда частота

вращения превышает частоту собственных колебаний опор, сдвиг

фазы вынужденных колебаний близок к 180°. Далее, по мере при­

ближения частоты вращения к частоте собственных колебаний, вели-

Фиг. 112. Схема включения лампы.

чина угла сдвига фазы уменьшается, и при резонансе, когда проис­ ходит последняя вспышка лампы, сдвиг фазы составляет 90°. Следо­ вательно, нанесенные на цилиндрической части детали цифры во время

стробоскопического эффекта перемещаются, и их последнее положе­

ние будет соответствовать наличию сдвига фазы 90°. Поэтому, повер­

нув деталь (после ее остановки) в положение, соответствующее стро­ боскопическому эффекту в его заключительной части, определяют

время на определение величины и места положения уравновешиваю­ щего груза при динамической балансировке примерно в три—четыре

раза. Это относится не только к станку с цилиндрическими качаю­

щимися опорами, но в равной степени и ко всем станкам для дина­ мической балансировки, в которых используется принцип механи­

ческих резонансных колебаний и отсутствует устройство для опре­

деления положения уравновешивающих грузов.

Точность динамической балансировки определяется величиной

остаточного смещения центра тяжести детали р0. В станках, рабо­

тающих по принципу использования механических резонансных

колебаний, она зависит от величины сил сопротивления в колеблю­ щихся опорах.

181

а следовательно, амплитуда резонансных колебаний Ар опреде­ ляется:

182

Отсюда видно, что чувствительность резонансного станка обратно

пропорциональна величине сопротивления. Поэтому в станках резо­

нансного типа следует стремиться к возможному уменьшению сил сопротивления в колеблющихся опорах.

Главными силами сопротивления в пружинных опорах являются силы внутреннего трения в материале пружины, которые зависят от физических свойств материала, пропорциональны массе пружины

и ее нагрузке.

Фиг. 114. Способ снижения сил сопротивления при постоянной скорости вращения.

Поскольку масса пружины и ее нагрузка зависят от веса баланси­ руемой детали, то повышение чувствительности станков резонанс­

ного типа следует искать путем иных конструктивных решений.

Из формулы (61) видно, что величина 7 оказывает значительное

влияние на амплитуду колебания опор станка только в условиях,

близких к резонансу. При других соотношениях частот вращения

и собственных колебаний влияние величины 7 оказывается весьма

малым. Например, в условиях, когда — =3, амплитуда колебания

«о

опоры делается практически равной величине смещения центра

тяжести р вне зависимости от величины 7.

Исходя из этого, рассмотрим схему станка, основанного также,

на принципе использования механических резонансных колебаний

в несколько раз меньше частоты вращения, при которой производится уравновешивание детали. Поэтому сопротивление колебанию опоры,

несмотря на наличие трения качения, практически не оказывает

влияния на чувствительность станка. На поперечине установлен индикатор И, представляющий собой плоскую пружину с неболь­

шой массой на конце. Частота собственных колебаний индикатора nQ

равна частоте вращения, при которой производится балансировка.

183

Первоначальный разгон детали производится до скорости вра­

и практически не несет никакой нагрузки, то величина 7 при соот­

аследовательно, высокую точность уравновешивания.

Определение положения неуравновешенной массы при таком

простом устройстве может быть произведено с помощью индикатора

фазы Ф, который также представляет собой плоскую пружину с не­

большой массой на конце, имеющей частоту собственных колеба­ ний пОф. Определение фазы производится при совпадении частоты вращения детали с частотой собственных колебаний индикатора

фазы. На расстоянии 3 (0,5—0,8 мм) от индикатора фазы устанавли­ вается контакт, включающий стробоскопическую лампу Л. При такой установке контакта, как видно из формулы (33), сдвиг фазы

во время стробоскопического эффекта.

Таким образом, применяя весьма простые устройства, можно производить динамическую балансировку деталей с высокой точ­

ностью и достаточной производительностью.

