Балансировка вращающихся деталей

Отличие статической и динамической балансировки деталей, их назначение. Технология балансировки якорей

Неуравновешенность любой вращающейся детали тепловоза может возникнуть как в процессе эксплуатации вследствие неравномерного износа, изгиба, скопления загрязнений в каком-либо одном месте, при утере балансировочного груза, так и в процессе ремонта из-за неправильной обработки детали (смещения оси вращения) или неточной центровки валов. Для уравновешивания деталей их подвергают балансировке. Существуют два вида балансировки: статическая и динамическая .

Рис. 1. Схема статического уравновешивания деталей:

Т1 — масса неуравновешенной детали; Т2 — масса уравновешивающего груза;

L1, L2 — их расстояния от оси вращения.

Статическая балансировка. У неуравновешенной детали ее масса располагается несимметрично относительно оси вращения. Поэтому при статическом положении такой детали, т. е. когда она находится в покое, центр тяжести будет стремиться занять нижнее положение (рис.1). Для уравновешивания детали добавляют с диаметрально противоположной стороны груз массой Т2 с таким расчетом, чтобы его момент Т2L2 был равен моменту неуравновешенной массы Т1L1. При этом условии деталь будет находиться в равновесии при любом положении, так как центр тяжести ее будет лежать на оси вращения. Равновесие может быть достигнуто также путем удаления части металла детали высверловкой, спиливанием или фрезерованием со стороны неуравновешенной массы Т1. На чертежах деталей и в Правилах ремонта на балансировку деталей дается допуск, который называют дисбалансом (г/см).

Статической балансировке подвергают плоские детали, имеющие небольшое отношение длины к диаметру: зубчатое колесо тягового редуктора, крыльчатку вентилятора холодильника и т.п. Статическая балансировка ведется на горизонтально-параллельных призмах, цилиндрических стержнях или на роликовых опорах. Поверхности призм, стержней и роликов должны быть тщательно обработаны. Точность статической балансировки во многом зависит от состояния поверхностей этих деталей.

Динамическая балансировка. Динамической балансировке обычно подвергают детали, длина которых равна или больше их диаметра. На рис. 2 показан статически отбалансированный ротор, у которого масса Т уравновешена грузом массой М. Этот ротор при медленном вращении будет находиться в равновесии в любом положении. Однако при быстром его вращении возникнут две равные, но противоположно направленные центробежные силы F1 и F2. При этом образуется момент FJU который стремится повернуть ось ротора на некоторый угол вокруг его центра тяжести, т.е. наблюдается динамическое неравновесие ротора со всеми вытекающими отсюда последствиями (вибрация, неравномерный износ и т. п.). Момент этой пары сил может быть уравновешен только другой парой сил, действующей в той же плоскости и создающей равный противодействующий момент.

Для этого в нашем примере нужно приложить к ротору в той же плоскости (вертикальной) два груза массами Шх = т2 на равном расстоянии от оси вращения. Грузы и их расстояния от оси вращения подбирают так, чтобы центробежные силы от этих грузов создавали момент /уь противодействующий моменту FJi и уравновешивающий его. Чаще всего уравновешивающие грузы прикрепляют к торцовым плоскостям деталей или с этих плоскостей удаляют часть металла.

Рис. 2. Схема динамического уравновешивания деталей:

Т — масса ротора; М — масса уравновешивающего груза; F1,F2 — неуравновешенные, приведенные к плоскостям массы ротора; m1,m2 — уравновешенные, приведенные к плоскостям массы ротора; Р1 Р2 — уравновешивающие центробежные силы;

При ремонте тепловозов динамической балансировке подвергают такие быстровращающиеся детали, как ротор турбокомпрессора, якорь тягового электродвигателя или другой электрической машины, рабочее колесо воздуходувки в сборе с приводной шестерней, вал водяного насоса в сборе с крыльчаткой и зубчатым колесом, карданные валы привода силовых механизмов.

Рис. 3. Схема балансировочного станка консольного типа:

1 — пружина; 2 — индикатор; 3 якорь; 4 — рама; 5 — опора станка; 6 — опора станины;

I, II — плоскости

Динамическое уравновешивание ведется на балансировочных станках. Принципиальная схема такого станка консольного типа показана на рис. 3. Балансировка, например, якоря тягового электродвигателя ведется в таком порядке. Якорь 3 укладывают на опоры качающейся рамы 4. Рама одной точкой упирается на опору станка 5, а другой на пружину 1. При вращении якоря неуравновешенная масса любого его участка (кроме масс, лежащих в плоскости II — II) вызывает качание рамы. Амплитуда колебания рамы фиксируется индикатором 2.

Чтобы уравновесить якорь в плоскости I — I, к его торцу со стороны коллектора (к нажимному конусу) прикрепляют поочередно различные по массе пробные грузы и добиваются прекращения колебания рамы или его уменьшения до допускаемой величины. Затем якорь переворачивают так, чтобы плоскость I— I проходила через неподвижную опору станины 6, и повторяют те же операции для плоскости II— II. В этом случае балансировочный груз прикрепляют к задней нажимной шайбе якоря.

