Неправильная балансировка ротора может привести. Схемы балансировки: статической, динамической
Классификация механических систем балансировочных станков. Балансировочный станок по существу является измерителем колебаний механической системы, связанной с ротором, по характеристикам которых можно судить о
неуравновешенности ротора. Механические системы балансировочных станков делят на группы по общности функциональных зависимостей колебаний от неуравновешенности ротора.
Всегда будет какой-то остаточный дисбаланс. Несколько организаций стандартов разработали балансировочные стандарты для использования на различных машинах. Некоторые компании разрабатывают собственные стандарты. Какой стандарт вы должны использовать? Выберите стандарты, которые позволят вам достичь требуемого срока службы машины и сохранить функции оборудования до уровней, необходимых для ваших процессов. Это может звучать как политический ответ, но на самом деле стандарты могут варьироваться в зависимости от требований вашего завода.
В классификации по числу степеней свободы механические системы распределены по семи классам (табл. 9). Номер класса (римская цифра) соответствует числу степеней свободы жесткого ротора; буквой А дополнительно обозначена группа станков, имеющих раму, на которой размещены опоры ротора, а буквой группа станков с опорами, установленными на неподвижном основании.
Требования уже будут известны, если вы используете четко определенный процесс управления физическими активами. Однако, когда вы балансируете в поле, вы обычно балансируете до стандарта вибрации, потому что легче определить уровни вибрации машины, чем определять остаточный дисбаланс.
Вибрация из-за дисбаланса направленно пропорциональна величине дисбаланса. Если уровень вибрации, вызванный дисбалансом, снижается до приемлемого уровня, величина дисбаланса также приближается к приемлемому стандарту. Дымовые отверстия в литых деталях Эксцентриситет Неправильная длина ключа Непосредственное искажение напряжений Термическое искажение Коррозия или неравномерность износа Наращивание депозита и сдвиг компонентов Асимметричная конструкция и ошибки сборки Роторный повреждение Ошибки ремонтных работ, такие как использование неправильных соединительных болтов или шайб.
- Несбалансированность создает вибрацию ротора.
- Двойной объем дисбаланса, а также силы, связанные с дисбалансом двойной.
- Двойная скорость ротора, а силы - в четыре раза.
- Статическая или силовая пара Динамическая или комбинация силы и пары.
Системы классов и промышленного применения не получили. Системы классов имеют ограниченное применение в балансировочных станках, выпускаемых фирмами Hofmann - Kunze (ФРГ) - IIIA, General Motors Corporation (Англия) - ШБ и General Electrik Со (США) - IVA.
Широкое применение получили системы классов: IA - в устройствах для статической балансировки в статическом режиме: 1Б - в стайках типа МДУ, ДБН, МДУС и в стайках фирмы Losenhausenwerk (ФРГ) типа UA, ИА, ИАГ; 1IA - в стайках М-40, М-48, МДБГ-1, УУГ-3 и в БС фирм Tinius - Olsen (США) и Glesler (Англия) типа G2: ПБ - в стайках конструкции МИИТа, фирм Bear (США), Bentrath (Англия) и Losenhausenwerk; VB - в станках типа БД, МС, МДБ, 9703, 9710, 9739 разных модификаций, серий ВНЕ (ВНР) и АМ(ГДР) и фирм К. Schenck (ФРГ) серии R, Reltlinger (ФРГ) серии YGW и Hofmann (ФРГ) серии Е, Gisholt типа HS и Dynagraph типа М (США), Erikson (Швеция) типа URB, Jackson Bradwell Ltd, Dawe Instum Ltd и EMJ (Аиглня); VIIA - в ряде стаиков конструкции МВТУ, а также в станках фнрм Sperry - Strobodyn (США) и Heiman (ФРГ).
Существует три требования к балансировке: устойчивая вибрация, устойчивая фаза и вибрация и измеренная фаза должны быть вызваны дисбалансом ротора. Прежде чем пытаться сбалансировать поле на роторе, выполните следующие основные шаги. Используйте контрольный индикатор, чтобы проверить общее количество биений. Удалите предыдущие весы коррекции баланса.
- Проведите вибрационный анализ на машине.
- Выполните измерения радиальной и осевой вибрации.
- Убедитесь, что ротор чист.
- Убедитесь, что на роторе нет свободных деталей.
