Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ремонт автомобилей. Практикум
.pdf
10 Лабораторная работа №9. Исследование процесса
балансировки деталей и узлов на специальном станке модели
КИ-4274
Цель лабораторной работы: исследование процесса балансировки деталей
на балансировочном станке.
Задачи лабораторной работы:
ознакомление студентов с теоретическими вопросами
неуравновешенности (дисбаланса);
изучение оборудования и приспособлений, применяемых при
балансировке деталей и узлов в условиях ремонтного производства;
узлов.
практическое ознакомление с динамической балансировкой и
технических условиях (ТУ) на балансировку коленчатого вала;
подбор сверла и расчет глубины сверления для удаления дисбалансной
массы.
Применяемое оборудование, приспособления и инструмент
1. Станок модели КИ-4274 для динамической балансировки деталей и
2. Коленчатый вал с маховиком и сцеплением в сборе.
3. Штангенциркуль типа ШЦ-1 с пределами измерений от 0 до125 мм.
4. Набор сверл для удаления дисбалансной массы.
5. Свинец для дополнительного груза при определении дисбаланса.
6. Настольный сверлильный станок модели НС-12.
Указания по технике безопасности
При работе необходимо соблюдать все правила техники безопасности,
установленные для работ на металлорежущих станках.
Вся работа выполняется под руководством учебного мастера (лаборанта).
91
Не допускается работа на станке без кожуха, ограждения и колпака.
Не допускается вращение шпинделя при снятой с балансируемого ротора
приводной муфты.
Торможение рукой за маховик в целях остановки шпинделя с ротором
запрещается.
Теоретическая часть
Надежность и долговечность автомобиля в значительной мере зависят от
величины вибрации быстровращающихся деталей (коленчатых валов, маховиков,
шкивов дисков сцепления, карданных валов, колес) вследствие их неурав-
новешенности. Вибрации быстровращающихся деталей создают дополнительные
нагрузки как на эти детали, так и на подшипники. Неуравновешенность деталей
может вызываться рядом причин:
неточностью в размерах детали, особенно в размерах необработанных
поверхностей;
неравномерной плотностью материала;
погрешностями сборки, выражающимися в неточности посадки
вращающихся деталей на вал, перекосы, смещение;
конструктивных особенностей деталей и пр.
Устранение неуравновешенности деталей может производиться при
механической обработке или при сборке с помощью балансировки. Балансировка
подсобранных узлов, например, коленчатых валов в сборе с маховиком, произво-
дится в процессе сборки. Известны три вида неуравновешенности: статическая,
динамическая и смешанная. Статическую неуравновешенность устраняют
статической балансировкой, а остальные два вида - динамической балансировкой.
Статической балансировкой устраняют неуравновешенность, вызываемую
несовпадением центра тяжести с осью вращения детали. При смещении центра
тяжести детали от оси ее вращения возникает неуравновешенная центробежная
сила, вызывающая вибрацию.
На рисунке 17 представлена схема статического уравновешивания для
92
деталей, имеющих небольшую длину и относительно большой диаметр: шкивы,
маховики диски сцепления и др.
Рисунок 17 – Схема статического уравновешивания деталей
За меру статической неуравновешенности или статического дисбаланса
вращающегося звена принимают величину статического момента
неуравновешенных масс звена относительно оси вращения, кг м
где m- масса звена, кг;
rS - смещение центра массы от оси вращения, м
Так как масса m пропорциональна G, то часто статический дисбаланс
выражается следующим образом, Нм
где G - вес вращающегося звена в ньютонах, (сН);
Статическую неуравновешенность определяют статическим испытанием. С
этой целью деталь устанавливают на два горизонтальных ножа (бруска).
Если центр масс расположен на оси детали, то деталь будет находиться в
равновесии при любом положении, в противном случае она покатится и будет
93
двигаться, пока не займет положение устойчивого равновесия, при котором центр
масс имеет наинизшее расположение.
Для статического уравновешивания в направлении, противоположном центру
масс, устанавливают добавочную массу m
(противовес) на расстоянии
п
от оси
вращения.
Если будет выполнено условие
то сила инерции противовеса FИП окажется равной и противоположной силе
инерции FИ неуравновешенного звена.
Результирующая сила инерции при этом условии будет равна нулю.
Другим способом уравновешивания является не установка противовеса, а
удаление (например, высверливанием, фрезерованием, шабрением и т.д.) массы mп.
Центр удаляемой массы и центр масс детали располагается в этом случае по одну
сторону от оси вращения.
Если детали имеют большую длину по сравнению с диаметром, то статическая
балансировка производится по схеме показанной на рисунке 18.
Рисунок 18 – Схема статического уравновешивания детали, имеющей
большую длину
94
В случае невозможности поместить массу mп точно на линии, проходящей
через центр масс S, устанавливают два противовеса, каждый массой
(рисунок
18б). Для того, чтобы не нарушалась динамическая уравновешенность детали, обе
массы
располагают на равном расстоянии l от центра масс S.
Чаще всего приходится отказываться от условий равенства масс обоих
противовесов (например в случае статической балансировки коленчатого вала в
сборе). В этом случае статическую балансировку производят (соблюдая динамическую балансировку) при помощи двух противовесов, расположенных в двух
произвольных, заранее выбранных плоскостях I и II. Эти плоскости обычно
называют плоскостями коррекции (рисунок 18в).
После устранения статической неуравновешенности и приведения центра масс
S к оси вращения, деталь может оставаться неуравновешенной динамически. При
этом статические моменты от двух равных неуравновешенных масс m равны по
величине и направлены в противоположные стороны (рисунок 19).
Рисунок 19 – Схема динамической неуравновешенности
Мерой динамической неуравновешенности или динамического дисбаланса
вращающегося звена служит величина, кг м
где li - расстояние между центрами масс.