После окончания всех работ по комплектованию детали подобранных комплектов маркируют (буквами или цифрами) согласно требованиям чертежей

1.17. Балансировка вращающихся деталей и узлов

1.17.1. Виды неуравновешенности

Балансировка представляет собой устранение не уравновешивающих друг друга сил инерции в деталях машин и узлах.

К основным причинам, вызывающие неуравновешенность вращающихся деталей относятся:

неточность изготовления деталей;

неравномерность распределения материала детали относительно оси вращения;

образование различных структур в детали при термообработке;

неравномерное изнашивание детали в процессе эксплуатации;

пластическая деформация детали;

неточная сборка узла, в результате которой образуется неравномерное распределение массы деталей;

смещение детали в сборочном узле при эксплуатации;

неравномерная нагрузка, приводящая к изгибу детали.

Различают следующие виды неуравновешенности деталей и узлов (рис. 46):

1. Статическая неуравновешенность;

2. Динамическая неуравновешенность;

3. Общая неуравновешенность.

Рис. 46. Виды неуравновешенности: а – статическая неуравновешенность;

б – динамическая неуравновешенность; в – общая неуравновешенность

Статическая неуравновешенность образуется в том случае, когда неуравновешенные массы тела приводятся к одной массе и одной центробежной силе, вызываемой этой массой при вращении тела. Статическая неуравновешенность наблюдается в деталях большого диаметра и малой длины (шкивы, маховики и др.) (рис. 46, а ).

Ее можно обнаружить взвешиванием на специальных весах либо на призмах, не приводя деталь во вращение.

Приведенная центробежная сила при статической неуравновешенности определяется по следующему выражению:

(3),

где m – приведенная неуравновешенная масса, кг; ω – угловая скорость вращения тела, с -1 ; ρ – расстояние от оси вращения до центра тяжести неуравновешенной массы, м.

Динамическая неуравновешенность получается, если в детали образуются две равные и прямо противоположные центробежные силы, лежащие в одной плоскости. Каждая центробежная сила определяется при этом по формуле (3), момент от двух сил определяется по формуле (рис. 46,б)

,

где а – расстояние между силами, м.

Динамическая неуравновешенность встречается в деталях большой длины: коленчатых валах, роторах электрических машин, центробежных насосах, в валах редукторов.

Общая неуравновешенность возникает, если во вращающейся детали появляются две взаимно противоположные и равные центробежные силы (S-S) и приведенные центробежные силы (Р-Т, рис. 46, в). Каждая из сил определяется соответствующим уравнением:

,

.

Неуравновешенность повышает нагрузку на подшипники, и, следовательно, их износ изгибает валы, вызывает колебания и вибрацию машины. При балансировке важно определить величину сил, создающих неуравновешенность и их направление.

1.17.2. Статическая балансировка вращающихся изделий Цель и задачи статической балансировки

Как известно, основной недостаток статической балансировки, заключающийся в невозможности обнаружить моментную неуравновешенность роторов, устранить нельзя. Поэтому область применения в технике статической балансировки роторов ограничена. В настоящее время статическая балансировка используется для уравновешивания роторов дискообразной формы, некоторых узлов, вращающихся с малыми скоростями, а также в том случае, когда единственной целью уравновешивания является приведения центра массы детали на ось вращения.

Целью статической балансировки является устранение неуравновешенности вращающейся детали. Задачей статической балансировки является приведение центра масс изделия на ось вращения путем изменения распределения массы.

Наука о балансировке вращающихся изделий объемна и разнообразна. Особое внимание при монтаже машин уделяется балансировке роторов, валов и колес различного назначения. Существуют способы статической балансировки, динамической балансировки роторов на станках и в собственных подшипниках. Балансируют самые различные роторы – от гироскопов и шлифовальных кругов до роторов турбин и судовых коленчатых валов. Создано множество приспособлений, станков и приборов с применением новейших разработок в области приборостроения и электроники для балансировки разных агрегатов.

Для рабочих колес применима статическая балансировка, т. к. при превышении диаметром колеса его ширины более чем в пять раз остальные составляющие (моментная и динамическая) малы и ими можно пренебречь.

Чтобы сбалансировать колесо, нужно – решить три задачи:

1) найти то самое «нужное место» – направление, на котором расположен центр тяжести;

2) определить, сколько «заветных грамм» противовеса необходимо и на каком радиусе их расположить;

3) уравновесить дисбаланс корректировкой массы рабочего колеса.

Сущность статической балансировки заключается в определении без вращения наиболее легкой и тяжелой частей детали. Делая легкой тяжелую часть или тяжелой легкую добиваются балансировки детали. Статическую балансировку выполняют на призмах либо на роликах, либо на весах.

Балансировка на призмах проводится явно выраженной неуравновешенности, когда неуравновешенная масса создает неуравновешенную силу, преодолевающую трение качения, и скрытой неуравновешенности, когда неуравновешенная сила недостаточна для преодоления трения качения.

Деталь с явно выраженной неуравновешенностью помещают на призмы таким образом, чтобы неуравновешенная масса G находилась в горизонтальной плоскости, проходящей через ось диска (рис. 47, а). Диаметрально противоположно G помещают такой груз Q, при котором наступает равновесие. Проверку равновесия производят обычно в 4 положениях детали (А, Б, С, Д). Уравновешивающий груз взвешивают и добавляют на диск либо убирают с противоположной стороны (если это возможно) сверлением, точением, анодно-механической обработкой.

