Урівноваження механізмів і балансування роторів.
Поняття про неврівноваженість механізму (ланки).
При русі механічної системи під дією зовнішніх сил в ній можуть виникати механічні коливання або вібрації. Розрізняють зовнішню і внутрішню віброактивність. Під внутрішньої віброактивність розуміють коливання виникають всередині механізму або машини, які відбуваються по його рухливості або узагальненим координатам. При зовнішньої виброактивности зміна положення механізму призводить до зміни реакцій в опорах (тобто зв'язках механізму з навколишнім середовищем) і безпосередньому вібраційному впливу на пов'язані з ним системи. Одна з основних причин зовнішньої виброактивности - неврівноваженість його ланок і механізму в цілому.
Неврівноваженим будемо називати такий механізм (або його ланка), в якому при русі центр мас механізму (або ланки) рухається з прискоренням, так як прискорений рух системи виникає тільки в разі, якщо рівнодіюча зовнішніх силових впливів не дорівнює нулю.
Для прикладу розглянемо чотирьохшарнірною механізм (рис. 10.1).
Механізм буде перебувати в стані Кінетостатіческій рівноваги, якщо сума діючих на нього зовнішніх сил і моментів сил (включаючи сили і моменти сил інерції) буде дорівнює нулю
Врівноваженість є властивістю або характеристикою механізму і не повинна залежати від діючих на нього зовнішніх сил. Якщо виключити з розгляду всі зовнішні сили, то в рівнянні рівноваги залишаться тільки інерційні складові, які визначаються інерційними параметрами механізму - масами і моментами інерції і законом руху (наприклад, центру мас системи). Тому уравновешеннимсчітается механізм, для якого головний вектор і головний момент сил інерції дорівнюють нулю:
Неврівноваженість - такий стан механізму, при якому головний вектор або головний момент сил інерції не рівні нулю. розрізняють:
Розподілимо маси ланок за методом заміщають мас і зосередимо їх в центрах шарнірів A, B, C:
Спочатку проведемо урівноваження маси mC коректує масою mk2. Складемо рівняння статичних моментів щодо точки У для ланок 2 і 3.
Задаємося величиною lk2 і отримуємо коригувальну масу
Потім врівноважуємо маси, центр яких після установки коректує маси mk2 розташувався в точці В.
Складаємо рівняння статичних моментів щодо точки А:
Задаємося величиною lk1 і отримуємо коригувальну масу
Остаточно величини коригуючих мас для повного урівноваження кривошипно-ползунного механізму
Ротором (по гост 19534-74) називають ланки механізмів, що здійснюють обертальний рух і які утримуються при цьому своїми несучими поверхнями в опорах. Якщо маса ротора розподілена відносно осі обертання рівномірно, то головна центральна вісь інерції x-x збігається з віссю обертання і ротор є врівноваженим або ідеальним. При розбіжності осі обертання з віссю x-x. ротор буде неврівноваженим і в його опорах при обертанні виникнуть змінні реакції, викликані дією інерційних сил і моментів (точніше, рухом центру мас з прискоренням).
Залежно від взаємного розташування осі обертання і головною цетральної осі інерцііx-x. по ГОСТ 19534-74, розрізняють наступні види неврівноваженості роторів (рис. 10.5):
а) статичне. коли ці осі паралельні; б) моментную. коли осі перетинаються в центрі мас ротора S; в) динамічну. коли осі або перетинаються поза центром мас, або не перетинаються, а перехрещуються в просторі.
Як зазначено вище, неврівноваженість визначається конструктивними характеристиками ротора або механізму і не залежить від параметрів руху. Тому при балансуванні оперують інерційними силами, а дисбалансами.
Мірою статичної неврівноваженості ротора є дисбаланс - векторна величина, що дорівнює добутку неврівноваженої маси m на її ексцентриситет e. де ексцентриситет e - радіус-вектор центра цієї маси щодо осі ротора. Напрямок головного вектора дисбалансу D збігається з напрямком головного вектора сил інерцііFі. діючих на ротор при обертанні:
Моментная неврівноваженість характеризується головним моментом дисбалансів ротора MD. який пропорційний головному моменту сил інерції (рис. 10.6):
Головний момент дисбалансів ротора повністю визначається моментом пари рівних за величиною і протилежних за направленням дисбалансів DM1 + DM2 = DM. розташованих в двох довільних площинах (I і II), перпендикулярних осі обертання ротора.
Дисбаланс і момент дисбалансів не залежить від частоти обертання, вони повністю визначаються конструкцією ротора і точністю його виготовлення.
Балансуванням називають штучний перерозподіл маси ротора з метою його врівноваження (або процес визначення значень і кутових координат дисбалансів ротора і їх зменшення за допомогою коректування розміщення його мас).
Балансування еквівалентна врівноваження системи інерційних сил, яких докладають до рухомого ротора для його рівноваги.
Повний урівноваження ротора - розподіл мас ротора, що усуває тиск від сил інерції цієї ланки на стійку.
Жорсткий ротор можна врівноважити двома корректирующими масами, розташованими в двох довільно вибраних площинах, перпендикулярних осі його обертання. Ці площини називають площинами корекції.
Завдання балансування ротора полягає у визначенні, в обраних площинах корекції, значень і кутів дисбалансів і розміщенні в цих площинах коригувальних мас, дисбаланси яких рівні за величиною і протилежні за напрямком знайденим дисбалансів ротора.
