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

Величина уравновешивающих грузов определяется пропорционально размаху колебаний резонансных индикаторов на основании пред­

варительного тарирования.

На фиг. 118 показан внешний вид станка. Станок представляет

собой сварную из сортового железа станину, на которой устанавли­

ваются на четырех плоских пружинах две подшипниковые опоры,

связанные между собою планкой 2. Привод осуществляется беско­

нечным ремнем непосредственно по циллиндрической части детали.

На каждой из опор устанавливаются резонансные индикаторы 1.

Перенос упора из одной плоскости в другую осуществляется руко­

яткой 3. Для определения положения уравновешивающих грузов служат шкала 4 и стробоскопическая лампа 5.

Как видно, применяя простые устройства и используя резонанс­ но-стробоскопический способ определения величины и положения

уравновешивающих грузов, можно производить динамическую балан­

сировку деталей с достаточной производительностью и точностью, обеспечивающей спокойную работу современных быстроходных машин.

38. Балансировка гибких роторов

Выше рассматривался вопрос динамической балансировки дета­ лей, при которой на основе правил сложения и разложения сил предполагалось, что любое количество неуравновешенных центро­

бежных сил может быть сведено к двум эквивалентным силам

и поэтому достаточно произвести корректирование неуравновешенной массы в двух, обычно торцовых, плоскостях детали.

Это справедливо, если допустить, что балансируемая деталь

является жестким, недеформирующимся телом. Такое допущение

в большинстве случаев себя вполне оправдывает.

Однако нередко имеют место случаи, когда пренебречь упругими деформациями вращающихся деталей не представляется возможным.

На одном из ленинградских моторостроительных заводов стати­ чески уравновешенный коленчатый вал при проверке показывал

значительную динамическую неуравновешенность (явление законо­ мерное). После тщательной динамической балансировки тот же вал показывал значительную статическую неуравновешенность, а работа

двигателя сопровождалась большой вибрацией. Это последнее явле­

ние не согласовывалось с имеющимися представлениями о динами­

ческой балансировке.

Форма вала показана на фиг. 119. Это шестиколенный вал с рас­ положенными под углом 120° коленами (без противовесов), уста­

навливаемый в картере двигателя на семи коренных шейках. В сумме

вочного станка и приводился во вращение со скоростью 400 об/мин.

При вращении вала каждое из колен создавало довольно значитель­

ную (принимая во внимание большую массу колен) центробежную

189

создающий дополнительное смещение центра тяжести. Это смещение

компенсировалось путем соответствующего корректирования массы шеек колен. В статическом состоянии вал выпрямлялся, и корректи­ рование его массы, вызванное упругим прогибом вала при его вра­ щении, оказывалось излишним.

Недоразумение было устранено путем балансировки валов на стан­

ках рамного типа с установкой в середине вала третьего подшип­ ника, препятствующего образованию упругого прогиба.

На другом заводе столкнулись с невозможностью производить

динамическую балансировку регистровых валов бумагоделательных

машин. Пустотелые валы диаметром 250 мм и длиною 5 м обнару­

живали столь значительную неуравновешенность, что попытки динамической балансировки этих валов неизбежно заканчивались

поломкой станка, а корректирование неуравновешенной массы на

торцах вала не давало никаких результатов.

Были также обнаружены явления упругого прогиба валов при

исследовании вибрации энергетических агрегатов (см. фиг. 73 и 74,

п. 26). В связи с этим было произведено более глубокое исследование

данного вопроса с целью изыскания способов динамического урав­

новешивания гибких валов, обеспечивающих нормальные условия работы.

Упрощая задачу, рассмотрим деформацию вращающегося в двух подшипниках вала с насаженным на него в средней части диском.

Обозначим смещение его центра тяжести О относительно оси вра­

щения через р (фиг. 120).

При вращении диска с постоянной угловой скоростью ш неурав­ новешенная центробежная сила С вызовет прогиб вала, и он будет вращаться в изогнутом состоянии (фиг. 120, б). Величина упругого

прогиба х может быть определена из условия равенства неуравно-

190

вешенной центробежной силы С и противодействующей ей силы упру­

также собственную частоту поперечных колебаний вала (8), то отсюда

191

при которой производилось

(о изменяется и х в правой

части уравнения, значение же г в левой части остается неизменным.

Следовательно, при увеличении <о уравновешивающие силы Су

могут оказаться недостаточными, а в условиях скорости вращения свыше критической силы Су оказываются излишними, так как про­

гиб вала получает противоположное направление.

В случае, когда скорость вращения вала соответствует скорости,

при которой производилось его динамическое уравновешивание,

192

Записав равенство

Лх, = х2

и подставив в него значения и х2 из формул (72) и (73), определяем для данного случая значение коэффициента К

К = 0,025.

Отсюда видно, что при такой установке уравновешивающих гру­

зов стрела возможного упругого прогиба ротора уменьшается при­ мерно в сорок раз, и во столько же раз уменьшается величина могу-

Фиг. 123. Устройство для динамической балансировки гибких валов.

щих возникнуть вследствие таких прогибов неуравновешенных цент­

робежных сил. Очевидно, подобное уменьшение практически устра­

няет вредное влияние упругого прогиба гибких роторов, делая их

неуравновешенной массы, производится не только в двух, обыкно­

венно крайних плоскостях детали, но также и в ее средней части;

2) определение положения и величины уравновешивающих гру­

зов, располагающихся в средней части, должно производиться при

скорости вращения, приближающейся к рабочей, в жестких подшип­

никах и на основании измерения величины и направления упругого

прогиба ротора.

Этот способ был применен для балансировки регистровых валов

бумагоделательных машин.

Установка для динамической балансировки валов показана на

194

Для определения величины и положения груза, устраняющего упругий прогиб, применялся стробоскопический индикатор.?, принцип устройства которого показан на фиг. 124. Этот прибор, устанавли­

ваемый в середине длины вала, имеет рычажный индикатор 5 с соот­ ношением плеч рычага 1 : 6. На одном конце рычага имеется ролик,

соприкасающийся непосредственно с цилиндрической поверхностью вала под влиянием натяжения пружины 6, а на другом конце кон­

такт, назначаемый для включения стробоскопической газосветной

лампы 7 при замыкании контакта рукоятки 4.

Фиг. 124. Определение величины и направления упругого прогиба.

Вследствие боя вращающего вала происходит колебание инди­ катора на некоторый угол а, который может быть определен по шкале на корпусе прибора 3. Поворачивающаяся с некоторым трением ру­ коятка 4 устанавливается в такое положение, что при крайнем откло­

нении индикатора происходит замыкание контактов и вспышка газо­

светной лампы. Очевидно, что в этих условиях вспышки происходят

на левом горизонтальном радиусе, как показано стрелкой. Деталь

вращают вновь, и если уравновешивающий груз недостаточен, то его

увеличивают, если же велик, что видно по перемещению ориентира

в диаметрально противоположном направлении, то уменьшают.

ОГЛАВЛЕНИЕ

198