Читайте также:  Автомобиль для людей среднего класса (2)

БАЛАНСИРОВКА ВРАЩАЮЩИХСЯ ДЕТАЛЕЙ

Неуравновешенность вращающихся деталей (шкивов насосов и •трансмиссий- агрегатов, шинко-пневматических муфт, зубчатых колес) получается при смещении их массы в одну сторону, в ре­зультате чего смещается центр тяжести относительно оси вра­щения, а также при смещении оси вращения относительно цент­ра тяжести. Масса детали смещается из-за неоднородности ма­териала, неточности механической обработки и в результате одностороннего износа в процессе эксплуатации. Ось вращения относительно центра тяжести смещается вследствие перекосов при сборке или неточности изготовления.

При больших оборотах вращения неуравновешенных деталей возникают неуравновешенные центробежные силы, приводящие к вибрации детали и агрегата в целом и преждевременному его износу. Поэтому вращающиеся детали должны быть тщательно сбалансированы.

Существуют два способа балансировки: статический и дина­мический. При статической ‘балансировке деталь уравновеши­вают относительно оси вращения за счет уменьшения ее массы на той стороне, куда смещен центр тяжести, или увеличения массы на диаметрально противоположной стороне. При этом способе деталь находится в статическом состоянии и в слу­чае ее балансировки (уравновешивания) деталь будет оставать­ся в любом положении, в которое она поворачивается относительно оси вращения. Схема уравновешивания деталей разной длины (А, А1) показана на рис. 130.

Рис. 130. Схема балансировки деталей разной длины: 1 — неуравновешенная масса; 2 — уравновешенная масса

Статическое уравновешивание производят на горизонтальных призмах, валиках или роликах. Наиболее простое устройство для статической балансировки — параллельные стенды, пред­ставляющие собой две закрепленные да основаниях направляю­щие в виде ножей, по которым- может перекатываться уравнове­шиваемая деталь.

Ножи выверяют при помощи уровня в двух взаимно перпен­дикулярных направлениях. Для балансировки массивных дета­лей (шкивы насосов) применяют роликовые или дисковые стен­ды, у которых вместо ножей имеются шарикоподшипники или ролики.

Статическую балансировку производят следующим образом. Уравновешиваемую деталь устанавливают на стенд «и поворотом на некоторый угол определяют ее уравновешенность. При неуравновешенности тяжелая часть детали возвращается вниз, а при уравновешенности она остается в том положении, в кото­рое поворачивается. Неуравновешенную массу детали удаляют сверлением по отметке с обеих ее сторон. Если при сверлении ослабнет конструкция детали, то в этом случае на диаметраль­но противоположной стороже при помощи винтов устанавлива­ют уравновешивающую массу (груз) в виде отдельных пласти­нок.

Для дискообразной детали, имеющей малую длину по сравнению с ее диаметром, способ статической балансировки будет достаточным, так как неуравновешенная и уравновешенная мас­сы находятся на поперечной оси детали или близко к ней. В этом случае при вращении детали центробежные силы масс будут находиться в одной или близких плоскостях и не окажут дополнительного влияния на вал и подшипники.

Для цилиндрической детали, имеющей сравнительно боль­шую длину (шкивы трансмиссий клиноременных передач), одно­го способа статической балансировки будет недостаточно, так как неуравновешенная и уравновешенная массы при баланси­ровке могут быть удалены от поперечной оси детали на рас стояние а. При вращении детали центробежные силы этих масс, ‘находящихся в разных плоскостях, создают пару сил, которые будут поворачивать деталь относительно оси вращения и соз­давать дополнительные нагрузки на вал и подшипники. В этом случае ликвидировать -влияние пары сил можно только динами­ческой балансировкой, при которой положение и величину урав­новешивающей массы определяют в динамическом состоянии детали — во время ее вращения.

Процесс динамической балансировки осуществляют на спе­циальных станках или же непосредственно в машинах и меха­низмах на собственных подшипниках при помощи специальных приборов: виброметров, виброскопов.

Контрольные вопросы к главе X

1. Какие виды слесарных работ выполняют при сооружении буровых?

2. На какие типы подразделяются болты?

3. В каких случаях применяют болты, шпильки, винты?

4. Для чего предназначены шайбы?

5. Какие применяют способы стопорения резьбовых соединений?

6. Какие по конструкции используют гаечные ключи?

7. Какие применяют шпонки для напряженных и ненапряженных соеди­нений?

8. В чем преимущество шлицевых соединений перед шпоночными?

9. Какие применяют профили шлицов?

10. Какими способами выполняют прессовые соединения?

11. Какие существуют муфтовые соединения?

12. Как центрируют валы, соединяемые шинно-пневматическими муфтами?

13. Из каких элементов состоит карданная передача?

14. Какие существуют зубчатые передачи?

15. Какими способами проверяют зазоры зубчатых зацеплений?

16. Из каких элементов состоит приводная роликовая цепь?

17. Для чего служат вкладыши подшипников скольжения?

18. Какие существуют конструкции подшипников качения?

19. Какими способами выполняют запрессовку подшипников?

20. Каким образом регулируют зазор в упорных и конических подшипниках?

