Неуравновешенность вращающихся масс и её виды

Неурaвнoвешеннoсть (дисбaлaнс) врaщaющихся чaстей является oдним из фaктoрoв, лимитирующих нaдежнoсть aвтoмoбилей в эксплуaтaции. Неурaвнoвешеннoсть — сoстoяние, хaрaктеризующееся тaким рaспределением мaсс, кoтoрoе вызывaет переменные нaгрузки нa oпoры, пoвышенные изнoс и вибрaцию, спoсoбствует быстрoй утoмляемoсти вoдителя. Дисбaлaнс изделия — вектoрнaя величинa, рaвнaя прoизведению лoкaльнoй неурaвнoвешеннoй мaссы т нa рaсстoяние дo oси изделия г или прoизведению весa изделия G нa рaсстoяние oт oси изделия дo центрa мaсс е, т. е. D = mr= Ge.

Дисбaлaнс вoзникaет в прoцессе изгoтoвления (вoсстaнoвления) детaлей, сбoрки узлoв и aгрегaтoв и изменяет свoе кoличественнoе знaчение в прoцессе эксплуaтaции и текущегo ремoнтa. Главной причиной неуравновешенности вращающихся масс является смещение центра массы с оси вращения. В этом случае центр массы, вращаясь относительно оси, создает значительную центробежную силу, которая вызы-вает динамические нагруз-ки переменного направле - НИЯ на Опоры вала, пеурав-новешенность, возникающая в результате смещения центра массы с оси вращения и сопровождающаяся действием центробежной силы в одной плоскости, называется статической неуравновешенностью. Она может быть вызвана нарушением точности изготовления детали вращения, неточностью монтажа и другими причинами.

Виды: статистическая динамическая

Статическая неуравновешенность - это неуравновешенность, при которой ось ротора и его главная центральная ось инерции параллельны.

Динамическая неуравновешенность– это неуравновешенность, при которой ось ротора и его главная центральная ось инерции пересекаются не в центре масс или перекрещиваются. Она состоит из статической и моментной неуравновешенности

Моментная неуравновешенность - это неуравновешенность, при которой ось ротора и его главная центральная ось инерции пересекаются в центре масс ротора.

26 Уравновешивание нескольких вращающихся масс, расположенных в одной плоскости.

Уравновешивание масс состоит в устранении переменных реакций на опоры от сил инерции. Для полного устранения этих реакций главный вектор и главный момент инерции должны быть равны нулю.

(Векторы обозначить) FU = 0; MU = 0 - динамическое уравновешивание.

(Векторы обозначить) FU = 0; MU ≠ 0 - статическое уравновешивание.

Положения отдельных неуравновешенных масс , расположенных на роторе, можно охарактеризовать величинами радиус-векторов относительно оси его вращения. Система вращающихся масс будет уравновешена, если главный вектор сил инерции, действующих на эти массы при их совместном вращении, Неуравновешенность вращающихся масс и её виды - student2.ru равен нулю:

(векторы) PU=∑Pi+Pyp=0, где Pi –сила инерции, действующая на i-ю массу; Pyp – сила инерции уравновешивающей массы , расположенной на расстоянии ryp Неуравновешенность вращающихся масс и её виды - student2.ru от оси вращения ротора.

Сила инерции, действующая на i-ю массу, вращающуюся с постоянной скоростью ω , равна Pi = mi·ri·ω2

Рассмотрим систему, состоящую из трехнеуравновешенных вращающихся масс m1, m2 и m3 (рис. 6.2). Рис. 6.2. Система неуравновешенных масс (а) и план сил инерции (б)

Условием уравновешенности данной системы масс является уравнение (векторы)PU=P1+P2+P3+Pyp=0

Так как Pi = mi·ri·ω2 , то это уравнение можно записать в виде

m1·r1·ω2 + m1·r2·ω2 + m3·r3·ω2 + myp·ryp·ω2 = 0 (r-вектор)

Так как ω≠0(мы рассматриваем вращающуюся систему масс), то

m1·r1 + m1·r2 + m3·r3 + myp·ryp = 0 (6)

Уравнение (6) можно решить аналитическим и графическим методами. При аналитическом методе решения составляются уравнения проекций сил на координатные оси, из которых находят являющееся неизвестным последнее слагаемое.

