Балансировка деталей и сборочных единиц

Неуравновешенность (дисбаланс) вращающихся частей являет­ся одним из факторов, лимитирующих надежность автомобилей в эксплуатации. Неуравновешенность — состояние характеризующее­ся таким распределением масс, которое вызывает переменные нагруз­ки на опоры, повышенные износ и вибрацию, способствует быст­рой утомляемости водителя. Дисбаланс изделия — векторная величи­на, равная произведению локальной неуравновешенной массы т на расстояние до оси изделия г или произведению веса изделия С на расстояние от оси изделия до центра масс е, т. е. D =тr = Gе.

Дисбаланс возникает в процессе изготовления (восстановления) деталей, сборки узлов и агрегатов и изменяет свое количественное значение в процессе эксплуатации и текущего ремонта.

В зависимости от взаимного расположения оси изделия и его главной центральной оси инерции различают три вида неуравно­вешенности: статическую, моментную и динамическую.

При статической неуравновешенности ось ОB вращения детали смещена на эксцентриситет е и параллельна главной центральной оси инерции ОИ (рис. 7.4, а). Данная неуравновешенность прису­ща дискообразным деталям (маховики, диски сцепления, шкивы, крыльчатки, сцепления в сборе и др.) и проявляется как в стати­ческом, так и в динамическом состоянии. Статическая неу­равновешенность определяется главным вектором дисбалансов D_ст(статический дисбаланс).

При моментной неуравновешенности ось изделия и его главная центральная ось инерции пересекаются в центре масс. Данная не­уравновешенность определяется главным моментом дисбалансов М или двумя равными по значению антипараллельными вектора­ми дисбалансов в двух произвольных плоскостях (рис. 7.4, б).

Моментная неуравновешенность является частным случаем бо­лее общей — динамической неуравновешенности, при которой ось изделия и его главная центральная ось пересекаются не в центре масс или перекрещиваются (рис. 7.4, в). Присуща она деталям и узлам типа валов, состоит из статической и моментной неуравновешенностей и определяется главным вектором дисбалансов Д_т и главным моментом дисбалансов Мили двумя приведенными векторами дисбалансов (в общем случае разных по значению и непа­раллельных), лежащих в двух выбранных плоскостях.

Рис. 7.4. Виды неуравно­вешенности: а — статическая; б — дина­мическая; в — смешанная

Дисбаланс изделия характеризуется числовым значением (в г*мм, г*см, кг*см) и углом дисбаланса (в град.) в системе координат, связанных с осью изделия.

Главный вектор дисбалансов D_cт может быть разложен на два параллельных D_cт1 и D_cт2, приложенных в выбранных плоскостях, а главный момент дисбалансов М может быть заменен моментом пары равных антипараллельных дисбалансов D_м1 и D_м2 в тех же плос­костях. Геометрические суммы D_cт1 + D_м1= D₁ и D_{cт 2} + D_м2 = D₂ образуют два приведенных дисбаланса D₁ и D₂ в выбранных плос­костях, которые полностью определяют динамическую неуравновешенность изделия.

При вращении неуравновешенного изделия возникает пере­менная по величине и направлению центробежная сила инерции Р — тrω² = Сеω², где со — угловая скорость вращения.

Приведение изделий, обладающих неуравновешенностью, в уравновешенное состояние осуществляется их балансировкой, т. е. определением дисбаланса изделия и устранением (уменьшением) его путем удаления или добавления корректирующих в определен­ных точках масс. В зависимости от вида неуравновешенности тела различают два вида балансировки: статическую и динамическую.

Статическая балансировка. При такой балансировке определя­ется и уменьшается (до остаточного допустимого значения дисба­ланса) главный вектор дисбалансов D_cт путем удаления или добав­ления корректирующей массы т_к (обычно в одной плоскости кор­ректировки) так, чтобы т_кr_к = тr (см. рис. 7.4, а). Статическая балансировка производится на стендах с призмами или роликами либо на специальных станках для статической балансировки в ди­намическом режиме (при вращении тела). Такая балансировка по­вышает точность балансировки и открывает возможность автома­тизации процесса.

Динамическая балансировка. При такой балансировке опреде­ляются и устраняются (уменьшаются) два приведенных дисбалан­са D₁ и D₂ в выбранных плоскостях коррекции путем удаления или добавления двух приведенных корректирующих масс, в общем слу­чае разных по значению и расположенных под разными углами коррекции, в системе координат, связанной с осью детали. При динамической балансировке устраняется (уменьшается) как ста­тическая, так и моментная неуравновешенность, и изделие стано­вится полностью сбалансированным, при этом D_cт ≈ 0 и М ≈ 0 и главная центральная ось инерции совпадает с осью изделия.

Величины допустимых при ремонте дисбалансов деталей и сбо­рочных единиц приведены в табл. 7.1.

Для балансировки коленчатых валов отдельно и в сборе с махо­виком и сцеплением, карданных валов в числе прочих используют балансировочный станок ЦКБ-2468 (рис. 7.5). Принцип работы станка состоит в том, что неуравновешенная масса 6 вызывает колеба­ние маятниковой рамы 1, имеющей пружинную подвеску 5, в го­ризонтальной плоскости.

Таблица 7.1

Допустимый дисбаланс деталей и сборочных единиц, г*см

Сборочные единицы	Автомобили
легковые	грузовые
Коленчатый вал	10...15	20...30
Коленчатый вал в сборе с маховиком и	20...50	50...70
сцеплением
Маховик	30...40	35...60
Ведомый диск сцепления, кожух сцепления в сборе с нажимным диском	10...25	30...50
Карданный вал	15...25	50...70

При балансировке левого конца правый конец запирают фиксатором 4. Чем больше неуравновешенная масса, тем больше амплитуда колебаний рамы и тем больше индуктируется ток в ка­тушке 3 индукционного датчика (имеющего линейную характери­стику). Катушка, жестко связанная с рамой станка, колеблется в поле неподвижного постоянного магнита 2. Ток через полукольца 9 выпрямительного устройства и щетки 10 подается на милливоль­тметр 12. Для исключения влияния привода на балансируемое из­делие применяют шарнирное соединение 7. Чем больше дисбаланс, тем больше показание милливольтметра. С помощью лимба 11 вала выпрямительного устройства и лимба 8 вала привода определяют положение неуравновешенной массы.

Рис. 7.5. Схема балансировоч­ного станка ЦКБ-2468: 1 — рама; 2 — магнит; 3 — ка­тушка; 4 — фиксатор; 5 — под­веска; 6 — неуравновешенная масса; 7— шарнирное соедине­ние; 8, 11 — лимба; 9 — полу­кольца; 10 — щетки; 12 — мил­ливольтметр