21. В чем заключается балансировка вращающихся деталей?

22. Как и когда выполняют статическую и динамическую балансировку?

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ТРУДА, ЭКОНОМИКА И ПЛАНИРОВАНИЕ СООРУЖЕНИЯ БУРОВЫХ

Дата добавления: 2014-12-18 ; просмотров: 3361 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Балансировка деталей и сборочных единиц

После сборки вращающейся сборочной единицы, в которую входят сбалансированные детали (например: валы, насадные шестерни, муфты и др.) и другие детали (шпонки, штифты, стопорные винты и др.), возникает необходимость в повторной их балансировке, так как смещение одной из деталей, даже в пределах зазоров, предусмотренных чертежом, вызывает значительную неуравновешенность.

Несовпадение центра тяжести детали с осью вращения принято называть статической неуравновешенностью, а неравенство нулю центробежных моментов инерции – динамической неуравновешенностью.

Статическая неуравновешенность легко обнаруживается при установке детали опорными шейками или на оправках на горизонтальные параллели (ножи, призмы, валики) или ролики, а динамическая – лишь при вращении детали. В связи с этим балансировка бывает статическая и динамическая.

Статическая балансировка. Существует несколько методов выполнения статической балансировки. Наиболее часто встречаются в станкостроении балансировки на призмах и на дисках. Ножи, призмы и ролики должны быть калеными и шлифованными и перед балансировкой выверены на горизонтальность.

При балансировке на горизонтальных параллелях (рис. 1) допускаемые овальность и конусность шеек оправки не должны превышать 0,01-0,015 мм, а диаметры их должны быть одинаковыми.

Рис. 1. Балансировка деталей: а – на горизонтальных параллелях (1 – центр тяжести детали; 2 – корректирующий груз); б – на дисках (1 – деталь; 2 – корректирующий груз)

Для уменьшения коэффициента трения параллели и шейки оправки рекомендуется подвергать закалке и тщательно шлифовать. Рабочую длину параллелей можно определять по формуле:

где d – диаметр шейки оправки.

Ширина рабочей поверхности параллелей (ленточки) равна (см):

где G – усилие, действующее на параллель, в кГ; Е – модуль упругости материала оправки и параллелей, в кГ/см 2 ; σ – допускаемое сжимающее напряжение в местах контакта шейки и параллели, в кГ/см 2 (для закаленных поверхностей σ=2•10 4 ÷ 3•10 4 кГ/см 2 ).

Величина d в см назначается из конструктивных соображений с учетом удобства установки балансируемой детали на оправку.

Дисбаланс определяется пробным прикреплением корректирующих грузов на поверхности балансируемой детали. Устраняется дисбаланс удалением эквивалентного количества материала с диаметрально противоположной стороны или установкой и закреплением соответствующих противовесов (корректирующих грузов).

Статическая балансировка шкива может быть выполнена следующим образом. На ободе шкива предварительно наносят мелом черту и сообщают ему вращение. Вращение шкива повторяют 3-4 раза. Если меловая черта будет останавливаться в разных положениях, то это будет указывать на то, что шкив сбалансирован правильно. Если меловая черта каждый раз будет останавливаться в одном положении, то это значит, что часть шкива, находящаяся внизу, тяжелее противоположной. Чтобы устранить это, уменьшают массу тяжелой части высверливанием отверстий или увеличивают массу противоположной части обода шкива, высверлив отверстия, а затем заливают их свинцом.

Чувствительность балансировки деталей весом до 10 т на горизонтальных параллелях (рис. 1, а):

где F – чувствительность метода в Г•см; f – коэффициент трения качения (f=0,001 ÷ 0,005 см); G – вес детали или сборочной единицы в кг.

Чувствительность балансировки деталей весом до 10 т на дисках (рис. 1, б):

где F – чувствительность метода в Г•см; f – коэффициент трения качения (f=0,001 ÷ 0,005 см); G – вес детали или сборочной единицы в кг;  – коэффициент трения качения в подшипниках дисков; r – радиус цапфы дисков в см; d – диаметр оправки в см; D – диаметр дисков в см; α – угол между осью оправки и осями дисков.

Точность балансировки на дисках больше, чем на горизонтальных призмах. Статическую балансировку чаще всего применяют для деталей типа дисков.

Балансировка деталей и сборочных единиц может быть выполнена на балансировочных весах в резонансном режиме колеблющейся системы, которая позволяет повысить точность балансировки.

Балансировку деталей весом до 100 кг на балансировочных весах выполняют следующим образом (рис. 2): испытываемую конструкцию 1 уравновешивают грузами 3 и разгоняют вращающуюся часть 1 конструкции до частоты вращения, превышающей частоту колебаний системы. После разгона электродвигатель отсоединяют от испытываемой конструкции, подвижная часть которой продолжает свободно вращаться, постепенно снижая скорость. Это исключает влияние возмущений от двигателя привода на колеблющуюся систему. Амплитуда смещения контрольной точки измеряют прибором 2 в момент совпадения частоты вращения шпинделя с собственной частотой колеблющейся системы, т. е. при резонансе, где амплитуда достигает наибольшего значения. Величина остаточной неуравновешенности при данном методе измерения не должна превышать 1,5-2 Г•см.