Найдем myp и ryp графическим методом, то есть построением векторного многоугольника (см. рис. 6.2, б), являющегося графической интерпретацией векторного уравнения (6). Предварительно выбираем масштаб сил μmy = m1y1 / z1, где z1 – длина вектора, изображающего силу P1 = m1·r1·ω2 , (мм). Размерность масштаба кг·м/мм (если масса задана в кг, радиус – в м).

Переведем масштабом μmy другие известные слагаемые уравнения (6) в векторные отрезки: z2=m2r2my , z3=m3r3my

Тогда векторное уравнение (6) запишется в виде z1+z2+z3+zyp=0

Построив векторный силовой многоугольник (см. рис. 6.2, б) в масштабе μmy , из него определим длину вектора zyp . Выбрав из конструктивных соображений величину ryp, вычисляем уравновешивающую массу myp = zyp· μmy / ryp

Поместив ее на роторе в направлении вектора ryp на расстоянии от оси вращения, равном длине этого вектора, уравновесим ротор. На практике наиболее часто статическое уравновешивание проводят:

- выбирая симметричные схемы механизма;

- устанавливая на звеньях механизма противовесы (или корректирующие массы);

- размещая противовесы на дополнительных звеньях или кинематических цепях.

Неуравновешенность вращающихся масс и её виды - student2.ru 27Статическая и динамическая балансировка вращ масс

Уравновешивание роторов или систем масс используется при проектировании механизмов.

В уже изготовленных роторах встречаются, как было сказано выше, неоднородности материала, возникают неточности изготовления и сборки, в результате чего возникает остаточная неуравновешенность, которую нужно устранять балансировкой.

Различают балансировку:

– статическую, которую производят для достаточно плоских роторов типа дисков, колес, маховиков, шкивов. Ротор при этом устанавливают в опорах с малым трением (например, на призмах) и путем добавления масс или высверливания добиваются безразличного положения балансируемого ротора на опорах;

– динамическую, которую выполняют для роторов, имеющих значительную длину (валы, широкие колеса, шкивы и т.д.), на специальных станках.

Задача балансировки ротора заключается в определении, в выбранных плоскостях коррекции, значений и углов дисбалансов и размещении в этих плоскостях корректирующих масс, дисбалансы которых равны по величине и противоположны по направлению найденным дисбалансам ротора.

При динамической неуравновешенности главная центральная ось инерции пересекает ось вращения не в центре масс ротора точке S, либо перекрещивается с ней; и главный вектор дисбалансов Dс, и главный момент дисбалансов МD не равны нулю (Dс≠0, МD ≠0), т. е. необходимо уравновесить вектор Dс и момент дисбалансов МD. Для этого достаточно разместить на роторе две корректирующих массы mk1 и mk2 на расстояниях от оси вращения ek1 и ek2, а от ценра масс S, соответственно на lk1 и lk2. Массы выбираются и размещаются так, чтобы момент их дисбалансов MDk был по величине равен, а по направлению противоположен моменту дисбалансов ротора МD:

Неуравновешенность вращающихся масс и её виды - student2.ru

где Dk1 и Dk2 – дисбалансы корректирующих масс, Dk1=mk1·ek1 и Dk2=mk2·ek2 Векторная сумма дисбалансов при этом должна быть равна и противоположно направлена вектору Dс Dc= -Dk=-(Dk1+Dk2)

Неуравновешенность вращающихся масс и её виды - student2.ru В этих зависимостях величинами lki и eki задаются по условиям удобства размещения противовесов на роторе, а величины mki рассчитывают.

Таким образом, условие динамической уравновешенности ротора заключается в Неуравновешенность вращающихся масс и её виды - student2.ru = 0 и Неуравновешенность вращающихся масс и её виды - student2.ru = 0

Неуравновешенность вращающихся масс и её виды - student2.ru

Наши рекомендации