На практиці балансування проводять: при конструюванні - розрахунковими методами, в процесі виготовлення деталей і вузлів - експериментально на спеціальних балансувальних верстатах. Балансування на верстатах є більш точним і надійним методом, в порівнянні з розрахунковим. Тому вона застосовується для відповідальних деталей з високими робочими частотами обертання. Коригування мас ротора здійснюється або приєднанням до нього додаткових коригувальних мас (наплавленням, наварюванням або привинчивания противаг), або видаленням частини маси ротора з "важкою" сторони (фрезеруванням або висвердлюванням). Точність балансування характеризується величиною залишкового дисбалансу D0 ротора в кожній з площин корекції. Величина D0 не повинна перевищувати допустимих для даного класу точності значень, що регламентуються ГОСТ 22061-76.
Балансування роторів при різних видах неврівноваженості.
Статичне зрівноважування ротора (обертового ланки) - розподіл мас обертового ланки, що переводить його центр мас на вісь обертання.
Умова статичної врівноваженості ротора:
При статичної неврівноваженості (ріс.10.7) головна центральна вісь інерції паралельні осі обертання ротора, головний вектор дисбалансів більше нуля, а головний момент дисбалансів дорівнює нулю
2. Моментная неврівноваженість.
Моментним уравновешиванием ротора називається розподіл мас ланки, що усуває динамічні навантаження в опорах, що виникають від дії головного моменту інерції.
Умова моментной врівноваженості:
При моментной неврівноваженості (ріс.10.8) головна центральна вісь інерції перетинає вісь обертання в центрі мас ротора точці S, головний вектор дисбалансів Dс дорівнює нулю, головний момент дисбалансів МD не дорівнює нулю тобто необхідно врівноважити тільки момент дисбалансів МD. Для цього досить розмістити на роторі дві однакові коригувальні маси mk на рівних відстанях від осі обертання ek і від ценру мас S - lk. Маси вибираються і розміщуються так, щоб момент їх дисбалансів MDk був за величиною дорівнює, а по напрямку протилежний моменту дисбалансів ротора МD:
де Dk = mkek. У цих залежностях величинами lkіek задаються за умовами зручності розміщення противаг на роторі, а величину mk розраховують. Необхідно відзначити, що величини Dk в площинах корекції необов'язково повинні бути рівними, необхідно виконувати тільки незмінність положення центру мас - він повинен залишатися на осі обертання.
3. Динамічна неврівноваженість.
Динамічним уравновешиванием ротора - розподіл мас обертового ланки, що сполучає його вісь обертання з однією з головних осей інерції.
Умова динамічної врівноваженості ротора:
При динамічної неврівноваженості (мал. 10.9) головна центральна вісь інерції перетинає вісь обертання не в центрі мас ротора точці S, або перехрещується з нею; і головний вектор дисбалансів Dc, і головний момент дисбалансів МD не рівні нулю тобто необхідно врівноважити вектор Dс і момент дисбалансів МD.
а векторна сума дисбалансів дорівнювала та протилежно спрямована вектору Dc. B цих залежностях величинами lkiіeki задаються за умовами зручності розміщення противаг на роторі, а величини mki розраховують.
Контрольні питання до лекції 10.
1. Що в механічних системах називається вібраціями?
2. Яку віброактивність механізму або машини називають зовнішньої, а яку - внутрішньої?
3. Яка механічна система або ланка вважаються неврівноваженими?
4. Викладіть основні положення методу заміщають мас?
5. Як здійснити повне статичне зрівноважування кривошипно-ползунного механізму?
6. Які ланки механізмів називаються роторами?
7. Що розуміють під динамічним балансуванням ротора?
8. Перелічіть види неврівноваженості роторів.
9. Як проводиться статичне зрівноважування ротора?
10. Як проводиться динамічне зрівноважування ротора? 11. Як проводиться моментное урівноваження ротора?
Схожі роботи:
Статична балансіровкароторов (2)
Дипломна робота >> Промисловість, виробництво
балансування жорстких роторів і верстатів для їх врівноваження. II. Теорія і засоби балансування гнучких роторів. III. Теорія і уравновешіваніемеханізмов.
Урівноваження обертових мас
Лабораторна робота >> Фізика
Завдання уравновешіваніямеханізмов В процесі проектування і експлуатації механізмів часто доводиться вирішувати завдання врівноваження. балансіровкойроторов. В цьому випадку можлива статична і динамічна неврівноваженість. Розглянемо урівноваження.
Технологічний процес балансування
Дипломна робота >> Промисловість, виробництво
розпочато розробку питань теорії балансіровкіроторов. уравновешіваніямеханізмов; створені верстати для балансування деталей масою від.
умовами пуску, наприклад, підйомно-транспортних механізмів. Електричні машини постійного струму застосовують. балансування застосовується лише для коротких роторів і якорів дрібних і тихохідних машин. Для врівноваження мас роторів.
Книга >> Комунікації і зв'язок
називається врівноважені ванием або балансуванням моста. Умова рівноваги моста. У деяких окремих випадках урівноваження моста забезпе чивается виконанням одного. метро, фіксують досягнення різними механізмами визна чених положень, дуже широко.