Рис. 2. Балансировочные весы

По ряду изделий в настоящее время на основании опыта уже установились нормы допустимого смещения центра тяжести вращающихся деталей (табл. 1).

Таблица 1. Допустимая величина смещения центра тяжести

Читайте также:  Автоматическая муфта
Группа деталейНаименование

деталей

Смещение центра

тяжести, мкм

Группа деталейНаименование

деталей

Смещение центра

тяжести, мкм

АКруги, роторы, валы и шкивы точных

шлифовальных станков

0,2-1,0ВЖесткие небольшие роторы

электродвигателей, генераторы

2-10
БВысокооборотные электродвигатели,

приводы шлифовальных станков

0,5-2,5ГНормальные электродвигатели, вентиляторы,

детали машин и станков, быстроходные приводы и т. д.

5-25

Чувствительность балансировки деталей весом до 100 кг на балансировочных весах (рис. 2): F=20 ÷ 30 Г•см.

где ω – разность показаний прибора 2.

Динамическая балансировка деталей и сборочных единиц применяется для более точного определения дисбаланса, возникающего при вращении под действием центробежных сил. Для проведения динамической балансировки деталей и комплектов типа тел вращения применяют балансировочные станки.

Детали и комплекты типа муфт, зубчатых колес, шкивов балансируют на оправках. Оправку с деталью или сборочной единицей для балансировки устанавливают на балансировочном станке и соединяют со шпинделем станка.

Величина дисбаланса и место его расположения определяются приборами, установленными на станке. Дисбаланс устраняют обычно сверлением отверстия в детали или направлением металла на противоположной от места дисбаланса стороне детали.

Требуемая техническими условиями точность балансировки зависит от конструкции и назначения деталей и узлов, скорости их вращения, допустимых вибраций машины, необходимой долговечности опор.

Статическая балансировка может уравновешивать деталь относительно ее оси вращения, но не может устранить действие сил, стремящихся повернуть деталь вдоль продольной ее оси.

Динамическая балансировка устраняет оба вида неуравновешенности. Динамической балансировке подвергают быстроходные детали со значительным отношением длины к диаметру (роторы турбин, генераторов, электродвигателей, быстровращающиеся шпиндели станков, коленчатые валы автомобильных и авиационных двигателей и т. д.).

Динамическую балансировку производят на специальных станках высококвалифицированные рабочие. При динамической балансировке определяют величину и положение массы, которые нужно приложить к детали или отнять от нее, чтобы деталь оказалась уравновешенной статически и динамически.

Центробежные силы и моменты инерции, вызванные вращением неуравновешенной детали, создают колебательные движения из-за упругой податливости опор. Причем колебания их пропорциональны величине неуравновешенных центробежных сил, действующих на опоры. На этом принципе основана балансировка деталей и сборочных единиц машин.

Динамическая балансировка, выполняемая на современных автоматизированных балансировочных станках, в интервале 1-2 мин выдает данные: глубину и диаметр сверления, массу грузов, размеры контргрузов и места, где необходимо закрепить и снять грузы, а также амплитуду колебаний опор.

Динамической балансировке подвергаются детали и узлы длиной больше диаметра (коленчатые валы, шпиндели, роторы лопаточных машин и т. п.). Динамическая неуравновешенность, возникающая при вращении детали вследствие образования пары центробежных сил Р (рис. 3, а), может быть устранена приложением корректирующего момента от сил Р 1. Выбор плоскостей коррекции определяется конструкцией детали и удобством удаления излишков металла. Наиболее общий случай неуравновешенности детали, встречающийся на практике, показан на рис. 3, б.

Рис. 3. Принципиальная схема динамической балансировки деталей: а – динамическая неуравновешенность детали; Р – центробежные силы от неуравновешенных масс m, расположенных на плече r; Pt – центробежные силы от корректирующих грузов; б – статическая и динамическая неуравновешенность детали; Р’ – центробежная сила от массы m’, раскладываемая на силы Р и Р”, вызывающие статическую неуравновешенность

Выявление неуравновешенности производится на балансировочных машинах. В условиях индивидуального производства динамическую балансировку выполняют при помощи простых средств, к числу которых можно отнести, например, устройство для установки опор уравновешиваемой детали на упругие балки или на упругие (резиновые) подкладки.

Деталь приводят во вращение до скорости, превышающей условия резонанса.

Отключают привод (например, сбросом ремня) и замеряют амплитуду максимальных колебаний одной из опор. Прикреплением пробного груза к детали добиваются прекращения колебания этой опоры. Аналогичную процедуру выполняют в отношении другой опоры. Балансировка заканчивается по прекращении колебаний опор.

Схема балансировки на универсальной машине с упругими опорами, применяемой для деталей и узлов весом до 100 т (роторы мощных турбин) – на рис. 4.

Рис. 4. Схема балансировки на универсальной машине: 1 – балансируемый объект; 2 – электромагнитная муфта; 3 – электродвигатель; 4 – подшипники; 5 – поддерживающие упругие стойки (рессоры); 6 – упоры, поочередно запирающие подшипники; 7 – механический рычажный индикатор для определения плоскости дисбаланса по меткам 8, вычерчиваемым острием индикатора на окрашенной колеблющейся шейке объекта; 9 – компенсирующие пробные грузы, прикрепляемые к объекту

Балансировку ведут при поочередном закреплении опор. Угловое положение дисбаланса находят при помощи механических или электрических индикаторов. Величина дисбаланса в выбранных плоскостях коррекции определяется прикреплением пробных компенсирующих грузов. Чувствительность зависит от веса и размеров объекта.

