Методы и средства балансировки

Методы балансировки

Методы балансировки классифицируют по ряду признаков:

  • по назначению — балансировка деталей, жестких, квазигибких и гибких роторов в сборе, роторов на месте установки;
  • по частоте вращения ротора при балансировке — без вращения детали, низкочастотная и высокочастотная балансировка;
  • по числу плоскостей коррекции — одно, двух- и многоплоскостная балансировка;
  • по измеряемому параметру при балансировке — с измерением амплитуды, фазы, амплитуды и фазы перемещения, виброскорости, виброускорения, усилия в опорах, напряжений в роторе;
  • по числу измеряемых параметров при балансировке — один, два, более двух параметров;
  • по способу корректировки масс — добавлением, уменьшением или перемещением корректирующих масс;
  • по способу, нахождения зависимости дисбалансов в плоскостях коррекции от измеряемых параметров — экспериментальный (метод пробных пусков), расчетный, экспериментально-расчетный.

К методам балансировки деталей относится статическая балансировка без вращения детали и динамическая низкочастотная балансировка в одной или двух плоскостях коррекции.

Основными методами балансировки жестких роторов в сборе являются методы низкочастотной динамической балансировки в одной или двух плоскостях коррекции. Зависимости дисбалансов в плоскостях коррекции от измеряемых параметров устанавливают методом пробных пусков или путем предварительного расчета.

Методы низкочастотной балансировки квазигибких роторов отличаются от методов низкочастотной балансировки жестких роторов тем, что дисбалансы в плоскостях коррекции устанавливают по определенному закону. Для роторов с известным распределением дисбалансов применяют методы балансировки по главному вектору и главному моменту. При этом используют две или три плоскости коррекции. Роторы с неизвестным распределением дисбалансов балансируют во многих плоскостях коррекции, распределяя корректирующие массы по длине ротора пропорционально, смещению оси ротора относительно главной центральной оси инерции или другому закону.

Методы балансировки гибких роторов требуют высокой частоты вращения, многих плоскостей коррекции и измерения перемещений ротора в нескольких сечениях и вибраций опор. Зависимости дисбалансов в плоскостях коррекции находят экспериментальным и экспериментально-расчетным способами.

Для достижения 1-го и 2-го классов точности балансировки жестких и квазигибких роторов применяют метод, высокочастотной балансировки роторов на месте установки. Как правило, балансировку проводят в одной или двух плоскостях коррекции методом пробных пусков по измерениям амплитуд вибраций корпуса или опорных стоек. Высокочастотную балансировку гибких роторов на месте установки выполняют экспериментально-расчетными методами.

Совершенство метода балансировки определяется значением достижимого остаточного дисбаланса в плоскости коррекции, коэффициентом уменьшения дисбаланса за одну корректировку масс и продолжительностью балансировки.

Выбор метода балансировки зависит от технических требований на балансировку, организационных и экономических условий данного производства. Метод балансировки выбирают на стадии проектирования ротора, доводочных испытаниях и технологической подготовки производства.

Средства балансировки

Средства балансировки разделяют на:

  • технологическое оборудование (в том числе контрольное и испытательное);
  • технологическую оснастку (в том числе инструменты и средства контроля);
  • средства механизации и автоматизации производственных процессов.

К технологическому оборудованию для реализации процесса балансировки относят: балансировочные и металлорежущие станки и другое оборудование.

Балансировочный станок — станок, с помощью которого определяют и уменьшают дисбалансы ротора, их классифицируют по следующим признакам:

  • по назначению — для статической и динамической балансировки;
  • по режиму работы — дорезонансные, зарезонансные и резонансные;
  • по виду привода вращения балансируемого ротора — с приводным валом, приводным ремнем, собственным приводом изделия;-
  • по оснащенности средствами корректировки масс — снабженные средствами корректировки масс, измерительные;
  • по уровню автоматизации — с ручным управлением, полуавтоматы, автоматы и автоматические линии станков;
  • по паспортному порогу чувствительности — нормальной и повышенной точности.