- Всегда исправляйте другие проблемы, прежде чем пытаться балансировать.
Рис. 14. Классификация механических систем балансировочных станков по числу степеней свободы оси вращающегося ротора
В классификации по числу степеней свободы оси ротора (рис. 14) группа 1 с не подвижной осью ротора (рис. 14, а) соответствует классам и группа 2 (одиа степень свободы) с фиксированной осью колебаний оси ротора (рис. 14, б) - классу группа 3 (три степени свободы) с фиксированной плоскостью колебаний оси ротора (рис. 14, в) - классу группа 4 (шесть степеней свободы) с пространственным движением оси ротора (рис. 14, г) - классу
Радиальная сила может иногда приводить к вибрации в осевом направлении, особенно в нависающих или консольных роторах. В этих роторах осевая вибрация может быть даже больше радиальной вибрации. Радиальная сила заставляет вал отклоняться, создавая вибрацию осевого направления в подшипниках.
Обычно дисбаланс создает вибрацию скорости 1 × или вала, которая составляет 80 процентов или более от общей вибрации. Если вибрация 1 × составляет менее 80 процентов, в дополнение к дисбалансу подозревают другие проблемы. Это то же самое, что заявить, что вибрация на других частотах не должна превышать 20 процентов общей вибрации. Возможно, необходимо устранить другие проблемы до того, как ротор будет правильно сбалансирован.
Балансировочные станки группы имеют жесткую связь оси ротора массы через неподвижные подшипники с несоизмеримо большой массой Дисбалансы ротора определяют по измерениям динамических реакций подшипников, распределение которых обусловлено только положением центра масс относительно подшипников или точек измерения.
Стаики группы 2 (М-40, МДБГ-1) имеют жесткую связь колеблющейся системы с основанием в направлении перпендикулярном фиксированной оси колебаний системы и обычно эксплуатируются при резонансном режиме с большими угловыми колебаниями рамы, что удобно для измерений.
Несбалансированность всегда оказывает равную силу во всех радиальных направлениях, но вибрация, обусловленная дисбалансом, почти никогда не равна во всех направлениях. Горизонтальная вибрация обычно является самой высокой по амплитуде, поскольку большинство машин в этом направлении менее жесткие. Будьте осторожны, потому что есть исключения, такие как рыхлость в подшипниках и вертикальный резонанс.
Если в спектре видны более трех гармоник скорости вращения вала, могут возникнуть другие проблемы, причем, скорее всего, будет ослабление. Все остальные проблемы необходимо исправить, прежде чем пытаться сбалансировать ротор. На изображении ниже показаны соответствующие плоскости измерения и корректировки веса.
В станках группы дисбалансы ротора определяют в двух плоскостях коррекции за одии пуск ротора. Для обеспечения линейности колебаний системы, дающей возможность их суммирования, эти станки работают в зарезонансном режиме. Малые колебания опор преобразуются в электрические сигналы, в измерительной системе вырабатывается разностный сигнал, отражающий дисбаланс в конкретной плоскости коррекции.
Фазовые индикаторы дисбаланса ротора
Фаза является очень важным инструментом при диагностике дисбаланса, потому что 1 × вибрация может быть вызвана несколькими другими проблемами. Показанные ниже номера фаз могут изменяться на 15 градусов. Разность фаз разбаланса при разнесении: 0 градусов при сравнении одинаковых радиальных положений на двух подшипниках.
Пара разности фаз разбаланса: 180 градусов при сравнении одинаковых радиальных положений на двух подшипниках. Разность фаз динамического разбаланса: от 0 до 180 градусов при сравнении одинаковых радиальных положений на двух подшипниках. Фазовый сдвиг от горизонтали к вертикали должен составлять приблизительно 90 градусов для всех типов дисбаланса ротора при измерении на одном и том же подшипнике. Эта фаза должна быть устойчивой и повторяемой при попытке баланса. Хорошей индикацией дисбаланса является то, что разность фаз между горизонтальной и наружной горизонтальной плоскостью должна быть равна разности фаз между вертикальной и наружной вертикальной вертикальной.