Балансировка на машинах рамного типа с регулируемыми компенсаторами дисбаланса применяется преимущественно для деталей и сборок малых и средних размеров весом до 100 кг.

Уравновешивание дисбаланса осуществляется вручную и механически.

На рис. 5 приведена схема балансировочной машины с ручным перемещением компенсирующего груза 3 на шпинделе станка.

Рис. 5. Схема балансировочной машины с горизонтальной осью качания рамы: 1 – рама; 2 – балансируемая деталь, сборка; 3 – компенсатор дисбаланса

Груз 3 перемещают в радиальном и окружном направлениях и вручную корректируют его вес. Так определяют эквивалентное количество материала для удаления с детали. Дисбаланс определяют только в плоскости коррекции 1–1. Поэтому для определения дисбаланса детали в другой плоскости 2–2 необходимо ее переустановить с поворотом на 180° для определения величины и местоположения компенсатора в этой плоскости. Машина требует предварительной настройки по эталонной детали; колебания рамы вокруг горизонтальной оси отмечаются механическим измерителем амплитуды; величина неуравновешенных моментов в выбранных плоскостях коррекции определяется с точностью 10 -15 Г•см 2 .

Лада 2110 143HP Sport 1.6-8v › Бортжурнал › Балансировка колёс. Статическая и динамическая балансировка колёс. (“прямая и обратная”)

Как часто делать балансировку и для чего она нужна

Балансировка колес необходима для того, чтобы во время движения автомобиля, водитель не испытывал дискомфорта, от такого явления как биение колес. Происходит это тогда, когда имеется дисбаланс относительно оси или плоскости вращения.

Зачем нужна балансировка колес

В процессе производства дисков, камер и покрышек, невозможно сделать идеально сбалансированный продукт. Основную часть дисбаланса привносит покрышка. Поскольку она наиболее удалена от центра вращения. Отсюда возникает необходимость балансировки.>>> Ведь неправильная балансировка колес не только делает езду на автомобиле не комфортной, она так же способствует быстрому износу элементов подвески.

Как делается балансировка

В случае, когда колесо имеет статический дисбаланс, его вес по оси вращения неравномерный, оно имеет тяжелое место. Это место с большей силой будет бить по дороге, и чем больше будет скорость его вращения, тем сильней будет статический дисбаланс.

Во избежание данного явления и делается статическая балансировка. Данную услугу в нашей стране предоставляют все шиномонтажные мастерские. Колесо помещается на специальный станок, в процессе вращения автоматика определяет степень дисбаланса, и указывает на какое место необходимо установить дополнительный груз.

Грузы бывают двух типов:

— с кронштейном, крепятся на край диска и применяются, как правило, на штампованных дисках;

— на клеевой основе, удобны для балансировки литых, кованых дисков.

Стоит сразу отметить, что данную услугу может предложить далеко не каждая станция шиномонтажа. Так как оборудование, используемое в большинстве случаев — старое, можно сказать трофейное.

Так для чего нужна динамическая балансировка? Чем шире профиль колеса, тем больше шансов получить динамический дисбаланс при движении, относительно плоскости его вращения.

Данный вид балансировки производится уже после основной статической, и по возможности динамической. Под подвешенный автомобиль устанавливается специальное оборудование, балансировочный стенд, колесо раскручивается до скорости 90 км/ч, а автоматика делает замеры, и указывает в каком месте и какой груз необходимо установить. Для данной балансировки нужно оборудование, которым располагают зачастую лишь профессиональные центры шиномонтажа.

Автоматическая применяется только на грузовых автомобилях и автобусах. Происходит это следующим образом — в колесо засыпается специальные балансировочные гранулы, мелкий бисер, реже песок, ведь у последнего высокий абразивный эффект. Во время движения, под воздействием центробежной силы, балансировочный материал притягивается к внутренней поверхности шины, что приводит к самобалансировке.

На легковом транспорте данный вид балансировки не используется по причине того, что нет возможности определить, сколько именно материала необходимо засыпать в каждое колесо. Дополнительно увеличивается и его вес.

Правильная балансировка колес

Существует ряд правил, выполнение которых гарантирует максимально качественную балансировку.

— диск нужно очистить от грязи. Ведь ее зачастую довольно много как на внешней, так и на внутренней части. Автоматика рассчитывает, сколько грамм груза нужно повесить на ту или иную часть колеса. Сбалансировав грязное колесо, вы рискуете потерять баланс на первой же кочке, когда большой кусок грязи отвалится от диска и вся работа пойдет «коту под хвост»;

— обязательно нужно снять все старые балансировочные грузы;

— ещё достаточно часто встречается ситуация, когда шина просто не встала до конца на свое место. Снаружи это заметить можно не всегда, а вот на балансировку может влиять довольно сильно;

— различные пластмассовые колпаки, которые одеваются сразу по выходу из шиномонтажа, так же способны внести дисбаланс в только что сбалансированное колесо.

