Исследование неуравновешенности коленчатого вала

в любом  произвольном положении не вращалась. В технических условиях на ремонт должны быть указаны места, где можно крепить добавочный груз или высверливать металл.

  Балансировочные призмы просты по устройству, но требуют точной установки в горизонтальной плоскости. В ремонтной практике применяются роликовые балансировочные стенды (рис. 34.3), позволяющие балансировать детали различных размеров и не требующие очень точной установки. Ролики изготовлены в виде плоских дисков, которые установлены на легких шарикоподшипниках. Диски в сборе с подшипниками тщательно сбалансированы. Точность балансировки повышается с уменьшением сопротивления в опорах, с увеличением диаметра дисков и уменьшением диаметра оправки.

  При статической балансировке величину дисбаланса определяют следующим образом. Деталь устанавливают на призмах или роликах, дают ей качательное движение и после остановки отмечают мелом нижнюю точку, лежащую на одной вертикали с осью вращения

  

 

    На  диаметрально противоположной от метки  стороне ; детали прикрепляют груз (замазку, пластилин). Операцию повторяют до тех пор, пока деталь не будет полностью уравновешена. Замерив затем расстояние г от оси вращения до центра груза (в см) и определив взвешиванием массу груза (в граммах), получим величину статического дисбаланса в г•см. Затем с «тяжелого» места детали удаляют или к «легкому» месту добавляют массу с таким расчетом, чтобы произведение этой массы на расстояние до оси вращения было равно замеренному дисбалансу.

    В настоящее время широкое распространение  находят станки для статической  балансировки в динамическом режиме (при вращении детали). Такая балансировка повышает точность и производительность, позволяет автоматизировать процесс.

    Длинные вращающиеся детали могут создавать  динамическое нагружения опор даже при правильной сборке и хорошей статической балансировке. Это происходит обычно за счет неравномерного распределения масс по длине детали (неравномерная толщина стенок, износ отдельных участков детали и т. д.). И хотя центр тяжести лежит на оси, во время вращения такой детали возникают противоположно направленные центробежные силы Р (рис. 34.4), действующие на плече L и создающие момент PL. Для уравновешивания этого момента следует приложить к детали пару сил Q, противоположных по направлению силам Р и действующих на определенном плече l. Величину сил Q подбирают с таким расчетом, чтобы PL = Ql. Такое уравновешивание называют динамической балансировкой.

  

  Динамической  балансировке должны обязательно подвергаться быстровращающиеся детали, длина которых превышает величину диаметра более чем в 2-3 раза (коленчатые и карданные валы).

  Динамическая  неуравновешенность в чистом виде имеется только у тех деталей, которые предварительно были тщательно сбалансированы статически. В практике обычно наблюдается статико-динамическая, или смешанная, неуравновешенность, т. е. одновременно присутствуют статический момент от неуравновешенной массы и статический момент центробежных сил.

  Схема статико-динамической неуравновешенности представлена на рис. 34.5. Здесь m₁ и т₂ — произвольно расположенные неуравновешенные массы, а Р и Q — центробежные силы от этих масс, возникающие при вращении детали. Представим силы Р и Q в виде суммы

 параллельны  соответственно р и Q  и приложены к торцам детали.

  Результирующие  сил Pi, Q\ и Р₂, Q₂ определяются по правилу сложения векторов:

(34.3)

    Силы  F_x и F₂ в общем случае не равны между собой, приложены к торцам детали и действуют в различных плоскостях.

    Разложив  силу Fi на (равную и противоположно направленную F₂, т. е.  F₂' = -F₂) и силу F₃, получим момент F₂l от пары центробежных сил F₂ и центробежную силу F₃, лежащие в разных плоскостях. Момент и сила нагружают опоры А и Б, вызывают вибрации и колебания, причем величина динамических нагрузок пропорциональна квадрату угловой скорости.

    Таким образом, если деталь имеет не две, а  сколько угодно неуравновешенных центробежных сил, их всегда можно привести к паре сил, приложенных в двух произвольно выбранных плоскостях, и центробежной неуравновешенной силе, приложенной в одной из этих плоскостей. Поэтому балансировка деталей, имеющих статико-динамическую неуравновешенность, производится раздельно для двух плоскостей (плоскостей коррекции). Для балансировки таких деталей надо в плоскостях коррекции добавить массы m_з и т₄ так, чтобы созданные ими центробежные  силы и F₂ соответствовали равенствам:

      (34.4)

      (34.5)

    где r₁ и r₂ — расстояния от центра тяжести масс до оси    вращения.

Величины  неуравновешенных масс, а также места, где их нужно удалить или добавить при динамической балансировке, определяют на специальных балансировочных станках различных конструкций.

3. Организация рабочего  места

На рабочем  месте должно быть следующее оборудование и инструмент:

• коленчатый вал, подлежащий балансировке;
• балансировочный станок модели MC-90I;
• электродрель с набором сверл;
• весы аналитические;
• винты различной массы;
• масштабная линейка;
• набор гаечных ключей;
• обтирочный материал.

4. Устройство, принцип  работы и органы  управления станком

Балансировочный станок модели MC-90I Минского станкостроительного  завода им. Октябрьской революции  ч предназначен для динамической балансировки деталей вращения, имеющих следующие показатели:

    наибольший  диаметр — 800 мм;

    наименьшее  расстояние между шейками — 180 мм;

    наибольшее  расстояние между шейками — 2000 мм.

