Введение.
Одной из особенностей современного технического прогресса является систематический рост рабочих скоростей вращения роторов машин, приборов и механизмов. Например, частота вращения роторов центрифуг доходит до 500 тыс. об/мин, а некоторых деталей текстильных машин — до 1 млн. об/мин. Вполне естественно, что с увеличением скоростей вращения возникают и повышенные вибрации.
Вибрации, возникающие при работе машин и механизмов, создают дополнительные нагрузки на детали, увеличивают их износ, снижают срок службы изделий, оказывают неблагоприятное физиологическое воздействие на организм человека. Разрушение опор и фундаментов машин, повышенный износ автомобильных шин, некачественное воспроизведение магнитофонной записи — все это и многое другое в большинстве случаев связано с высоким уровнем вибрации. Поэтому борьба с вредными вибрациями — актуальная проблема современного машиностроения и приборостроения. В процессе проектирования машин и механизмов стремятся уменьшить вредные вибрации, выбирая наиболее правильные решения в отношении конструкции и технологии изготовления, добиваются весовой симметрии всех движущихся частей путем уравновешивания. Однако, в процессе изготовления и эксплуатации деталей и узлов возникают условия, нарушающие симметрию и приводящие к неуравновешенности. Для уменьшения неуравновешенности при изготовлении, ремонте, эксплуатации производят балансировку тел вращения путем изменения их массы или геометрии.
Надлежащая балансировка деталей автомобиля удлиняет срок службы на 25 – 100%, повышает полезную мощность двигателя на 10%.
В балансировочной технике все тела, которые при вращении удерживаются своими несущими поверхностями в опорах, называют роторами.
Под несущими поверхностями имеют в виду поверхности цапф или заменяющие их поверхности. Прямую, соединяющую центры цапф, называют осью ротора, или геометрической осью. Несущие поверхности ротора передают нагрузки на опоры через подшипники качения или скольжения
В зависимости от соотношения между максимальной эксплуатационной частотой вращения и критической частотой, значения прогибов ротора на рабочих частотах роторы делят на классы: жесткие, квазигибкие и гибкие.
У жестких роторов эксплуатационная частота вращения намного ниже критической частоты, а изгиб оси незначительный. Гибкие и квазигибкие роторы работают вблизи критических частот и имеют на рабочей частоте вращения существенные деформации. Деформации возникают как от действия центробежных сил и моментов, так и от сил тяжести. Такие роторы теряют свойства жестких тел — становятся упругодеформируемыми.
Неуравновешенность. Изготовление цапф, деталей ротора и сборка ротора всегда выполняются с погрешностями относительно геометрической оси. В общем случае центры масс деталей не лежат на этой оси, главная центральная ось инерции не совпадает с осью ротора. В жестких опорах ротор вращается вокруг своей геометрической оси. Возникают динамические нагрузки на опорах и изгиб ротора. Такое состояние ротора называют неуравновешенностью ротора.
Для уравновешенности детали необходимо, чтобы её центр тяжести лежал на оси вращения, а центробежные моменты инерции были равны нулю, или, другими словами, чтобы одна из главных центральных осей инерции совпадала с осью вращения.
Несовпадение центра тяжести детали с осью вращения называют статической неуравновешенностью, а неравенство нулю центробежных моментов инерции – динамической.
При вращении неуравновешенной детали на неё, в общем случае, будет действовать главный вектор центробежных сил, приложенный в центре тяжести детали, и пара сил, приложенная в плоскости, проходящей через ось вращения детали.
Нетрудно убедиться, что главный вектор и главный момент могут быть заменены двумя силами, приложенными в двух заранее выбранных плоскостях, перпендикулярных к оси вращения детали. Такая система сил (R1 и R2) иногда называется “силовой крест”.
Поскольку силы R1 и R2 пропорциональны квадрату угловой скорости, то уравновесить деталь можно, поместив по одной добавочной массе в каждой из плоскостей исправления, так, чтобы центробежные силы, создаваемые ими уравновешивали действующие на деталь, вследствие её начальной неуравновешенности, центробежные силы R1 и R2.
Этим обстоятельством как раз пользуются при балансировке на балансировочных станках. Для балансировки какой-либо детали заранее выбирают две плоскости, перпендикулярные к оси вращения и удобные для установки уравновешивающих грузов или удаления части материала детали – так называемые плоскости исправления – и станок настраивают так, чтобы можно было определить место и величину грузов, которые нужно добавить (удалить) в каждой из плоскостей исправления для полного уравновешивания детали. Следует иметь ввиду, что таким способом на балансировочных станках можно балансировать жёсткие детали. Для деталей, работающих на скорости, близкой к критической или выше критической, необходима балансировка на рабочей скорости на станках или с помощью приборов. Однако, при этом может оказаться, что при других скоростях вращения деталь будет неуравновешенна.
Дисбаланс. Дисбаланс представляет собой количественную оценку неуравновешенности и является векторной величиной:
,
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