В станках группы 4 (МВТУ-772, ВМТУ-775) ротор опирается на подшипники, жестко связанные с колеблющейся рамой, которая соединена с неподвижным основанием через упругие связи и демпферы, О дисбалансах ротора судят по колебаниям
(см. скан)
любой точки рамы. Можно найти точки, движение которых зависит или от статической, или от моментиой неуравновешенности, что повышает точность измерения. Отсутствие жестких связей с полом делает систему мало чувствительной к воздействию внешних вибраций.
Ошибки фаз сильно влияют на балансировку. Тем не менее, при нависающих роторах, если вибрация в подшипнике, ближайшем к массе навески, имеет амплитуду примерно в четыре раза больше вибрации в другом подшипнике, может работать одноплоскостная балансировка.
Кроме того, иногда узкие поперечные роторы не очень хорошо реагируют на балансировку двух плоскостей. При нависании узких роторов сложнее отделить влияние двух весовых плоскостей на двух плоскостях измерения. Это просто потому, что узкие весовые плоскости ротора находятся в непосредственной близости друг от друга.
Технические характеристики ряда отечественных и зарубежных универсальных балансировочных станков приведены в табл. 10-13, где соответственно масса, наибольший диаметр, расстояние между опорами и диаметр цапф балансируемого ротора; балансировочная скорость; мощность привода; масса станка.
В последнее время разработаны балансировочные станки-автоматы, в которых совмещены операции по определению и устраневию неуравновешенности. Технические характеристики таких станков приведены в табл. 14 и 15.
Чтобы определить, нужна ли двухпозиционная задача баланса, настройте и выполните четыре измерения, но введите только одну плоскость коррекции. Спросите программу о предполагаемых сокращениях. Если оценки находятся в пределах допуска, продолжайте с одноплоскостного баланса. Если расчетное сокращение выходит за пределы допуска, измените настройку на две плоскости коррекции и продолжите.
Другие показания дисбаланса ротора
Временной сигнал должен содержать сильную компоненту синусоидальной волны. Измерения ускорения искажают форму сигнала времени, потому что более высокие частоты усиливаются. Стабильная фаза и постоянная амплитуда также являются требованиями к балансировке. Если какой-либо из них не является устойчивым, не диагностируйте проблему как дисбаланс. Иногда бывает разумно производить измерения вибрации, а затем выключать машину. Запустите машину снова и проверьте, можно ли дублировать вибрацию и фазовые измерения.
10. Балансировочные станки советского производства
(см. скан)
11. Балансировочные станки предприятий ВНР и ГДР
(см. скан)
12. Балансировочные станки фирм ФРГ
(см. скан)
Разделение дисбалансов ротора. Измерительную аппаратуру балансировочных станков обычно выполняют для раздельного измерения дисбалансов в двух плоскостях коррекции. В результате исключения влияния одной из плоскостей коррекции в измерительной цепи действуют только сигналы, пропорциональные дисбалансам в контролируемой плоскости коррекции.
Выбор правильного пробного веса
Правильный выбор пробного веса важен, потому что слишком светлый вес может не дать адекватного ответа для расчета весов и размещения коррекции. Слишком большой пробный вес может привести к повреждению машины.
Типичная одноплоскостная процедура
При необходимости добавьте триммер. Сделайте не более двух обрезков. Если для достижения стандарта требуется более двух циклов обрезки, оставьте все веса на месте, сотрите данные, собранные на этой задаче баланса, и начните процесс заново. Настройте оборудование на роторе, как указано изготовителем балансировочного оборудования. Сделайте «контрольный пробег» или «калибровочный прогон», измеряя вибрацию и фазу. Добавьте пробный вес к плоскости # Сделайте пробный запуск # Удалите пробный вес с самолета №1 и поместите на самолёт # Сделайте пробный запуск # Удалите пробный вес с самолета # Добавьте корректировочные веса к плоскостям # 1 и # Сделайте триммер и добавьте весы отделки, если необходимо, Сделайте не более двух обрезков. Если задание баланса не находится в пределах спецификаций после двух обрезков, оставьте весы на месте, сотрите данные, собранные на этом балансовом задании, и начните процесс заново.- Добавьте пробный вес.
- Сделайте пробный запуск.
- Удалите пробный вес.
- Добавить корректирующий вес.
- Сделайте триммер.