    Легкие  изделия массой 10—50 кг балансируют  при 1600 мин"¹.

    Тяжелые изделия массой 50—100 кг балансируют при

    800 мин"¹.

    Рабочий  интервал температур от +5 до +35 °С.

    Балансируемое изделие (коленчатый вал) укладывается крайними шейками во вкладыши, закрепленные в корпусах подшипников, и приводится во вращение от электродвигателя через клиноременную передачу, шпиндель и приводную муфту (рис. 34.6). Корпуса подшипников вместе с люльками подвешены на тонких стальных лентах. Центробежные силы, возникающие при вращении неуравновешенного изделия, вызывают колебания люлек в горизонтальной плоскости. Эти колебания передаются через проволочные тяги на магниты индукционных датчиков. Колебания магнитов возбуждают в обмотках катушек ЭДС, величина которой пропорциональна величине перемещения магнита (частота постоянна), т. е. ЭДС линейно зависит от величины неуравновешенности и имеет относительно возмущающей силы постоянный угол сдвига фаз 90°. 

    

    Сигналы от датчиков поступают в измерительный  блок (рис. 34.7), где сдвиг фаз корректируется путем установки нуля на шкале прибора «Неуравновешенность» (фактическое уравновешивание). Эта операция производится ручками «Эталонирование» отдельно для левого и правого датчиков. Одновременно с сигналами от датчиков в цепь прибора «Неуравновешенность» подаются сигналы от измерительного генератора. Ротор генератора имеет одинаковую скорость с балансируемым изделием и представляет собой постоянные магниты. Статор может вручную поворачиваться вокруг своей оси на 360°. При вращении статора может наступить момент, когда фазы импульсов I от датчика и от генератора совпадут. Эти импульсы сложатся в смесительно-преобразующем устройстве, в результате чего стрелка на шкале прибора «Неуравновешенность» отклонится от нуля. По отклонению стрелки можно судить об угловом расположении импульса и, следовательно, об угловом расположении неуравновешенности. Величину и место расположения неуравновешенных масс определяют последовательно: сначала для одной плоскости исправления, затем для другой без прекращения вращения изделия. Плоскостью исправления (коррекции) называется плоскость, перпендикулярная оси вращения изделия, где устраняют неуравновешенность за счет добавления или удаления материала. Плоскости исправления должны быть возможно ближе к опорным шейкам. 

5. Порядок выполнения  работы

5.1. Подготовка станка  к работе

Установить  коленчатый вал в опоры станка. Перед началом работы рукоятки измерительного пульта должны находиться в следующих положениях:

4. выключатель усилителя — в положении «Включен»;
5. рукоятки «Эталонирование» — в любом положении;
6. рукоятка «Компенсация I» — в положении А;

4) рукоятка «Компенсация II» — в крайнем левом

положении;

9. рукоятка «Левая—правая» — в положении «Левая»;
10. тумблер «Угол—величина» — в положении «Угол»;
11. тумблер «Работа—настройка» — в положении «На 
    стройка»;
12. рукоятка «Масштаб» — в положении «х20»;

   9) нулевую отметку шкалы лимба генератора совместить с указателем на шпиндельной бабке;

10) опорные  шейки должны быть смазаны.

5.2. Эталонирование

В схеме  электронного измерительного устройства станка имеется эталонирующее устройство, которое позволяет

фиктивно  «уравновесить» балансируемое изделие, т. е. получить электрический эталон. Это необходимо для настройки станка без специального эталонного образца изделия.

Эталонирование  выполняют следующим образом:

нажатием кнопки «Пуск» включить вращение детали;

  вращением рукоятки «Эталонирование I» левой стороны свести показания прибора «Неуравновешенность» на нуль. Переключить рукоятку «Угол—величина» в положение «величина» и рукояткой «Эталонирование II» свести показания прибора на нуль;

  поставить рукоятку «Угол—величина» в положение  «угол». Если стрелка прибора отклонилась от нулевого положения, свести ее на нуль рукояткой «Эталонирование I», затем снова поставить рукоятку в положение «величина» и проверить, осталась ли стрелка прибора на нуле. В случае отклонения стрелки от нуля все операции повторить;

для проведения эталонирования в правой плоскости  следует, не выключая вращения детали, рукоятку «Левая—правая» переключить в положение «правая» и повторить все операции, которые выполнялись в левой плоскости. Остановить вращение детали.

5.3. Компенсация

Эта операция служит для устранения влияния неуравновешенности в одной плоскости измерения на другую. Компенсация выполняется следующим образом:

на балансируемую деталь в левой плоскости исправления устанавливают дополнительную массу с таким расчетом, чтобы стрелка прибора «неуравновешенность» при измерении в левой плоскости отклонилась от нулевого положения на 15—20 делений в масштабе «20»;

  переключатель «Левая—правая» установить в положение «левая», рукоятку масштаб — в положение «20», переключатель «Угол—величина» — в положение «угол»;

  включить  вращение детали, маховичком «Поиск угла» установить стрелку прибора на нуль;

  переключатель «Левая—правая» перевести в положение «правая». Стрелка прибора должна остаться на нуле, в противном случае устранить полностью влияние одной плоскости на другую не удается;

  переключатель «Угол—величина» перевести в  положение «величина». Вращая рукоятку «Компенсация II», свести показания прибора на нуль. Если показания прибора не уменьшаются, а возрастают, следует переключатель «Компенсация I» последовательно установить в положение Б, В или Г, пока показания прибора не уменьшатся до нуля;