6.7 Динамическая балансировка роторов

На станках первой группы величины противовесов определя­ются непосредственно измерением динамических сил в опорах балан­сируемого ротора. На станках второй группы величины и положения противовесов находят с помощью компенсирующего устройства, ус­тановленного на станке, а третьей группы - колебанием подшипнико­вых опор балансируемого ротора.

Среди станков третьей группы широкое распространение получил станок, предложенный проф. Б.В. Шишковым. Принципиальная схема этого станка представлена на рис. 4.13.

Маятниковая рама 1, опираясь на пружину 2, может колебаться относительно горизонтальной оси, проходящей через точку О. Балан­сируемый ротор 3 устанавливается на опорах 4, жестко связанных с маятниковой рамой.

Ротор приводится во вращение с помощью клиноременной пе­редачи (на схеме не показана). Кроме того, имеется отсчетное устрой­ство 5 для измерения амплитуды колебаний маятниковой рамы.

С ущность этого метода заключается в следующем. Сначала, в зависимости от конструкции ротора, задают расстояние р от центра массы уравновешивающего груза до оси вращения, и на тор­це ротора намечают четыре точки А, В, С и D (рис. 4.16) так, чтобы они делили окружность радиуса р на равные части. Затем берут произ­вольный кусок мастики (пластилина) и поочередно прикрепляют его в

намеченных точках. Сообщая вращение ротору, замеряют амплитуды колебания при резонансе. Сопоставляя полученные значения, опреде­ляют сектор (CD) с наименьшими показателями амплитуд, который дополнительно делят на ряд точек, и повторяют вышеописанный про­цесс с мастикой той же массы, замеряя амплитуды колебания при ре зонансе во вновь отмеченных точках. Таким образом находят положе­ние противовеса, местом которого является та точка, где амплитуда будет наименьшей.

На втором этапе ротор устанавливается так, чтобы плоскость е" не проходила через ось вращения маятниковой рамы, и по вышеописанной методике подпирается уравновешивающая масса груза и его положение в плоскости е".

Произведение массы противовеса или какого-либо другого груза ria расстояние центра масс до оси вращения называют дис­балансом:

D = тр.

П ри этом массу груза измеряют в граммах, а расстояние — в сантиметрах! Точность уравно­вешивания обычно выражают в виде остаточного дисбаланса, который определяется по формуле

г де mо - масса пробного груза; ро - расстояние от оси вращения до центра массы пробного груза; Z₀- первоначальная амплитуда колеба­ния рамы до балансировки; Z_ocm — остаточная амплитуда колебания после балансировки. Остаточные дисбалансы определяют отдельно для каждой плоскости уравновешивания и сравнивают их с допустимыми значе­ниями. должно выполняться условие: D_ост<=D_доп

6.8 Допустимая неуравновешенность

Ранее было установлено, что подшипник будет работать в пер­вом режиме только тогда, когда динамическое давление Q^д_A меньше статического Q_A^с. Для надежности Б.В. Шитиков принял следующее соотношение:

(4.4)

с огласно которому вычисляется величина допустимого смещения цен­тра масс ротора от оси вращения ; При этом массу ротора удобнее за­менять двумя массами т_А и mB, сосредоточенными в цапфах А и В (рис. 4.18), связанными между собой невесомым стержнем. Тогда мас­сы цапф в объемах А и В определяются по формулам

где G - сила тяжести ротора; G_A и G_B - составляющие силы тяже­сти в плоскостях е_А и е_в.

Рассматривая, например, цапфу А (рис.4.19), можно заметить, что динамическое давление подшипника на цапфу является лишь ре­зультатом смещения центра масс S_A с оси вращения, то есть

Q_A=m_A*w² *р_А.

О тсюда смещение центра массы от оси вращения будет состав­лять величину, равную

У читывая соотношение (4.4), для цапфы А принимается сле­дующее соотношение:

Т ак как w=пП/30, а Q^с_A -K_aG_a, выражение (4.5) преобразуется в следующее равенство:

Величина р_А, Шитиков предлагает эту величину брать в качестве критерия неуравновешенно­сти. Очевидно, что для полной характеристики ротора необходимо учитывать и р_в — величину смещения центра массы второй цапфы - цапфы В: р_в =Кв45000/п², см, где К_в= Q^с _B /G_в

Зная величины р_А и рв, нетрудно определить значение допус­тимых дисбалансов D_a и D_b плоскостях е_А и е_в: D_а=т_Ар_А; D_B =т_врв

О днако при балансировке необходимо знать допустимые зна­чения дисбалансов не в плоскостях подшипников е_А и е_в в плоско­стях е'и е” где устанавливаются уравновешивающие грузы. Уравне­ния для определения D' и D" допустимых значений дисбалансов в плоскостях уравновешивания - примут вид