Рис. 15. Схема разделения дисбалансов двух плоскостей коррекции на рамном балансировочном станке; устраняется дисбаланс в плоскости I
Механическое разделение дисбалансов двух плоскостей коррекции на рамных балансировочных станках. Ротор устанавливают в раме станка так, чтобы исключаемая плоскость коррекции II совместилась с плоскостью подвеса рамы (рис. 15). При этом неуравновешенная центробежная сила создает момент относительно подвеса рамы, а момент от силы равен нулю. Амплитуда линейных перемещений рамы с вращающимся в ней неуравновешенным ротором в точке измерения (показания индикатора) при резонансной частоте равна где дисбаланс в плоскости момент инерции рамы с ротором в первом положении относительно шарнира - масштабный
Термическая чувствительность Работа вблизи резонанса Разрушение ротора Наращивание материала Изменения скорости приводят машину в резонансное состояние Свободная часть ротора. Никаких субгармоник не должно присутствовать. Ротор должен быть чистым и свободным от накопления. Балансировка должна быть последней корректирующей мерой.
- Сигнал времени не должен быть слишком искажен от синусоидального.
- Амплитуда колебаний скорости вала должна быть устойчивой и повторяемой.
- Фаза должна быть устойчивой и повторяемой.
- В спектре должно присутствовать не более трех гармоник скорости вращения вала.
- Не должно быть никакого шума.
(см. скан)
коэффициент дисбаланса в плоскости коррекции
Для балансировки в ранее исключавшейся плоскости II ротор переставляют так, чтобы плоскости I и II поменялись местами относительно шарнира О (на рис. 15 это положение показано штриховыми линиями). При этом причем где -момент инерции рамы с ротором во втором положении.
Если ротор сбалансирован и неуравновешен, всегда старайтесь обнаружить и исправить основную причину дисбаланса. Иногда роторно-усиливающие втулки могут трескаться, что позволяет деформации ротора и приводит к внезапному дисбалансу. Если ротор будет перебалансирован без ремонта трещин, внезапный и катастрофический отказ машины может произойти, если сальники полностью не сработают. Обычно таких проблем можно избежать, выполняя тщательную очистку и проверку.
Вибрация измеряется в смещении, скорости и ускорении. Скорость и ускорение обычно являются наиболее часто используемыми единицами, но когда вы балансируете роторы, вы обычно используете смещение, измеренное в милях. Это связано с тем, что смещение дает наилучшую индикацию на низких частотах, и при балансировке вы имеете дело с частотой вращения 1 ×.
14. Балансировочные станкн-автоматы конструкции ЭНИМС
(см. скан)
15. Автоматические балансировочные станки с использованием лазера (тип )
(см. скан)
Разделение дисбалансов двух плоскостей коррекции в электрической цепи. Электрическим аналогом ротора в цепях измерения дисбалансов является потенциометр с двумя источниками ЭДС, развиваемых датчиками станка и пропорциональных действующим в опорах силам. В соответствующих точках решающей электросхемы действуют напряжения, пропорциональные неуравновешенным центробежным силам в плоскостях коррекции. Для исключения влияния одной из плоскостей коррекции ползунок потенциометра устанавливают так, что напряжение на нем от составляющих ЭДС, вызванных дисбалансом исключаемой плоскости, равно нулю, а от составляющих ЭДС, вызванных дисбалансом другой плоскости, отлично от нуля. Это положение ползунка моделирует положение узла колебаний ротора между опорами балансировочного станка от дисбаланса исключаемой плоскости коррекции. Напряжение сигнала дисбаланса пропорционально амплитуде колебаний ротора в плоскости, пересекающей этот узел.
Главными причинами невозможности достижения требуемого стандарта при балансировании являются. Чтобы справляться с балансировкой ротора, нужно иметь хорошие инструменты и быть хорошо осведомленными в их использовании. Важное значение для успеха имеет фундаментальное знание теории балансировки и процедур балансировки. Хорошее понимание вибрационного анализа поможет гарантировать, что техник выполняет балансировку только тогда, когда проблема является дисбалансом. Из-за многих переменных остается равновесие.
Благодаря лучшим инструментам и улучшенным знаниям базовая балансировка стала меньше искусства и более прикладной науки. С вращающимися телами дисбаланс является вездесущим явлением. Типичным примером является вращающаяся инструментальная система на станках.
