Автоматичне балансування обертових валів
При обертанні незбалансованого вала завжди спостерігаються більш-менш
інтенсивні поперечні коливання. Амплітуди коливань залежать від кутової
швидкості обертання і при визначених для даного вала критичних значеннях
швидкості зростають настільки значно, що порушують нормальні умови
експлуатації і можуть викликати поломку вала. При цьому критичний стан
не можна усунути навіть найретельнішим балансуванням, тому необхідно
домагатися, щоб експлуатаційні кутові швидкості не збігалися з
критичними.
. Щоб виключити вплив ваги і розглянути явище в найбільш чистому виді,
будемо вважати, що вісь вала розташована вертикально (мал.80,а). Вал має
круглий перетин і обертається в підшипниках; диск розташований усередині
між опорами.
, потрібно знайти відношення відцентрової сили до згинальної твердості
вала с:
або
(358)
тобто прогин вала пропорційний початковому ексцентриситетові.
З (358) випливає, що критичний стан настає при цілком визначеному
значенні кутової швидкості, що залежить від параметрів системи:
(359)
Мал.80
необертової системи вал-диск і тим більше, ніж жорсткіший вал і легший
диск.
З (359) випливає вираз для відносного прогину вала
(360)
, то прогин дорівнює нескінченності і настає критичний стан.
Мал.81
, можна одержати гарну збалансованість системи. Це використовується при
проектуванні валів швидкохідних турбін, де гнучкі вали виявляються
раціональнішими, ніж тверді.
.
) обертання супроводжується визначеною і незмінною в часі деформацією
вала. Будь-яке волокно в процесі руху залишається однаково розтягнутим
(або стиснутим) незалежно від часу.
виділяють заборонну зону небезпечних значень кутових швидкостей.
Для усунення вигину, що виникає при обертанні неврівноваженого вала,
іноді застосовують спеціальні пристрої, що забезпечують автоматичне
балансування. Таке балансування особливо необхідне, коли в умовах
експлуатації можливо істотна зміна незбалансованості вала або ротора.
Прикладом можуть служити деякі типи центрифуг, при завантаженні яких
можливе значне порушення симетрії розподілу мас щодо осі обертання.
Автоматичне балансування сприяє збереженню прямолінійної форми вала і
цим відрізняється від самоцентрування диска при високих швидкостях
обертання, коли відбувається центрування маси диска при відповідно
вигнутому валі.
Один з варіантів автоматичного балансовщика полягає в тому, що схема
вал-диск ускладнюється двома маятниками, що можуть вільно обертатися на
валові. Обмежимося розглядом стаціонарних режимів обертання і для
спрощення будемо зневажати силами ваги і непружних опорів.
– ексцентриситет (мал.82).
Мал.82
(мал.82). У кожній схемі відцентрова сила і сила пружності вала діють по
одній прямій, тому, додаючи маятники, можна припустити, що в кожній з
цих схем осі обох маятників мають напрямок тієї ж прямої.
.
.
, що відповідає даному ексцентриситетові диска.
зменшується рівно настільки, наскільки це необхідно для зрівноважування
зрослої відцентрової сили диска.
, стійким виявляється режим а (мал.82), у якому маятники збільшують
прогин вала і тому приносять тільки шкоду. Тому в реальних системах
уживають заходів по “вимиканню” маятників у докритичній області.
відцентрові сили виявляються достатніми, щоб кільця “спливли” і
відбулося включення балансовщика.
У деяких конструкціях шліфувальних верстатів маятниками служать кулі,
укладені в кожух.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
