Балансировка роторов

В. К. Ковалёв

Методическое пособие предназначено для освоения процесса технологии балансировки роторов. В данной работе отражены специфика и особенности балансировки различных типов роторов. Изложен порядок проведения работ при балансировке на станках. В пособии приведены основные понятия, термины, расчётные соотношения и нормы, которые установлены стандартами.

© В. К. Ковалёв, 2016

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

1. Основные понятия

Главным источником вибрации агрегатов является неуравновешенность роторов¹, которая всегда имеет место. Неуравновешенность роторов подразделяют на следующие три вида.

Статическая неуравновешенность — это неуравновешенность, при которой ось ротора и его главная центральная ось инерции параллельны (см. рис.1).

Рис.1

Моментная неуравновешенность — это неуравновешенность, при которой ось ротора и его главная центральная ось инерции пересекаются в центре масс ротора (см. рис.2).

Рис.2

Динамическая неуравновешенность — это неуравновешенность, при которой ось ротора и его главная центральная ось инерции пересекаются не в центре масс или перекрещиваются (см. рис.3). Она состоит из статической и моментной неуравновешенности.

Рис.3

Частным случаем динамической неуравновешенности является квазистатическая неуравновешенность, при которой ось ротора и его главная центральная ось пересекаются не в центре масс ротора.

Вызываемая неуравновешенностью центробежная сила определяется по формуле:

F_цн = w²r P/g = (πn/30) ²r P/g, (1)

где w = 2πf = πn/30 — угловая скорость,

f — частота вращения ротора в секунду,

n — частота вращения в минуту,

P — вес ротора, q = 9,81м/сек² — ускорение свободного падения,

r — радиус неуравновешенной массы или модуль эксцентриситета.

На высоких оборотах неуравновешенные массы могут развить центробежные силы до недопустимых значений, которые приведут к разрушению машины. Для большинства машин достижение неуравновешенной центробежной силой значения ок. 30% веса ротора является предельно допустимой величиной.

Произведение неуравновешенной массы на её эксцентриситет называют дисбалансом. Дисбаланс — величина векторная. Чаще используется термин «значение дисбаланса», которое равно произведению неуравновешенной массы m на модуль её эксцентриситета е_ст.

D = m е_ст (2)

Дисбалансы роторов в процессе эксплуатации могут быть вызваны износом рабочих частей, изменением посадки дисков, ослаблением крепления элементов входящих в состав роторов, деформацией и другими факторами, приводящими к смещению масс относительно оси вращения.

Значение дисбаланса обычно указывается в гмм, гсм. 1гсм = 10гмм.

В технике допуск на все физические параметры обычно задают в зависимости от величины. Понятно всем, что если взвешивается масса 1кг, то взвесить с точностью до10г несложно. Взвесить массу 1т с точностью до10г сложнее, да и обычно этого не требуется. Поэтому допуск на вес часто задают в относительных единицах. Такая же аналогия характерна для выбора допусков на балансировку роторов. Для задания допуска часто используют отношение значения дисбаланса к массе ротора, называемое удельным дисбалансом. Удельный дисбаланс соответствует эксцентриситету центра массы ротора.

е_ст = D/m

Дисбалансы устраняются балансировкой. Балансировка — это процесс определения значений и углов дисбалансов ротора, и уменьшения их корректировкой масс. На практике получили распространение два вида балансировки: статическая и динамическая.

Примечания

1

Здесь и далее выделены курсивом термины и определения, установленные ГОСТом 19534 — 74. Балансировка вращающихся тел. Термины [1].