балансування роторів

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 збігається з віссю обертання і ротор є врівноваженим або ідеальним. При розбіжності осі обертання з віссю, 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 центральної осі інерції, по ГОСТ 19534-74, розрізняють наступні види неврівноваженості роторів:

- статичну, коли ці осі паралельні;

- моментную, коли осі перетинаються в центрі мас ротора

;

- 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.

Дисбаланс - міра статичної неврівноваженості ротора, векторна величина, що дорівнює добутку неврівноваженої маси на її ексцентриситет, де ексцентриситет - радіус-вектор центра цієї маси щодо осі ротора.

Напрямок головного вектора дисбалансу збігається з напрямком головного вектора сил інерції, що діють на ротор при обертанні:

Моментная неврівноваженість характеризується головним моментом дисбалансів ротора, який пропорційний головному моменту сил інерції:

,

де - головний момент дисбалансу.

Головний момент дисбалансів ротора повністю визначається моментом пари рівних за величиною і протилежних за направленням дисбалансів, 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 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. Цю систему, як і будь-яку довільну систему сил, можна замінити рівнодійними - головним вектором і головним моментом або двома векторами, розташованими в довільних паралельних площинах. Для врівноваження системи сил досить врівноважити ці равнодействующие. При балансуванні операції над силами замінюють діями над дисбалансами. Тому для жорстких роторів вищесказане можна сформулювати так: 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, у порівнянні з розрахунковими. 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. ВелічінаD0 не повинна перевищувати допустимих для даного класу точності значень, що регламентуються ГОСТ 22061-76.