Рис. 16. Схемы роторов: а - о внутренним расположением плоскостей коррекции; б - с одной плоскостью коррекции, расположенной на консоли; в - о двумя плоскостями коррекции, расположенными на одной консоли; г - с расположением плоскостей коррекции на двух консолях
Для дорезонансного балансировочного станка в плоскости измерения можно составить пять уравнений статики: одно - равновесия сил и четыре - равновесия моментов относительно опор и точек (рис. 16). При этом вместо сил можно записать пропорциональные им напряжения электрической цепи разделения плоскостей коррекции:
Сочетания из уравнений (3) - (7) по два дают пять различных схем цепей разделения, приведенных на рис. 17,
Схема на рис. 17, а, составленная по уравнениям (3) и (4), характерна возможностью настройки по размерам ротора . Схема, составленная по уравнениям (3) и (5), отличается от предыдущей возможностью настройки двумя потенциометрами вместо трех (рис. 17, б).
На рис. 17, в приведен один из четырех вариантов схемы, составленной по уравнениям (4) и (6). Схемы различаются отсутствием кольцевой обратной связи, охватывающей оба канала измерения, и разделением функций потенциометров, два Из которых служат для разделения плоскостей коррекции, а два - для установления масштабов. Схема на рис. 17, г составлена по уравнениям (5) и (6). Суммирующие усилители в ней играют роль масштабных усилителей.
Симметричная схема с суммирующими усилителями (рис. 17, д, вариант 1) представляет уравнения (4) и (7). Она содержит два потенциометра для разделения плоскостей коррекции и два - для установления масштабов. Масштабные потенциометры
можно исключить, подавая в цепь обратной связи разность выходного напряжения и напряжения с потенциометра разделения плоскостей коррекции, так как эта разность равна напряжениям, снимаемым с масштабных потенциометров в цепях обратных связей. Такое вычитание можно осуществить (рис. 17, д, вариант 2), подавая в цепь суммирования полное выходное напряжение суммирующего усилителя, а на противофазный вход этого же усилителя - напряженнее ползунка потенциометра разделения плоскостей коррекции, В такой схеме одновременно с настройкой на разделение плоскостей коррекции устанавливается и масштаб измерения значения дисбаланса.
Для зарезоиансного балансировочного станка можно составить шесть уравнений равновесия, группируя которые попарно получают восемь основных вариантов цепей разделения плоскостей коррекции, построенных аналогично приведенным.
Рис. 17. Схемы цепи разделения плоскостей коррекции дорезонансных балансировочных станков
Каждая из схем имеет свои преимущества и недостатки в отношении устойчивости, удобства настройки на конкретный тип ротора, точности измерения дисбалансов, что обусловливает выбор схем.
Измерение углов дисбаланса. Регистрацию угла дисбаланса можно получать как на самом роторе, так и отсчетом показаний специальных приборов.
Перо, оставляющее на закопченной поверхности ротора метки резонансных колебаний рамы балансировочного станка во время выбега ротора, является простейшим регистратором угла дисбаланса. Средняя точка между двумя метками, полученными при вращении ротора в прямом и обратном направлениях, соответствует истинному углу.
Для получения физической отметки «тяжелого места» ротора можно использовать метку от искры, проскакивающей между иглой и поверхностью ротора, во время резонансных колебаний рамы станка, при которых с помощью установленных на раме контактов игла подключается к батарее конденсаторов. Отметку угла дисбаланса можно получать также на станках для автоматической балансировки с помощью лазера или направленного взрыва проволочки,
В ряде отечественных (типа БС, ДБН, 9703, 9710 и др.) и зарубежных балансировочных станков с двумя подвижными опорами применяется отметка угда дисбаланса с помощью стробоскопа путем наблюдения меток на вращающемся роторе, освещаемом один раз за оборот короткими вспышками света от неоновых и специальных импульсных ламп или строботронов. Момент вспышки связан с определенной фазой колебаний. Замечая положение меток на роторе относительно визира стробоскопа, ставят остановленный ротор в такое же положение и против визира находят угол дисбаланса. На станках типа и угол дисбаланса определяют не по меткам на роторе, а по специальной шкале на шпинделе привода балансировочного стайка.