Как часто стоит делать балансировку колес

Рекомендуемая частота проведения разная. Кто-то говорит, что она необходима каждые 10 тысяч километров, кто-то настаивает на 20 тысячах. Если вы почувствовали, что при движении бьет руль, присутствует излишняя вибрация корпуса, не поленитесь посетить шиномонтаж. Тем самым вы, возможно, сэкономите на более дорогостоящем ремонте.
Надеемся, что после прочтения данной статьи, у вас уже не останется вопросов, зачем нужна балансировка колес, и нужно ли ее делать.

Так же не забываем правильно хранить колёсную резину

Фото моих колёс R15 Racing Wheels Classic H-353 r15 j6.5 на зимней резине AUSTONE SKADI SP-901 195/50 R15 82H

Балансировка вращающихся деталей и сборочных единиц

Условие уравновешенности агрегата.

Отремонтированный агрегат считается уравновешенным, если при его работе равнодействующая всех сил, действующих на опоры агрегата, остается постоянной по величине и направлению.

Динамические нагрузки на опоры работающего агрегата обусловлены силами инерции деталей, которые движутся поступательно или вращаются. Агрегат будет уравновешенным в том случае, если он собран из одноименных деталей, движущихся поступательно, одинаковой массы и вращающихся деталей, прошедших балансировку.

Движущиеся детали изменяют свою массу или становятся при эксплуатации неуравновешенными в результате накопления загрязнений на их поверхностях, неравномерного изнашивания и деформирования. Это приводит к дополнительным нагрузкам в кинематических парах и накоплению усталостных повреждений в шейках валов, что в свою очередь снижает долговечность агрегатов.

Детали балансируют во время их восстановления (коленчатые валы, маховики и др.), а сборочные единицы (сцепления, коленчатые валы в сборе с маховиками и сцеплениями и др.) – после узловой сборки.

Балансировка – это уравновешивание сил инерции частей вращающегося изделия совмещением его центра масс, осей инерции и вращения путем снятия лишнего металла или установки противовесов.

При балансировке вращающихся изделий добиваются, чтобы нагрузки на их опоры от сил инерции были равны нулю. Вращающееся изделие полностью уравновешено при условиях

где М – масса изделия, г; rs – расстояние от центра масс изделия до его оси вращения, см; J < центробежный момент инерции изделия, г-см 2 ; mjy г – и lj – масса (г) элемента изделия, расстояние (см) от центра его масс до оси вращения изделия и плечо (см) действия силы инерции элемента относительно оси, проходящей через центр масс изделия, соответственно; i = = 1. к – число элементов изделия.

Считают, что изделие уравновешено статически, если выполняется первое условие, и уравновешено динамически, если выполняется второе условие. В реальных условиях различают статическую, динамическую и смешанную неуравновешенность вращающихся деталей или сборочных единиц.

Статическая неуравновешенность (рис. 2.57, а) наблюдается у деталей типа дисков с малой длиной (маховиков, нажимных и ведомых дисков сцеплений, чугунных шкивов и др.), у которых возможна неуравновешенная сила инерции. Мерой статической неуравновешенности служит дисбаланс, направление которого совпадает с неуравновешенной силой инерции, а значение равно произведению Mrs (г-см). Способы статической балансировки состоят в совмещении центра масс детали с осью ее вращения путем снятия излишнего металла или установки противовеса. При этом определяют направление дисбаланса, затем на этом направлении на

Рис. 2.57. Виды неуравновешенности деталей: а – статическая; б – динамическая; в – смешанная

поверхности изделия снимают излишний металл по одну сторону с неуравновешенной массой от оси вращения или добавляют металл, если неуравновешенная масса находится по другую сторону от оси вращения детали. Массу т (г) снимаемого (добавляемого) металла определяют по формуле

где R – расстояние от оси вращения до центра массы снимаемого (добавляемого) металла, см.

Поверхность, с которой снимают металл или закрепляют противовес, должна быть наибольшего радиуса, поскольку в этом случае масса снимаемого (добавляемого) материала минимальная.

Балансировку ведут на роликах, горизонтальных призмах, качающихся дисках и на станках.

Устройства для статической балансировки деталей на роликах и горизонтальных призмах приведены на рис. 2.58, а, б. Деталь 1 устанавливают без зазора на оправку 2, которую в свою очередь устанавливают на ролики или призмы. Неуравновешенная деталь под действием силы тяжести провернется вокруг своей оси, при этом ее «тяжелая» часть окажется внизу. Балансировка на призмах дает более точные результаты, однако в этом случае требуется, чтобы их рабочие поверхности располагались горизонтально. Эти устройства показывают только направления дисбаланса, определение его значения затруднено и требует практического навыка.

