Статическая балансировка.

Статическая балансировка, при которой определяется и уменьшается статическая неуравновешенность, то есть главный вектор дисбалансов, проводится, как правило, в одной плоскости, называемой плоскостью коррекции, и осуществляемой следующим образом.

Рис.

Статическая балансировка.

Ротор 1. установлен на ножи 2.Ротор повернётся до положения центра тяжести внизу (тяжёлое место). Таким образом, будет определено угловое положение вектора дисбаланса Д _ст. в плоскости, перпендикулярной оси.

ΔĜ – дополнительный грузик по массе до уравновешивания.

ΔĜ ·R = Ĝ·е_ст.

Величина дисбаланса Д_ст. будет равна произведению массы уравновешивающего грузика массой m на расстоянии его до оси.

Затем взвешивают грузик и устанавливают на его место балансировочный грузик, либо удаляют металл с тяжелого места.

Метод прост, но имеет недостатки. Он не обеспечивает достаточной точности, так как цапфы или валы не являются абсолютно жесткими и их контакт происходит по некоторой поверхности. В результате между ними возникает трение, препятствующее ротору занять однозначное положение устойчивого равновесия.

Рис.

Величина ℓ для закалённых сталей составляет 0,01-0,03 мм. При массе ротора 100 кг и среднем значением ℓ = 0,02 мм. Остаточный дисбаланс составит 2000 г.мм. Это слишком много для быстро вращающихся роторов.

Кроме того, уравновешивание происходит в одной плоскости.

Рис.

Для уменьшения величины остаточного дисбаланса может быть использован метод обхода контрольным грузиком. Метод заключается в следующем.

Окружность ротора делят на 8-12 частей и в отмеченных точках добавляют минимальный грузик, приводящий к повороту ротора, Там, где потребуется минимальная масса грузика, будет тяжелое место. Для уменьшения дисбаланса ротора необходимо добавить грузик в противоположное «лёгкое» место массой, равной половине разности тяжелого и лёгкого грузиков.

Статическую балансировку обычно применяют как предварительную для дисков перед динамической балансировкой.

Динамическая балансировка.

Динамическая балансировка в отличие от статической ведется в двух (или более) плоскостях коррекции при постоянной частоте вращения ротора. Это позволяет определить и уменьшить динамическую неуравновешенность, т.е. статическую и моментную одновременно. Динамическую балансировку необходимо проводить с учётом динамических свойств ротора.

Всякий ротор обладает некоторой податливостью в поперечном направлении, что в совокупности с массой определяет критические частоты вращения.

В зависимости от соотношения между критическими частотами и частотой вращения ротора в эксплуатационном режиме различают жесткие и гибкие роторы.

Жесткими считают роторы, эксплуатационные частоты которых n_э ниже первой критической частоты n_кр1: n_э < n_кр. Что касается количественного соотношения указанных частот, то оно индивидуально и зависит от конструкции ротора, требуемой точности балансировки, демпфирования и других переменных факторов. При определённых сочетаниях этих факторов ротор может оказаться в докритической области, упругая линия его вала получит прогиб и тем больший, чем больше неуравновешенность ротора.

В частности к жестким часто относят роторы, у которых n_э ≤ 0,2n_кр1.

Жесткими в соответствии с ГОСТ 22061-76 называют роторы, у которых после балансировки на частоте вращения n_б < n_кр1 в двух плоскостях коррекции дисбаланс на более высоких частотах (до n_э включительно) не превышает допустимых значений. К категории жестких относят также роторы, у которых индуктированный дисбаланс, вызванный прогибом ротора (соответственно увеличением эксцентриситета), не превышает допустимого значения.

Жесткие роторы.

Динамическую балансировку жесткого ротора достаточно проводить в двух плоскостях коррекции, как твердого тела, основываясь на теоремах теоретической механики.

Предположим, что выбранные плоскости коррекции 1 и 2 совпадают с серединами опор А и В ( см Рис.) . Тогда вся задача балансировки сводится к тому, чтобы в плоскостях 1 и 2 приложить векторы, равные и противоположно направленные векторам Д₁ и Д₂ .

Практически балансировка будет состоять из двух операций: измерения дисбаланса, а затем устранения его с заданной точностью путем корректировки масс, т. е. добавлением материала к ротору (в двух плоскостях) или удалением способами, указанными ранее. В реальных межопорных роторах плоскости коррекции не совпадают с опорами, а принадлежат элементам тела ротора. Соответственно в этих плоскостях и корректирующие массы будут другие. Корректировка чаше всего ведется добавлением масс балансировочными винтами, и поэтому в двух плоскостях коррекции заранее предусматриваются резьбовые гнёзда.

Роторы ДЛА балансируют в основном на зарезонансных станках на частоте вращения выше собственной частоты колебаний системы, состоящей из ротора и паразитной массы (подвижной рамы, технологических подшипников и т. д.)

Упрощённая схема станка приведена на Рис.

.) ебаний системы, состоящей из ротора и паразитной массы (подвижной рамы, технологических подшипников и т. ра. 000000000000000

Ротор 1 устанавливается на подвижных опорах А и В, колеблющихся в горизонтальной плоскости, и приводится во вращение (с частотой 10 -16 с^-1 ) ременным приводом 2. Колебания опор под действием неуравновешенности преобразуются магнитоэлектрическим преобразователем 3 (на схеме условно повёрнуты) в электрические сигналы, подаваемые на вход блока настройки 4.

В блоке настройки производится исключение взаимного влияния плоскостей и установление масштаба дисбаланса. С выхода блока настройки сигнал дисбаланса поступает на частотно- избирательный усилитель 5, который настраивается на частоту вращения ротора. Отфильтрованный и усиленный сигнал далее подаётся на индикатор дисбаланса - стрелочный прибор 6.

Прибор может показывать величину дисбаланса в электрических величинах (например, миллиамперах) или непосредственно в грам-миллиметрах.

Определение тяжёлого места или иначе углового положения вектора дисбаланса в плоскости, перпендикулярной оси ротора, производится визуально, с помощью стробоскопа. В качестве стробоскопа служит неоновая лампа 7, которая вспыхивает один раз в то мгновение, когда тяжелое место пересекает горизонтальную плоскость расположения преобразователя и максимальная амплитуда преобразуется в электрический сигнал. При вспышках лампа освещает определённый участок ротора и закрепленный на нем диск 8 с делениями и цифрами (или метку, нанесённую непосредственно на роторе).

Благодаря синхронности вспышек и высокой частоте вращения создаётся стробоскопический эффект - наблюдателю ротор и диск кажутся остановившимися, а цифра или метка – стоящей на месте (это положение можно зафиксировать визиром). Зная, что момент вспышки совпадает с моментом прохождения тяжёлого места через плоскость преобразователя, угол дисбаланса можно легко определит. Для этого станок останавливают и ротор поворачивают так, чтобы цифра (метка) заняла положение, в котором её наблюдали при работе станка. Тогда тяжёлое место будет находиться в плоскости расположения преобразователей.

Процесс балансировки обычно ведется раздельно по левой опоре А, затем правой В и включает следующие этапы.

Сначала по индикатору определяется величина дисбаланса, затем угол дисбаланса, затем угол дисбаланса, и, наконец, производится корректировка масс и контрольный пуск для проверки соответствия остаточного дисбаланса допускаемому значению.

Помимо станков рассмотренной конструкции находят применение станки с неподвижными опорами. На них величина и фаза динамического воздействия дисбаланса ротора измеряются не по амплитудам колебания опор, а по динамическим давлениям на пьезокварцевые преобразователи, встроенные в неподвижные опоры станка.