Для определения угла дисбаланса на электронном осциллографе с синхронизацией хода развертки индукционный датчик начальных импульсов включают в цепь синхронизации развертки, так что момент начала линейной развертки совпадает с моментом прохождения перед катушкой датчика, установленного на роторе магнита. Фаза синусоиды дисбаланса находится по положению максимума синусоиды относительно начала или конца линии развертки. Угол дисбаланса отсчитывается от магнита на роторе.
В балансировочном станке и некоторых зарубежных моделях применена схема с яркостной модуляцией электронного луча при линейной развертке. Фотодатчик начальных импульсов подключен к сетке электронно-лучевой трубки, в результате чего на синусоиде дисбаланса появляется светлая или темная точка, положение которой относительно максимума синусоиды определяет ее фазу или угол дисбаланса.
В станке «Луна» для балансировки гироскопов на входы х и у осциллографа подаются два квадратурных синусоидальных напряжения, отличающихся по фазе на 90°. По радиусу круговой развертки на экране определяют значение дисбаланса, а по уголовому расположению фазовой отметки начального импульса - угол дисбаланса,
В векторметре П. В. Грязева , в индикаторах некоторых отечественных и в балансировочных станках фирмы Schenck применен принцип взаимодействия напряжения опорного сигнала вращающегося магнитного поля, получаемого с помощью квадратурных составляющих с одной или двумя подвижными катушками, питаемыми током, пропорциональным дисбалансу.
Пропорциональность угла дисбаланса времени поворота ротора от начальной метки до направления вектора дисбаланса положена в основу устройств, регистрирующих это время на базе интегральной или цифровой схемы . Первый измеритель реализован в станке и некоторых зарубежных моделях, второй - в станке
В балансировочных станках с подвижными опорами и осевым приводом распространена ваттметрическая схема. Работа ваттметра основана на электромагнитном взаимодействии двух катушек, обтекаемых током. При измерении значения и угла дисбаланса неподвижная катушка ваттметра питается током генератора опорного сигнала, а подвижная - током сигнала дисбаланса. Ротор генератора представляет собой постоянный магнит, вращающийся со скоростью балансируемого ротора. Статор имеет две взаимно перпендикулярные обмотки и может поворачиваться вместе с лимбом отсчета угла дисбаланса. Индикатором совладения фаз обоих сигналов является ваттметр.
Схемы балансировки: статической, динамической.
Точность статической балансировки
Неуравновешенность деталей и узлов при вращении с большой скоростью вызывает появление в машине вибраций. Вибрации сокращают срок работы машины, разрушают подшипники, фундаменты машин. Неуравновешенность вращающихся масс может явиться причиной аварии машины. Уменьшение неуравновешенности до пределов, допустимых техническими условиями, предусматривается специальной операцией — балансировкой деталей перед сборкой их в машину.
Различают два вида балансировки: статическую и динамическую. Первая устраняет неуравновешенность детали, вызванную смещением центра тяжести относительно оси вращения, и достигается за счет добавления требуемого количества массы (по весу) на том же радиусе, но с противоположной стороны детали или уменьшения массы (по весу) со стороны расположения центра тяжести.
На фиг. 236, а приведено уравновешивание за счет добавления массы Р (заштрихованный кружок) с противоположной стороны по отношению расположения центра тяжести детали. Статическая балансировка позволяет привести деталь в состояние безразличного равновесия, при котором она, будучи повернутой на любой угол, сохраняет занятое ею положение.
Безразличное равновесие еще не характеризует точности статической балансировки. На стенде в процессе балансировки возникают силы трения, препятствующие перекатыванию детали. Если момент этих сил превышает момент неуравновешенной массы, то перекатывания не произойдет. Отсюда можно сделать вывод, что уравновешенная деталь имеет остаточную неуравновешенность, которая тем больше, чем выше момент трения.
Момент трения Мт определяется из произведения силы трения Тк на радиус цапфы балансируемого вала или оправки, па которую посажена балансируемая деталь Мт = Тк*r.
Фиг. 236. Схемы балансировки: а — статической; б — динамической.
Как известно, сила трения равна коэффициенту трения а, имеющему размерность в мм, умноженному на величину нормального давления р, возникающего между цапфой балансируемой детали и поверхностью призмы стенда. Произведение делится на радиус цапфы.
