Динамическая балансировка ротора

Ротором называют звенья механизмов, совершающие вращательное движение и удерживаемые при этом своими несущими поверхностями в опорах.

В зависимости от вида неуравновешенности балансировка подразделяется на статическую и динамическую. При этом под динамической балансировкой принимают устранение как динамической, так и смешанной неуравновешенности ротора (рис 3.1). Если масса ротора распределена относительно оси вращения равномерно, то главная центральная ось инерции совпадает с осью вращения и ротор является уравновешенным. При несовпадении оси вращения с главной осью инерции (рис. 3.1, а), ротор будет неуравновешенным и в его опорах при вращении возникнут переменные реакции, вызванные действием инерционных сил и моментов.

Рис. 3.1. Виды неуравновешенности:

а) статическая; б) динамическая; в) смешанная;
– центр тяжести ротора; – центры тяжести частей ротора; – силы инерции

Динамическая неуравновешенность (рис. 3.1, б, в) вращающегося ротора характеризуется появлением момента сил инерции, нагружающим его на вал, а также подшипники. Динамическая неуравновешенность возникает в статически уравновешенных вращающихся роторах в результате неравномерного распределения масс по его длине (рис 3.2).

Рис. 3.2. Схема динамически неуравновешенного ротора

На рисунке 3.2 изображен ротор, в котором в результате неточности изготовления ось расточки отверстия не совпадает с осью вращения ротора. После статической балансировки центр тяжести ротора точно совпадает с осью вращения и, таким образом, ротор статически уравновешен, однако распределение масс по длине ротора, слева и справа от плоскости сечения ротора проведенного через общий центр тяжести, оказалось таким, что центры тяжести этих частей оказались в точках и , следовательно в этих точках при вращении вала возникают силы инерции и . У статически уравновешенного ротора силы инерции и равны. При вращении силы инерции создают момент сил инерции :

(3.1)

причем величина этого момента зависит не только от величины сил инерции, но и от плеча . Поэтому у вращающихся звеньев, имеющих значительные осевые размеры, динамическая неуравновешенность является особенно опасной. Если для звеньев имеющих небольшую длину (диски, маховики) достаточно статической балансировки, то для деталей с большей осевой протяженностью (вал, ) необходима динамическая балансировка при этом статическая неуравновешенность устраняется сама собой.

Динамическая балансировка производится на специальных балансировочных станках, которые дают возможность создавать повышенную подвижность подшипников и замерять их амплитуды колебаний, вызываемые инерционными силами неуравновешенных масс. Балансировочные станки дают возможность также регулировать жесткость подвижной системы подшипников в зависимости от массы балансируемого ротора.

Допустим, что ротор, установленный на балансировочном станке, имеет всю массу, сосредоточенную в двух точках, их может быть любое количество (рис 3.3). Подшипник 1 делается подвижным, а подшипник 2 – закрепляется. После запуска ротора появляются инерционные силы и :

	(3.2)
	(3.3)

где и – массы расположенные в центрах масс и соответственно, кг; и – расстояния от центров масс до оси вращения ротора, м; – угловая скорость вращения ротора, .

Рис. 3.3. Схема балансировочного станка

Эти силы создают относительно закрепленного подшипника моменты, стремящиеся повернуть ротор в плоскости перпендикулярной плоскости вращения и заставляющие подвижный подшипник перемещаться. Особенно больше перемещение подшипника возникает при совпадении частоты воздействий возмущающих (инерционных) сил и с собственной частотой колебаний системы: балансировочный станок – ротор, тем самым вызывая резонанс системы. Для устранения действия возмущающих моментов сил и нужно создать добавочную силу , момент которой должен уравновесить действия моментов от сил и :

(3.4)

где – расстояния (плечи) от точек приложения соответствующих сил инерции до неподвижного подшипника, м.

Сила обычно создается при помощи добавочного груза, закрепленного в удобном для этого месте ротора. Чаще всего этот груз закрепляется на торцевой поверхности ротора, где заранее предусматривается соответствующее место. Величина добавочного груза и точка его прикрепления определяется опытным путем. После уравновешивания левой стороны ротора, процесс балансировки повторяется для правой стороны. Для этого подшипник 1 закрепляется, а подшипник 2 делается подвижным.

В лабораторной работе предусматривается уравновешивание только одной стороны, что, конечно, не обеспечивает полной балансировки.

На практике процесс балансировки повторяют несколько раз доводя степень неуравновешенности до приемлемых значений, определяемых конструкцией, назначением и условиями работы изготовляемой машины.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: