3.12 Моментная неуравновешенность ротора

Схема ротора с моментной неуравновешенностью представлена на рис. 3.9. В том случае, если D₁ = - D₂, ротор статически уравновешен, однако дисбалансы, располагаясь на плече L, создадут момент M = D L, который будет воздействовать на опоры, вызывая в них реакции R_A и R_B. Такая неуравновешенность возникает, например, если отверстие в детали просверлено под углом к оси вращения.

Моментной называется неуравновешенность, возникающая оттого, что главная центральная ось инерции пересекает ось вращения в центре масс.

Для моментного уравновешивания необходимо добавить две корректирующие масс, такие, чтобы они создали момент дисбаланса M_m = - M. Геометрическая сумма моментов дисбалансов должна быть равна нулю.

Моментное уравновешивание производится на специальных станках. Такому уравновешиванию подвергаются детали большой протяженности вдоль оси. Для деталей типа зубчатых колес, шкивов, маховиков, автомобильных колес достаточно ограничиться статическим уравновешиванием.

3.13 Полное уравновешивание ротора с известным расположением масс

Статическое и моментное уравновешивание называют полным (динамическим уравновешиванием). Рассмотрим его на примере коленчатого вала двигателя (рис. 3.10).

Уравновешивание будем производить в такой последовательности: сначала моментное, а затем статическое.

Запишем условие моментной уравновешенности:

M₁ + M₂ + M₃ + M_M = 0 (3.7)

Здесь

M₁ = D₁ L₁ = m₁ e₁ L₁ M₂ = D₂ L₂ = m₂ e₂ L₂

M₃ = D₃ L₃ = m₃ e₃ L₃

Направление векторов моментов примем совпадающим с направлением векторов дисбалансов. Из уравнения (3.7) предстоит определить М_М. Решение уравнения получим построением многоугольника моментов (рис. 3.10б).

M_M = D_M L_M = m_M e_M L_M

Отсюда, задавшись L_M и e_M находим m_M. Корректирующую массу m_M следует расположить в плоскости II – II на расстоянии e_M от оси вращения в направлении, указанном вектором М_М на многоугольнике моментов.

Условие статической уравновешенности:

D₁ + D₂ +D₃ + D_M + D_c = 0

Построим в масштабе k_D многоугольник дисбалансов, из которого найдем величину и направление D_c D_c = m_c e_c. Корректирующую массу m_c следует расположить в плоскости I – I на расстоянии e_c от оси вращения в направлении, указанном для D_c на многоугольнике дисбалансов.

С помощью двух масс произведено полное уравновешивание ротора.

3.14 Балансировка на машинах

Уравновешивание на стадии проектирования не дает гарантии, что изготовленная деталь будет уравновешена. Ошибки возможны при изготовлении. Для их исправления все ответственные детали подвергаются балансировке на машинах. Конструкции машин весьма разнообразны, рассмотрим простейшую (рис. 3.11). Ротор запускается через фрикционную передачу в зарезонансный режим, а затем двигатель отключается. При прохождении резонанса возникают колебания рамы, которые регистрируются измерительным прибором И. Плоскость II – II проходит через ось качания С. Благодаря этому сила инерции в плоскости II – II уравновешивается реакцией R_C. Сила инерции в плоскости I – I вызывает колебания рамы. Используя корректирующие грузы, добиваются уравновешивания сил инерции в плоскости I – I, а затем ротор переворачивается так, чтобы плоскость I – I прошла через точку С и добиваются уравновешивания в плоскости II – II. Процесс уравновешивания является трудоемким, так как требует многократных запусков ротора.