Следовательно, момент трения качения равен коэффициенту трения, умноженному на нормальное давление р
Для уравновешивающих устройств (стендов) величина коэффициента трения качения находится в пределах 0,01 до 0,05 мм. Причем, меньшее значение соответствует призмам стенда, более тщательно изготовленным, имеющим термическую обработку и точную установку. Точность уравновешивания также повышается при уменьшении площади контакта цапфы балансируемой детали и призмы. Следовательно, чем меньше диаметр цапфы, чем меньше ширина призм, тем выше точность балансирования.
В тяжелом машиностроении приняты следующие зависимости, определяющие необходимость статической балансировки для вращающихся деталей
где (Q — вес детали без веса сопрягаемого вала, т;
n max — максимальное число оборотов детали при ее эксплуатации, об/мин.
По данным профессора А. И. Каширина, статическая балансировка производится у деталей, имеющих отношение длины к диаметру меньше 3 и скорость вращения меньше 15 м/сек, а также независимо от отношения при скоростях менее 6 м/сек.
Статическое уравновешивание производится на призмах, дисках или роликах, на валиках, установленных на стойки. Специальная балансировка производится на шаровых шпилях (например, балансировка рабочих колес водяных турбин), на нитях (например, балансировка большого конуса засыпного аппарата доменной печи).
Фиг. 237. Статическая балансировка : а — шестерни на корпусе редуктора; б — большого конуса доменной печи.
Стенд для статической балансировки, как известно, представляет собой две призмы, точно установленные и выверенные как в продольном, так и в поперечном направлении. При жестких допусках выверку производят с точностью 0,02 на 1000 мм длины. Во время балансировки стойки стенда и сами призмы не должны прогибаться под тяжестью детали.
Практически применяется следующая ширина призм. Для деталей весом до 1 т ширина призм берется 3—6 мм, от 1 до 6 т — 6—30 мм, более 6 т — 50—70 мм.
При балансировке крупных шестерен редукторов не обязательно иметь специальный стенд, который занимает большую площадь. Операция может быть произведена непосредственно на корпусе редуктора (фиг. 237, а), установленного и выверенного для сборки, и осуществляется на призмах, установленных на плоскость разъема корпуса.
В тяжелом машиностроении балансировка деталей чаще всего производится на валах, запрессованных в балансируемые детали — шкивы, маховики, шестерни и т. д. Если в собранном виде детали невозможно отбалансировать, их балансируют отдельно. В этом случае вместо валов применяют различные оправки, на которые насаживаются и закрепляются балансируемые детали.
Во избежание повреждения валов для балансировки деталей (особенно тяжелых), вследствие возможных задиров шеек при неправильной их установке на призмы (с перекосом), применяются вместо обычных призм самоустанавливающие призмы или ролики.
Точность статической балансировки в зависимости от типа балансировочного стенда и веса детали приведена в табл. 72.
Таблица 72 Точность статической балансировки в зависимости от типа стенда и веса детали
Примечание. Точность балансировки определяется величиной смещения центра тяжести детали в мм.
На фиг. 237, б приведена специальная балансировка большого конуса засыпного аппарата доменной печи. Балансировка осуществляется с помощью «нити» троса 2. Конус 4 подвешивается тросом 2 при помощи чеки 3, продетой через отверстие в конусе, на крюк крана 1. Процесс уравновешивания конуса считается законченным, если четыре диаметральных замера а от плиты 5 до торца конуса будут лежать в пределах а + 5 мм. При нарушении данного условия у конуса газовым резаком срезают часть металла с пояска, специально предусмотренного для балансировки. Затем производится повторное уравновешивание.
Однако статическая балансировка не устраняет действия центробежных сил, стремящихся вращать ось изделия в поперечном направлении под влиянием пары сил Р1. На фиг. 236, б видно, что деталь уравновешена статическим грузом Р (заштрихованный кружок), но при вращении ее вокруг оси при большом числе оборотов массы Р, расположенные на плече l, будут стремиться вырвать деталь из подшипников (в сторону против часовой стрелки), создавая вибрации и дополнительные нагрузки на подшипники. В этом случае необходимо применять динамическую балансировку.
Динамическая балансировка производится при помощи специальных станков с механической или электрической схемами различных конструкций. Для динамической балансировки крупных деталей применяются станки отечественного производства моделей 9А734, 9736, 9736А, позволяющих балансировать детали весом (соответственно модели): 3200, 10000, 16000 кг, при диаметре 2500, 3200 мм.