Рис. 2.58. Схема устройств для статической балансировки дисков: а – на роликах: 1 – деталь; 2 – оправка; 3 – ролики; б- на призмах: 1 – деталь; 2 – оправка; 3 – призмы; в – на качающемся диске: 1 – стрелка; 2 – деталь; 3 – острие; 4 – опора

Устройство для статической балансировки деталей на качающемся диске (рис. 2.58, в) лишено приведенного недостатка. Его статически отбалансированный диск имеет опоры (цилиндрическую поверхность и плоскость) для балансируемой детали. Соосно цилиндрической поверхности установлено острие 3, которое соприкасается с ответным коническим углублением опоры 4. Две стрелки 1 диска расположены во взаимно перпендикулярных направлениях. Деталь устанавливают на диск и ориентируют центрирующим пояском. Если диск с деталью под действием силы тяжести наклонились, то их приводят в горизонтальное положение путем перемещения по поверхности детали компенсирующего груза. Место нахождения груза и его масса показывают направление и величину дисбаланса.

Статическую балансировку изделий (маховиков, нажимных и ведомых дисков сцеплений, сцеплений в сборе и др.) в динамическом режиме (при их принудительном вращении) выполняют на станке модели 9765. Этот вид балансировки более точный, чем ранее рассмотренные.

Динамическая неуравновешенность (см. рис. 2.57, б) у статически уравновешенного изделия (центр масс находится на оси вращения) возникает в том случае, если имеются две неуравновешенные массы т, которые расположены по разные стороны от оси вращения на расстоянии г. Во время вращения изделия возникает момент S от двух равных сил инерции Р на плече /. Момент S вызывает переменные по направлению нагрузки на опоры изделия при его вращении. Динамическую неуравновешенность устраняют снятием или добавлением двух равных масс в плоскости действия момента S, чтобы появился новый момент, уравновешивающий начальный. Этот вид неуравновешенности выявляют при принудительном вращении изделия. Динамическая неуравновешенность измеряется в ньютон-квадратный метр (Н м 2 ).

Смешанная неуравновешенность (см. рис. 2.57, в) наиболее часто встречается в реальных условиях, когда имеются неуравновешенные сила инерции и момент от двух равных сил инерции. Этот вид неуравновешенности характерен для длинных деталей или сборочных единиц типа валов (Н м).

Система любого числа неуравновешенных сил инерции сводится к двум силам, которые расположены в двух произвольно выбранных перпендикулярно оси детали плоскостях, удобных для уравновешивания. Такие плоскости называют плоскостями коррекции. Например, у коленчатого вала эти плоскости проходят через крайние противовесы.

Пусть имеется ряд сил, в том числе Р1 и Р2 от неуравновешенных масс и т2 Заменим центробежные силы Рх и Р2 их составляющими Р и Р” и Р’2 и Р2 в плоскостях коррекции, расположенных друг от друга на расстоянии /. Сложим эти составляющие в каждой плоскости по правилу параллелограмма и получим равнодействующие и Т2. В точке приложения силы Т< приложим две равные между собой, но противоположно направленные силы Т2. В результате получаем две неуравновешенные силы Т2 и Q в плоскостях коррекции. Сила Q является векторной суммой сил Т< и Т2. Момент Т21 определяет динамическую неуравновешенность, а сила Q – статическую. Полное уравновешивание изделия достигается установкой противовесов тъ и т4 в плоскостях коррекции на линиях действия сил Т2 и Ту

Направление (угол) и значение дисбаланса в каждой плоскости коррекции вала определяют на балансировочных станках моделей, например, БМ-4У, КИ-4274, МС-9716 или фирмы Schenk (Германия). На станках балансируют сборочные единицы (коленчатые валы с маховиками, карданные валы и др.), вращающиеся при работе агрегата в двух и более опорах.

Принцип действия балансировочного станка (рис. 2.59) заключается в следующем. Изделие устанавливают на упругие опоры (люльки) 1 и приводят во вращение с частотой 720. 1100 мин -1 от электродвигателя 6. Под действием центробежных сил инерции опоры с изделием будут колебаться вдоль горизонтальной оси. С перемещающимися опорами заодно движутся и обмотки датчиков перемещений 2, находящиеся

Рис. 2.59. Схема станка для динамической балансировки деталей:

1 – опоры (люльки); 2 – датчик перемещений; 3 – блок усиления; 4 – миллиамперметр; 5 – лампа стробоскопа; 6 – электродвигатель; 7 – лимб стробоскопа; 8 – маховик

в магнитном поле постоянных магнитов. В каждой обмотке наводится ЭДС, значение которой пропорционально амплитуде колебаний. Сигнал от датчика поступает в блок усиления 3 и в измененном виде фиксируется миллиамперметром 4, шкала которого составлена в единицах дисбаланса (г см). Сигнал об угле поворота шпинделя, при котором опора переместилась на максимальное расстояние, поступает на малоинерционную лампу 5 стробоскопа, вспышка которой освещает небольшой участок обода вращающегося лимба 7 с угловыми делениями от 0 до 360°. Рабочий воспринимает лимб остановленным с неподвижными цифрами. Значение и направление дисбаланса изделия поочередно определяют на каждой из двух опор станка.

После каждого определения направления и значения дисбаланса останавливают станок. При отключенном электродвигателе люльки запираются электромагнитами. Затем вращением изделия рукой за маховик 8 устанавливают его в нужное угловое положение. С помощью радиально-сверлильного станка или электрической дрели высверливают лишний металл необходимой массы в плоскости коррекции. Длина сверления пропорциональна показаниям миллиамперметра.

Читайте также:  Автомобиль дергается когда едет
Ссылка на основную публикацию