Статическая балансировка роторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

"Уфимский государственный нефтяной технический университет"

Кафедра "Технологические машины и оборудование"

Отчет о лабораторной работе

"Статическая балансировка роторов"

Уфа 2012

Цель работы:

1. Устранение неуравновешенности ротора (явного дисбаланса) относительно оси вращения.

2. Определение и устранение скрытого дисбаланса.

3. Определение момента силы трения качения.

Теоретические сведения

Среди различных причин вибрации центробежных машин одна из самых важных - неуравновешенность роторов, обуславливаемая неравномерностью распределения вращающихся масс относительно оси вращения.

Причины неуравновешенности ротора:

геометрическая неточность обработки отдельных деталей;

погрешность сборки (смещение сопряженных узлов и деталей);

неоднородность металла, наличие раковин, пор и других дефектов;

деформация вала и собранных на нем деталей;

неравномерный износ различных деталей ротора в процессе эксплуатации;

нарушение неравномерного распределение металла детали в результате ремонта.

Вследствие указанных причин центры тяжести отдельных частей ротора оказывается смещенными по отношению к его геометрической оси, что приводит к появлению неуравновешенных сил инерции. Несовпадение центра тяжести детали с осью вращения называется статической неуравновешенностью. При этом опорные подшипники испытывают дополнительную знакопеременную нагрузку, что приводит к вибрации машины и преждевременному износу его деталей. Чтобы уравновесить диск, необходимо на диаметрально противоположном направлении неуравновешенной массы прикрепить уравновешенную массу М на расстоянии R от оси вращения таким образом, чтобы:

, (1)

где М - уравновешенную массу, кг;

R - расстояние от оси вращения, м.

Процесс определения неуравновешенной массы m (дисбаланса) и радиуса его приложения r (или, что значительно проще, произведения ) называют статической балансировкой.

Статическая балансировка даёт удовлетворительные результаты в том случае, когда неуравновешенные массы лежат в одной плоскости вращения, т.е. для деталей, по форме приближающихся к диску (полумуфты, колеса центробежных насосов и турбин, короткие детали большого диаметра ). Для многодисковых роторов статическая балансировка оказывается недостаточной.

Описание лабораторной установки

Простейшими приспособлениями для статической балансировки служат горизонтально расположенные ножи призматического сечения, которые изготовляют из твердой стали (марки не ниже Ст 7). Для уменьшения коэффициента трения рабочая часть ножей должна быть закалена, тщательно отшлифована и пришабрена по контрольной плите так, чтобы она соответствовала девятому классу чистоты. Проверку чистоты призм проводят по ребру контрольной линейки на просвет или по следам краски. Края призмы слегка закругляют. Минимальная длина ножа должна обеспечивать два полных оборота балансируемых деталей. Ширина рабочей поверхности каждой призмы выбираются из соотношения:

(3)

где g - масса балансируемого груза, кг;

d - диаметр шейки вала или оправки, м.

Призмы 4 устанавливают на прочные стальные козлы 2 (рисунок 2) специальный каркас или сплошное бетонное основание, чтобы предотвратить прогиб (в лабораторных условиях на регулируемые по высоте стойки). Для выравнивания ножей стойки или станину снабжают микрометрическими винтами 3. Негоризонтальность и непараллельность ножей не должны превышать 0,02 мм на 1 м. Для предохранения ротора 1 от скатывания на концах призм устанавливают ограничители. Балансируемый узел укладывают на приспособление так, чтобы ось вала (оправки) была перпендикулярна ножам. Рабочие колеса (диски) насаживают на оправки по второму классу точности. Шейка вала (оправки) шлифуют. Биение оправок не должно превышать 0,02 мм, а овальность шеек должна быть не более 0,005 ч 0,007 мм.

Рисунок 2 - Установка для статической балансировки

В другой конструкции приспособление для статической балансировки является роликовые устройства, которое состоит из двух пар роликов на шариковых подшипниках, установленных на стойках при помощи осей (рисунок 3).

Вал или оправку уравновешиваемой детали размещают между двумя указанными устройствами. Техника уравновешивание остается такой же, как на ножах, стой лишь разницей, что балансируемый узел не перекатывают, а поворачивают. Поскольку трение в узлах роликов больше трения, возникающего при балансировании на призмах точность балансировки при применение дисковых устройств соответственно меньше.

Величина допускаемого дисбаланса оговаривается в технических условиях на деталь. Приближенно можно принять, что для быстроходных центробежных машин при n3000 об/мин остаточная возмущающая сила составляет 10% от веса ротора, при n1500 об/мин - 20%.

Рисунок 3 - Роликовое устройство для статической балансировки

Таким образом, если в приведенном выше примере масса ротора равна 8 кг, то остаточный дисбаланс на радиусе z = 0,2 м не должен превышать 0,4 грамм.

Излишек детали на утяжеленной стороне детали снимают абразивным кругом, опиливанием, высверливанием, фрезерованием. В некоторых случаях производят наплавку облегченной стороны детали с последующим повторением процесса балансировки.

Порядок проведения работы

Перед проведением балансировки по уровню проверили горизонтальность призм, отрегулировали их положение соответствующими винтами. Призмы насухо вытерли чистым лоскутом. Балансируемый ротор осторожно положили на станок поперек ножей. Легким толчком ротор перекатывают по ножам. После затухания качаний он устанавливается так, что деталь будет останавливаться в любом сообщенном ей положении (состояние безразличного равновесия). Для устранения явного дисбаланса закрепили груз массой М₁ =26,9 г.

Следующая операция - определение и уравновешивание скрытого дисбаланса (для быстроходных машин операция необходимая).

Окружность диска разбили на 12 частей. Точки деления обозначили порядковыми номерами. Ротор установили на призмы. Последовательно в каждой точке, находящейся на горизонтальном диаметре, подобрали и закрепили такой минимальный груз , под действием которого диск повернуло на призмах на один и тот же угол (25є ч 45є).

Направление поворота при этом совпадало с направлением, в котором перекатывается колесо. После каждой операции грузики сняли и взвесили. Результаты замеров представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты замеров масс грузов

По данным таблицы 1 строим график , представленный на рисунке 4.

статическая балансировка ротор дисбаланс

По графику определяют точку, где требуется минимальный груз для проворачивания ротора, т.е. точку с неуравновешенной массой (точка 5).

Величина скрытого дисбаланса (отнесенная к внешнему радиусу) определяется как:

(4)

где - масса максимального груза, кг;

- масса минимального груза, кг.

Находим момент силы трения качения

(5)

Рисунок 4 - Зависимость массы груза от положения

После определения массы дисбаланса и точки её приложения произвели экспериментальную проверку балансировки на призмах.

Вывод: в ходе лабораторной работы была устранена неуравновешенность ротора (явный дисбаланса) относительно оси вращения, определен и устранен скрытый дисбаланс, построен график зависимости массы груза от положения , определили момент силы трения качения.

Размещено на Allbest.ru