Выше рассматривались устройства для динамической баланси­ ровки деталей во время выбега при понижающейся скорости их вра­ щения. Применение этого способа оправдывает себя в том случае,

если детали обладают достаточным маховым моментом и имеют отно­

сительно малое сопротивление вращению. В противном случае пони­ жение скорости вращения детали может происходить настолько

быстро, что резонансное колебание не успевает развиться в полной

мере, что отрицательно сказывается на чувствительности станка

и точности ■балансировки.

Для балансировки таких деталей применяют способ уравнове­ шивания при постоянной скорости вращения детали.

Наиболее простое применение такого способа показано на фиг. 115.

Деталь 1 устанавливается в ■ корпусах подшипников 7, поставлен­

ных на резиновые прокладки 8 с таким расчетом, чтобы частота соб­

ственных колебаний корпусов, нагруженных весом детали, была

ниже частоты вращения, при которой производится балансировка.

184

На свободный конец вала детали надевается предварительно стати­ чески уравновешенный шкив 6, с помощью которого деталь приво­ дится во вращение от электромотора Э. На корпусах подшипников закрепляются две планки 4, на которых устанавливаются вибро­

метры 5. С противоположной стороны от привода на торце вала

детали наносится ориентир 2, который освещается стробоскопиче­

ской лампой 9. Стробоскопическое положение ориентира отмечается

чертой 3 на корпусе подшипника.

Балансировка производится следующим образом.

Фиг. 115. Балансировка.

Виброметр, установленный со стороны детали, где производится

корректирование неуравновешенной массы, настраивается в резо­ нанс и определяется размах.колебания опоры. Затем устанавливается

контакт для определения фазы. Газосветной лампой освещают ориен­

тир и отмечают его стробоскопическое положение на корпусе под­

шивающий груз Gy, пропорциональный размаху колебаний. Угол

сдвига фазы прибора указывается на паспорте прибора.

Если результат уравновешивания оказался недостаточным, то операцию повторяют. Таким же способом производят уравнове­

шивание второй стороны детали и, если оказывается необходимым,

то поправляют первую.

Недостаток описанного устройства заключается в том, что рези­ новые прокладки со временем теряют свои упругие свойства, вслед­ ствие чего показания прибора не являются достаточно стабильными

в отношении величины и положения уравновешивающего груза.

При необходимости динамической балансировки деталей различных

размеров настройка такого стенда оказывается также недостаточно

удобной.

Для динамического уравновешивания в условиях мелкосерий­ ного производства различных по весу и форме деталей можно реко-

185

чение этих ориентиров состоит в том, чтобы внести поправку на угол сдвига фазы с тем, чтобы корректирование неуравновешенной массы

определения положения неуравновешенности по отношению двух сторон детали.

В станке данной конструкции не исключается влияние неуравно­

вешенности одной стороны детали на другую. Поэтому, после того

как произведено уравновешивание двух сторон, приходится произ­

водить повторные балансировки, что увеличивает время на уравно­

вешивание.

Использование принципа механических резонансных колебаний и стробоскопического эффекта для динамической балансировки дета­ лей может найти применение и в условиях крупносерийного произ­ водства. Станок, построенный по принципу рамной конструкции

и стробоскопических резонансных индикаторов, позволяет опреде­

лять положение и величину уравновешивающих грузов всего за один пуск, с исключением взаимного влияния сторон.

Схема такого станка показана на фиг. 117. Индикаторы 1 уста­ новлены на раме, качающейся в условиях зарезонансных колебаний

вокруг опоры 4, которая поочередно переносится из плоскости кор­ ректирования А в плоскость В. Детали 3 сообщается некоторая посто­

янная угловая скорость вращения, совпадающая с частотой собствен­

ных колебаний индикаторов. Определение положения неуравнове­ шенной массы производится с помощью стробоскопической лампы 2.

186

Фиг. 118. Станок для серийного производства.

188