8.7. Балансировка и балансировочные станки

Балансировка - процесс нахождения величины и месторасположения неуравновешенности и установка уравновешивающих грузов, устраняющих динамические нагрузки на подшипники и изгибающие моменты на роторе при рабочих оборотах. Неуравновешенность обычно распределяется произвольным образом по длине ротора и при балансировке устраняется грузами, устанавливаемыми в штатные балансировочные пазы.

Различают два вида небаланса: статический, устраняемый двумя равными по величине и направленными в одну сторону грузами; динамический, устраняемый двумя равными, но противоположно направленными грузами. Статический небаланс можно выявить как при вращении ротора, так и при перекатывании на призмах, динамический - только при вращении.

Балансировку на станках проводят в следующих случаях:

- агрегат имеет повышенную вибрацию при выводе в ремонт;

- после полного или частичного перелопачивания ротора;

- при торцевом биении дисков;

- при обнаружении следов задеваний;

- после шлифовки шеек.

Эффективность балансировки на станках зависит от степени жесткости ротора, т.е. возникновения на рабочих оборотах динамического прогиба, а значит, появления дополнительного небаланса, чувствительности станка к небалансу ротора, эллипсности шеек, которая не должна превышать 0,03 мм. При больших значениях при вращении в подшипниках станка возникает биение ротора, что приводит к невозможности проведения балансировки.

Широкое распространение получили низкооборотные станки с маятниковой подвеской двух типов: "резонансные", на которых неуравновешенность находят путем измерения колебания подшипников на оборотах резонанса с помощью индикатора, и "зарезонансные", на которых неуравновешенность находят путем измерения колебаний подшипников на зарезонансных оборотах с помощью виброаппаратуры.

Станок "резонансного" типа состоит (рис. 8.2) из двух стоек 1, к которым с помощью плоских пружин 2 подвешиваются люльки 4. Фиксация люлек осуществляется винтом 3. На люльках устанавливаются подшипники, закрепляемыми винтами. На одной из стоек устанавливается упор с упорными колодками, препятствующими осевому перемещению ротора. Смазка подшипников проводится самотеком из масляных бачков. Для сбора масла служат поддоны. Разгон ротора 5 проводится электродвигателем постоянного тока 6. Соединение вала электродвигателя с балансируемым ротором осуществляется с помощью пальчиковой полумуфты 7. Отжимные болты 8 служат для выставления ротора в горизонтальном положении и его прицентровки к электродвигателю. Рабочая длина пружины, которая определяет величину резонансных оборотов, регулируется и устанавливается с помощью зажимных пластин.

Рис. 8.2. Станок "резонансного" цикла

Правильность установки резонансных оборотов проверяют следующим образом: устанавливают индикаторы для замера колебаний подшипников, включают смазку подшипников после разгона ротора до частот вращения 200-220 об/мин, отключают муфту, винтами освобождают один из подшипников и на выбеге ротора с помощью тахометра и индикатора фиксируют обороты, на которых амплитуда колебания подшипника достигает максимального значения. Если резонансные обороты окажутся меньше 150 об/мин, то зажимные пластины необходимо опустить, если резонансные обороты окажутся выше 160 об/мин, то зажимные пластины необходимо поднять. Аналогичные действия проводят с пружинами другого подшипника. Подготовка стенки считается законченной, если показания индикатора для каждого подшипника останутся стабильными после трех замеров.

Балансировку ротора начинают со стороны, имеющей наибольшую амплитуду колебаний. Другой подшипник остается закрепленным. Балансировка на станке основана на двух предпосылках: колебания подшипников вызываются действием только центробежных сил небаланса и амплитуда колебаний подшипников пропорциональна небалансу.

Наиболее простой, но в тоже время и наиболее длительный, способ определения расположения небаланса основан на измерении амплитуды колебаний подшипников при последовательной перестановке пробного груза через равные отрезки окружности. При этом окажется, что в какой-то точке установки пробного груза амплитуда колебаний будет иметь максимальное значение и в противоположной - минимальное.

Более рациональным является метод двух пусков. При использовании этого способа необходимо:

- определить массу пробного груза по формуле , где - начальная амплитуда колебаний подшипника на резонансных оборотах; - масса ротора; - радиус установки грузов;

- установить пробный груз в произвольную позицию и зафиксировать амплитуду колебаний А ;

- передвинуть пробный груз относительно позиции по направлению вращения на 90° и записать амплитуду А .

В станках "зарезонансного" типа частота вращения балансируемого ротора в несколько раз превышает собственную частоту колебаний подвесок. Наиболее распространенным станком из отечественных является станок типа 9719, оснащенный тремя муфтами, используемыми в зависимости от массы роторов.

Принцип работы станка состоит в следующем: неуравновешенные силы при вращении ротора вызывают колебания опор в горизонтальной плоскости; колебания каждой опоры передаются через проволочные тяги катушкам индукционных датчиков, в которых возникают электродвижущие силы, пропорциональные амплитуде колебания опор и скорости вращения.

Массу и место небаланса определяют последовательно для каждой стороны без прекращения вращения ротора. Массу небаланса определяют с помощью ваттметрического измерителя типа Д-132 и отсчитывают по шкале прибора, а угловое положение небаланса - с помощью ваттметрического измерителя ГБС-8 по лимбу, закрепленному на передней части шпинделя.

Все более широкое применение получают портативные приборы виброконтроля с встроенной программой балансировки типа "Диамех" Аи-18, применяя которые можно вести балансировку в собственных подшипниках. Однако их программа коррекции небаланса построена на принципах, о которых говорилось выше.