Неуравновешенность вращающихся деталей и узлов машины.

Балансировка

Неуравновешенность вращающихся деталей и узлов машины вызывает виб­рации и повышенные износы многих деталей. Причиной неуравновешенности мо­гут быть неоднородность материала деталей, погрешность размеров деталей, не­симметричное расположение массы относительно оси вращения, неточная взаим­ная соосность деталей и др.

Неуравновешенность при вращении таких деталей, как коленчатые валы, маховики, диски, карданные валы, роторы вентиляторов приводит к возникновению дополнительных центробежных сил. Неуравновешен­ность деталей можно устранить балансировкой. Различают статическую и дина­мическую балансировку.

Статической балансировкой устраняют неуравновешенность, вызываемую несовпадением центра тяжести с осью вращения детали. Величина возникающей при вращении детали центробежной силы может быть определена по формуле

где m - неуравновешенная масса, кг; r - смещение центра тяжести от оси вращения, м; ω - угловая скорость вращения, рад/с; n - частота вращения, об/с.

Для уравновешивания детали необходимо укрепить груз массой m, чтобы выполнялось условие Fν = Fc или m₁R₁=mr,

где R1 - расстояние массы m от оси вращения, м; Fν - сила инерции от урав­новешивающей массы m1

Другим способом уравновешивания является удаление определенной массы детали. Удаление производится с утяжеленной стороны детали, а прикрепление груза с облегченной. Статической балансировке подвергаются детали, имеющие , небольшую длину и относительно большой диаметр: шкивы, маховики, диски и др. Статическая балансировка проводится на призмах или роликах (Рис: 33).

Рисунок 33 - Схема статической балансировки: 1‒ маховик; 2 ‒ оправка; 3 ‒ призма 4 ‒ груз

Если деталь при вращении на оправке или с оправкой останавливается в произвольном положении, то она уравновешена, если же в каком-то определен­ном положении, то она не уравновешена.

Динамическая балансировка. Для деталей, длина которых значительно превышает диаметр (коленчатые, карданные валы и др.), применяют динамическую балансировку. Динамическая балансировка заключается в совмещении главной оси инерции с осью вращения. Эта балансировка немного сложнее статической (Рис. 34).

Рисунок 34 - Схема динамической балансировки

Динамическая неуравновешенность является следствием образования момента пары центробежных сил F1 и F2 проявляется при вращении детали. Величина динамической неуравновешенности зависит от величины сил и плеча их при­ложения, т. е. от момента действующих сил, который определяется по уравнению

Для уравновешивания этого момента необходимо приложить две массы m1=m2 на равном расстоянии от оси вращения, которые при вращении создадут момент M' = F₂l, противодействующий моменту F₁L и уравновешивающий его (Рис. 34). Единицей измерения динамической неуравновешенности является Н·м.

Динамическую балансировку проводят на специальных стендах. Дисбаланс уст­раняется удалением излишнего металла или добавлением. Динамическая балан­сировка включает статическую. Допустимые значения неуравновешенности дета­лей и узлов указывают в руководствах на капитальный ремонт.

Динамическую балансировку проводят при вращении детали, помещая ее на упругие опоры, которые колеблются под действием центробежных сил инерции и их моментов.

Замеряют амплитуду колебаний одной из опор, затем к детали по­очередно прикрепляют различные по массе грузы и добиваются прекращения ко­лебания этой опоры. Те же операции проделывают в отношении другой опоры. Балансировка считается законченной, если при вращении детали опоры не колеб­лются. (Дисбаланс допускается для тракторного коленчатого вала 0,012 Н·м, кар­данного вала автомобиля - 0,005 ... 0,01 Н·м.)

Динамической балансировке подвергают не только детали, но и агрегаты, например, двигатель внутреннего сгорания. Их балансируют на обкаточных стен­дах, дополнительно оборудованных упругой подвеской для крепления двигателя.

Кроме статической и динамической балансировки деталей и узлов, есть еще группы деталей, которые комплектуются с учетом их массы. По массе подбирают детали с прямолинейно-возвратным движением - поршни, ползуны, а также дета­ли со смешанным движением - шатуны, различные поводки и т. п. Эти детали должны поступать на сборку с разницей по массе, не превышающей пределов, ус- тановленных техническим условием на ремонт.