При статической неуравновешенности (рис. 14.10) главная центральная ось инерции параллельна оси вращения ротора, главный вектор дисбалансов больше нуля, а главный момент дисбалансов равен нулю (), т.е. необходимо уравновесить только вектор Dс = m × e. Для этого достаточно установить на роторе только одну корректирующую массу mk, величина которой определяется из равенства:

,

где величиной ek задаются из соображений удобства размещения противовесов. Направление вектора Dk противоположно направлению Dc.

Таким образом, условие статической уравновешенности ротора заключается в .

Моментная неуравновешенность

При моментной неуравновешенности (рис. 14.11) главная центральная ось инерции пересекает ось вращения в центре масс ротора точке S, главный вектор дисбалансов Dс равен нулю, главный момент дисбалансов МD не равен нулю (), т.е. необходимо уравновесить только момент дисбалансов МD. Для этого достаточно разместить на роторе две одинаковых корректирующих массы mk на равных расстояниях от оси вращения ek и от центра масс S - lk. Массы выбираются и размещаются так, чтобы момент их дисбалансов MDk был по величине равен, а по направлению противоположен моменту дисбалансов ротора МD:

,

где Dk – дисбаланс корректирующей массы, .

В этих зависимостях величинами lk и ek  задаются по условиям удобства размещения противовесов на роторе, а величину mk рассчитывают. Необходимо отметить, что величины Dk в плоскостях коррекции необязательно должны быть равными, необходимо выполнять только неизменность положения центра масс - он должен оставаться на оси вращения.

Таким образом, условие моментной уравновешенности ротора заключается в .

Динамическая неуравновешенность

При динамической неуравновешенности (рис. 14.12) главная центральная ось инерции пересекает ось вращения не в центре масс ротора точке S, либо перекрещивается с ней; и главный вектор дисбалансов Dс, и главный момент дисбалансов МD не равны нулю (), т.е. необходимо уравновесить вектор Dс и момент дисбалансов МD . Для этого достаточно разместить на роторе две корректирующих массы mk1 и mk2 на расстояниях от оси вращения ek1 и ek2, а от ценра масс S, соответственно на lk1 и lk2. Массы выбираются и размещаются так, чтобы момент их дисбалансов MDk был по величине равен, а по направлению противоположен моменту дисбалансов ротора МD:

,

где Dk1 и Dk2 – дисбалансы корректирующих масс,  и .

Векторная сумма дисбалансов при этом должна быть равна и противоположно направлена вектору Dс:

.

В этих зависимостях величинами lki и eki  задаются по условиям удобства размещения противовесов на роторе, а величины mki рассчитывают.

Таким образом, условие динамической уравновешенности ротора заключается в .

Контрольные вопросы

34.            Вибрации и колебания в машинах и механизмах.

35.            Что такое неуравновешенность механизма, её разновидности.

36.            Метод замещающих масс.

37.            Полное статическое уравновешивание кривошипно-ползунного механизма методом замещающих масс.

38.            Частичное статическое уравновешивание кривошипно-ползунного механизма методом замещающих масс.

39.            Балансировка роторов. Как решаются задачи уравновешивания при статической, моментной и динамической неуравновешенности.

Лекция 15

Уравновешивание роторов при проектировании. Виброзащита машин и механизмов. Методы виброзащиты. Подрессоривание и виброизоляция. Динамическое гашение колебаний.

Уравновешивание роторов при проектировании

Статическое уравновешивание при проектировании

При проектировании статически уравновешивают детали, имеющие небольшие осевые размеры и конструктивно неуравновешенные, например, дисковые кулачки (рис. 15.1).

Когда кулачок неподвижен w1 = 0, реакция в опоре R10 = - G. При вращении кулачка w1 ¹ 0, реакция в опоре равна векторной сумме сил тяжести и центробежной силы инерции R10 = - (G + Pи), где Pи = - m1× e1 ×w12. При проектировании детали типа кулачка уравновешивание производится так: в деталь с центром на оси вращения вписывается окружность, подсчитываются площади ограниченные контуром кулачка и расположенные вне или внутри окружности, определяется массы и центры масс Sn неуравновешенных частей кулачка, находится эксцентриситет e1 центра масс S1 кулачка по величине и направлению и определяется его дисбаланс D1 = m1× e1, с помощью корректирующей массы mk,  размещаемой на эксцентриситете ek, создается дисбаланс Dk  равный по величине и противоположный по направлению D1.

Динамическое уравновешивание при проектировании

Динамическое уравновешивание при проектировании проводят с деталями и узлами, в которых массы распределены относительно оси вращения неравномерно, например, детали типа коленчатого вала. Эти детали делят на несколько дисков и в каждом диске, также как при статическом уравновешивании, определяют величину и направление дисбаланса Di. На детали выбирают две плоскости коррекции и каждый вектор дисбаланса раскладывают на две составляющие, расположенные в плоскостях коррекции. Затем составляющие векторы дисбалансов в плоскостях коррекции суммируются и их равнодействующий дисбаланс, например, DI, уравновешивается соответствующей  корректирующей массой mIk. Пример такого уравновешивания изображен на рис. 15.2.

Схема размещения корректирующих масс в плоскостях коррекции приведена на рис. 15.3.

I                                                       II

DII

 DI                                                                                                         eII

0I                                                                          0II

  eI                        DkI                                                                mkII

mkI

 DkII

Рис. 15.3

Виброзащита машин и механизмов

При движении механической системы под действием внешних сил в ней возникают механические колебания или вибрации. Эти вибрации оказывают влияние на функционирование механизма и часто ухудшают его эксплуатационные характеристики: снижают точность, уменьшают КПД и долговечность машины, увеличивают нагрев деталей, снижают их прочность, оказывают вредное воздействие на человека-оператора. Для снижения влияния вибраций используют различные методы борьбы с вибрацией. С одной стороны при проектировании машины принимают меры для снижения ее виброактивности (уравновешивание и балансировка механизмов), с другой - предусматриваются средства защиты как машины от вибраций, исходящих от других машин (для рассматриваемой машины от среды), так среды и операторов от вибраций данной машины.

Существует два способа виброзащиты: виброгашение и виброизоляция. Виброгашение основано на присоединении к колеблющимся звеньям машины дополнительных колебательных систем (динамических виброгасителей). Виброизоляция основана на разделении исходной системы на две части и соединения этих частей посредством виброизоляторов или амортизаторов.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25