Структурный анализ и синтез рычажных механизмов. Кинематический анализ рычажных механизмов. Динамика машин с упругими звеньями, страница 36

Таким образом, окончательно условие моментной уравновешенности получаем в виде:

( 6.5 )

Установка еще одного противовеса вызовет нарушение статической уравновешенности. Поэтому поступают следующим образом. Из конструктивных соображений выбирают длину l₄ и строят план векторных произведений в соответствии с условием ( 6.5 ). На рис. 6.5ж построен такой план для удобства, повернутый на 90^О по направлению вращения ротора. Замыкая контур, получаем вектор

Моментное уравновешивание производится установкой двух одинаковых, противоположно направленных противовесов, разнесенных по длине вала на расстояние l₄, и создающих момент, компенсирующий момент сил инерции от других масс. На рис. 6.2д изображен ротор с установленными противовесами, уравновешивающими ротор моментно.

Таким образом, мы рассмотрели методику, по которой для полного уравновешивания требуется три противовеса. Эту методику можно считать наиболее общей. На практике же могут возникать и различные частные случаи.

Иногда удается произвести полное уравновешивание одним противовесом. Дополнительные два противовеса для моментного уравновешивания нам понадобились по тому, что план на рис. 6.2ж в общем случае оказывается не замкнут, что свидетельствует о наличии вредного момента сил инерции. Однако если мы имеем возможность менять место установки противовеса m₃ на валу и место расположения хоты бы одной из масс m₁,m₂ то варьируя величинами, например, z₁, z₂ можно сделать замкнутым контур

_____        _____       _____

(z₁ ´ D₁) – (z₂ ´ D₂) – (z₃ ´ D₃)

Хотя при этом может оказаться, что противовес m₃ надо установить за пределами вала.

Вторым часто встречающимся на практике случаем является тот, когда уравновешивают каждую массуm₁,m₂ отдельно, т.е. для каждой устанавливается свой противовес. Это может быть эффективно для небольшого количества неуравновешенных масс: 1 … 3, в противном случае это ведет к заметному утяжелению конструкции.

6.2.2. Уравновешивание роторов при неизвестном расположении

неуравновешенных масс

Данная задача обычно возникает на этапе испытаний и доводки уже изготовленного ротора. Поскольку ротор спроектирован уравновешенным, то фактическая неуравновешенность после его изготовления может быть вызвана следующими причинами:

1. Неизбежные погрешности изготовления деталей и их сборки.

2. При сложной конструкции ротора возможны ситуации, когда не удается точно рассчитать положение центров масс. В результате расчеты, описанные в п. 6.2.1. не дают точных результатов.

3. Неравномерная плотность материала, в частности дефекты, например, литейные раковины.

Все это вызывает появление остаточного дисбаланса.

Еще раз проиллюстрируем физический смысл статической и моментной неуравновешеннности. На рис. 6.3?а изображен ротор, который спроектирован как уравновешенный, но по указанным причинам его центр масс – точка S  смещен относительно оси вращения, т.е. фактически ротор статически не уравновешен и сила инерции F_И вызывает появление дополнительных реакций R₁, R₂.

Рис. 6.3,б иллюстрирует моментную неуравновешенность. Этот ротор может быть статически и уравновешен, но имеет прекос. Точка S₁ – это центр масс части ротора, расположенной выше оси вращения, S₂ – центр масс части ротора, расположенной ниже оси вращения. Если ротор статически уравновешен, то силы инерции F_И1, F_И2 равны по величине, но они создают момент на плече h, который вызывает появление дополнительных реакций R₃, R₄.

Статическое уравновешивание. Простейшие схемы статического уравновешивания ротора представлены на рис. 6.4, где 1 – ротор, 2 – призмы, 3 – свободно вращающиеся опоры. Ротор укладывают на призмы или вращающиеся опоры так, чтобы он мог свободно вращаться. Если после установки ротор самопроизвольно поворачивается – то, значит, его центр масс смещен с оси вращения и после поворота он, очевидно, находится на вертикальной оси ниже конструктивного центра. Следует или удалить часть материала на нижней части или добавить какую-то массу в верхней части. Эти операции повторяют до тех пор, пока при любом положении ротора перестанет наблюдаться его самопроизвольный поворот.