2
95
Таким образом, динамическая балансировка заключается в создании
дополнительной пары сил при помощи уравновешивающих грузов.
Из сказанного следует, что в таких деталях, как шкивы, маховики, диски
сцепления и др., не может быть большого плеча пары сил, поэтому их динамическая
неуравновешенность много меньше статической. Однако, из-за большого диаметра,
статическая неуравновешенность этих деталей большая, почему они и подвергаются
статической балансировке. Наоборот, для коленчатых и карданных валов большее
значение имеет динамическая неуравновешенность.
Динамическая неуравновешенность включает статическую
неуравновешенность, но не наоборот.
На практике наиболее часто встречается смешанная неуравновешенность, т.е.
имеет место статический момент от неуравновешенной массы и статический момент
центробежных сил. Распределение масс вращающего звена, устраняющее влияние
указанных сил инерции на опоры, называется полным уравновешиванием (иногда -
динамическим) и которое осуществляется на специальных автоматических
балансировочных станках.
Покажем, что полное уравновешивание можно выполнить установкой
противовесов в двух произвольно выбранных плоскостях I и II (плоскостях
коррекции) (рисунок 20). При проектировании машин плоскости коррекции
предусмотрены в конструкции деталей и узлов.
Итак, при равномерном вращении звена с угловой скоростью ω элементарной
массе mi соответствует элементарная сила инерции
где
- радиус-вектор элементарной массы mi.
96
Рисунок 20 – Схема процесса полного уравновешивания
Заменив силу
двумя параллельными составляющими в плоскостях
коррекции I и II
и просуммируем эти составляющие, каждые в своей плоскости. Тогда
получим, что все элементарные силы инерции звена свелись к двум силам
расположенным в плоскостях коррекции под углами
I
и II к оси y. Эти силы
отличаются между собой как по величине, так и по направлению. Иногда говорят,
что они образуют неуравновешенный крест.
Силы
и
могут быть представлены как силы инерции масс тI и
97
II
т
,находящихся на расстояниях rI и r
II
от оси вращения
В задачах уравновешивания вращающихся звеньев вместо центробежной силы
инерции чаще рассматривают дисбаланс ∆, т.е. вектор, равный произведению
центробежной силы инерции на величину, обратную квадрату угловой скорости
звена. Тогда за меру полной неуравновешенности можно принять величины
статических дисбалансов в плоскостях коррекции, Н м
2
Практически полное уравновешивание может быть выполнено путем
установки в плоскостях коррекции двух противовесов. Величины и расположение
этих противовесов должны быть выбраны так, чтобы их силы инерции
уравновешивали силы и
Массы противовесов
, т.е. были им равны и противоположно направлены.
выбираются из условий
а углы их расположения находятся по соотношениям:
Установку противовесов можно заменить удалением масс,
тогда
. (68)
Углы I и
II
, а также величины дисбалансов
в плоскостях коррекции
находятся экспериментальным путем на балансировочных станках.
Для некоторых вращающихся звеньев, например, для коленчатых валов
двигателей, можно определить противовесы на стадии проектирования расчетным
путем из обычных условий равновесия сил, так как величины и расположение
98
неуравновешенных масс находятся непосредственно по чертежу.
Наименования параметров
Величины параметров
Масса балансируемого ротора, кг
20-100
Наибольшее расстояние между серединами опор, мм
1000
Наименьшее расстояние между серединами опор, мм
260
Наибольший допустимый диаметр ротора, мм
800
Частота вращения при балансировке, с
-1
12
Порог чувствительности по дисбалансу, мм
50
Порог чувствительности по углу дисбаланса, град
5
Мощность главного приводного электродвигателя АО 2-32-4, кВт
3
Габариты станка, мм:
- длина
2680
- ширина
730
- высота
1200
Масса станка, кг
1100
Описание оборудования рабочего места
Для выполнения работы применяется балансировочный станок модели КИ-
4274.
Станок предназначен для динамической балансировки коленчатых валов
автотракторных двигателей, именуемых в дальнейшем - ротор. Основные параметры
станка представлены в таблице 22.
Таблица 22 - Основные параметры станка КИ-4274
Плоскости коррекции в пределах длины балансируемого ротора могут быть
выбраны в наиболее удобной его части, причем взаимное влияние плоскостей
коррекции отсутствует. Количество корректирующей массы определяется по
показанию стрелочного индикатора. Угол коррекции определяется
стробоскопическим индикатором угла дисбаланса.
На станке производится балансировка коленчатых валов как отдельно, так и в
сборе с маховиком и сцеплением путем определения места дисбаланса и выборки
99
дисбалансной массы в определенных местах маховика или противовесах
балансируемого вала. Принципиальная схема балансировочного станка КИ-4274
показан на рисунке 21.
1 – приводной блок; 2, 5 – лимбы; 3 – стробоскоп; 4 – измерительное
устройство; 6 – карданный шарнир; 7, 11 – подвижные опоры; 8, 12 – пружинные
стойки; 9, 13 - датчики; 10 – балансируемый вал; 15 – дрель; 16, 17 – точки
удаления массы дисбаланса.
Рисунок 21 – Принципиальная схема балансировочного станка КИ-4274
Конструктивно машина изготовлена из двух основных узлов: механической
части и измерительного устройства с датчиками и стробоскопом.
Составными частями машины является также электрооборудование с
электроприводом и устройство для автоматической подачи смазки к вкладышам
опор, в которые устанавливается шейками балансируемая деталь.
Измерительный прибор, стробоскопический осветитель, органы управления и
настройки измерительного устройства, смонтированы на щитке, укрепленном на
лицевой стороне шпиндельной бабки.
Вращение коленчатого вала 10 (в сборе с маховиком и сцеплением)
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]