На станке для статической балансировки можно определить главный вектор дисбалансов ротора:

  1. при помощи силы тяжести на невращающемся роторе;
  2. на вращающемся роторе (в динамическом режиме).

На станках первого типа ось неуравновешенного ротора под действием сил тяжести перемещается относительно неподвижной точки, оси и т. п. или ротор поворачивается вокруг своей оси. Станки для статической балансировки в динамическом режиме аналогичны станкам для динамической балансировки.

На станках для динамической балансировки неуравновешенный ротор вращается с постоянной частотой в специальных опорах. В зависимости от режима работы вращение происходит вокруг главной центральной оси инерции ротора (зарезонансный станок) или оси ротора (дорезонансный станок).

На дорезонансных станках измеряют динамические усилия в опорах и по законам статики находят дисбалансы в плоскостях коррекции несбалансированного ротора.

На зарезонансных станках измеряют вибрации опор и экспериментально устанавливают связь вибраций опор с дисбалансами в плоскостях коррекции ротора.

Высокочастотные станки для динамической балансировки называемые разгонно-балансировочными стендами, оборудованы бесконтактными датчиками для измерения перемещений вращающегося ротора в нескольких сечениях.

Станки для динамической балансировки имеют индикаторы дисбаланса: измерительные приборы, аналоговые или цифровые вычислительные машины, позволяющие получать информацию о дисбалансах ротора. Комплект измерительных приборов с вибродатчиками, позволяющий получить информацию о дисбалансах ротора при балансировке на месте в собственных подшипниках и опорах без установки на балансировочный станок, называют балансировочным комплектом.

Металлорежущие станки в процессе балансировки применяют для корректировки масс снятием материала с поверхностей ротора. Для этого используют станки токарной группы, а также сверлильные, фрезерные и шлифовальные станки.

Корректировку масс ротора осуществляют и с помощью других станков и агрегатов, например, сварочных агрегатов, лазеров, электрохимических станков и т. д.

Технологическая оснастка

К ней относят:

  • приспособления для балансировочных и металлорежущих станков;
  • средства контроля;
  • слесарно-сборочный, режущий инструмент и вспомогательные материалы.

Приспособления для балансировочных станков служат для установки ротора на опоры станка и привода его во вращение. Часто применяют технологические подшипники, оправки, приводные валы и другие приспособления.

Приспособления для металлорежущих станков предназначены для связывания обрабатываемой детали (ротора) при корректировке масс со станком и режущим инструментом. Для этих целей используют универсальные или специальные станочные приспособления. Наиболее распространены машинные тиски, патроны, кондукторы, планшайбы и т. п.

Выполнение подготовительных, рабочих и заключительных операций процесса балансировки сопровождается техническим контролем линейных, угловых размеров и массы. Для этих целей применяют контрольно-измерительный инструмент и приборы, обеспечивающие заданную точность измерений, высокую достоверность, малую трудоемкость.

При балансировке используют как простые средства измерений (металлические линейки, щупы, технические уровни), так и более сложные — штангенинструменты, микрометры, рычажно-механические приборы (индикаторы часового типа).

В зависимости от конструкции станка, балансируемого ротора, способа корректировки масс применяют общеслесарный или специальный сборочный инструмент, резцы, фрезы, сверла и другой режущий инструмент.

В процессе технического обслуживания станков, подготовки роторов к балансировке используют смазочные масла, обтирочные противокоррозионные и другие вспомогательные материалы.

Средства механизации и автоматизации. Наряду со станками-автоматами и полуавтоматами, автоматическими линиями актуальны средства малой механизации и автоматизации.

Механизация направлена на частичную или полную замену ручного труда человека машиной с сохранением участия человека в ее управлении. Автоматизация процесса направлена на передачу машинам и приборам функций управления, ранее выполнявшихся человеком.

 

Избранные главы из книги Левита М.Е., Рыженкова В.М. "Балансировка деталей и узлов". Москва, изд. "Машиностроение", 1986г.