Шрифт:

Раздел 4.

Балансировка жесткого ротора на станке.

Для балансировки деталей (роторов) разной массы и разной формы выпускаются специализированные балансировочные станки. Их основные функции – обеспечение вращения балансируемой детали на одной или нескольких стабильных скоростях вращения и измерение на выбранной частоте вращения амплитуд и фаз оборотных составляющих либо действующих на опоры вращения сил, либо вибрации (биений) вала в опорах, либо вибрации неподвижных частей опор вращения. На базе этих измерений и производится расчет компенсирующих масс, обеспечивающих требуемое снижение центробежных сил или вибрации /7/.

При балансировке на станке ротор устанавливается в опоры вращения балансировочного станка. Способ установки может быть разным, наиболее распространенные – с креплением вала в центры (цапфы) с собственными опорами вращения или со свободной установкой вала на ролики. Для насадных деталей, не имеющих собственного вала, изготавливаются специальные балансировочные оправки. Вращающий момент может передаваться от двигателя к ротору посредством муфты, ремня, магнитной передачи, приводных роликов или другим способом.

Среди современных балансировочных станков можно выделить две основные группы – дорезонансные станки с жесткими опорами и зарезонансные, с упруго подвешенными опорами вращения. В последние годы для балансировки роторов наибольшее распространение получают зарезонансные станки в силу менее жестких требований к фундаментам, на которые они устанавливаются.

Существуют балансировочные станки для горизонтальных и вертикальных, межопорных и консольных роторов, для роторов разной массы и габаритов. Ниже для доступности изложения материала рассматриваются особенности балансировки на станках для межопорных горизонтальных роторов.

Балансировка считается эффективной, если по ее результатам достигнуты значения, удовлетворяющие выбранному классу точности балансировки. Контролируется параметр в виде произведения удельного дисбаланса ротора (модуль эксцентриситета, в мм) на максимальную возможную угловую частоту вращения ротора, измеряемую в рад/сек. Всего определено 11 основных классов точности балансировки роторов (от G4000 до G0,4) для разных типов агрегатов /2/.

Особенности контроля эффективности балансировки ротора на балансировочном станке заключаются в том, что не все станки измеряют величину эксцентриситета, поэтому для каждого типа станка существуют методики пересчета измеряемых параметров в значения эксцентриситета балансируемого ротора, но для дорезонансных балансировочных станков с жесткими опорами вращения они не всегда эффективны. Поэтому качество балансировки жестких роторов на таких станках может оцениваться таким же способом, как и качество балансировки роторов в составе агрегата на месте его эксплуатации – по вибрации неподвижных узлов, в частности опор вращения станка. Полного соответствия оценки качества балансировки по остаточному дисбалансу и по достигнутой вибрации нет, поэтому для практической проверки качества работы балансировочного станка используются эталонные роторы с известными величинами дисбаланса.

Каждый балансировочный станок имеет предельную точность балансировки, которая ограничена технологическими допусками на изготовление узлов станка, динамическим диапазоном и погрешностями измерения используемых средств измерения центробежных сил или вибрации, конструктивными особенностями и износом опор вращения. Учет системных и случайных погрешностей измерения проводится различными способами /5,6/.

Так, любое смещение оси передачи крутящего момента относительно оси вращения вала вносит в ротор дополнительный эксцентриситет и соответствующую центробежную силу (паразитный дисбаланс), которая обычно и задает нижнюю границу снижения дисбаланса ротора. Износ подшипников в опорах вращения приводит к нелинейности их жесткости и, как следствие, к снижению эффективности каждого шага балансировки, т.е. в большинстве практических случаев к увеличению необходимого количества шагов балансировки для достижения нужного результата.

Современная цифровая система измерения и анализа вибрации, в отличие от продолжающих эксплуатироваться аналоговых измерительных блоков балансировочных станков, практически не вносит ограничений на достигаемый результат, что и подтверждается широкой модернизацией действующих балансировочных станков с заменой средств измерения на цифровые средства анализа сигналов, а линейных балансировочных программ - на поисковые. Программа измерений и балансировки, входящая в комплекс КБМ-4, в простейшем ее варианте также может быть использована для балансировочных станков.

Если балансировка ротора производится без пробных пусков, по ранее определенным коэффициентам влияния, то возможных причин ограничений на эффективность балансировки, кроме изменения частоты вращения и ошибок оператора, может быть три. Первая и основная – коэффициент влияния определен с системной погрешностью, т.е. при большой величине паразитного дисбаланса. Вторая – большая начальная неуравновешенность балансируемого ротора, при которой начинают действовать ограничения (из-за нелинейной жесткости опор вращения) на эффективность одного шага балансировки. Третья – существенно изменившиеся коэффициенты влияния для балансируемого ротора, чаще всего вследствие появления в роторе дефектов. Существует даже отдельное направление в диагностике роторов – по изменению коэффициента влияния пробных масс.

Во многих практических случаях, в частности, при ремонтах балансировку ротора с подшипниками качения проводят без демонтажа подшипников. Такую балансировку лишь с трудом относят к так называемой балансировке в собственных опорах, чаще под ней понимается балансировка машин на месте эксплуатации. Проводить балансировку ротора без демонтажа подшипников на станке можно, и проще всего это делать на станках с ременным приводом. Пример такого станка приведен на рис. 5.

Зарезонансный балансировочный станок с ременным приводом

Рис 5. Зарезонансный балансировочный станок с ременным приводом одного из российских производителей – ООО «ДИАМЕХ».

 

Подобная технология балансировки дает определенные преимущества, особенно при балансировке роторов после ремонта, с восстановленными посадочными поверхностями под подшипники. При их восстановлении с последующей проточкой или шлифовкой посадочных мест ось подшипника часто не совпадает с осью вала и тогда балансировка ротора возможна только в собственных подшипниках.

Однако ограничения на эффективность балансировки ротора есть и у балансировочных станков с ременной передачей крутящего момента. Это тот же самый «паразитный» дисбаланс ротора из-за несовпадения оси его вращения с осью «шкива» ременной передачи, в качестве которого выступает поверхность ротора, к которой прилегает приводной ремень. Причиной может быть несимметричная насадка ротора на вал, например, из-за одностороннего расположения шпонки, прогиб вала, посадка подшипника на несоосную с валом посадочную поверхность, и ряд других.

Чтобы убрать эти ограничения необходимо на время проведения измерений отключать ременную передачу, т.е. производить измерения колебательных сил или вибрации в режиме свободного выбега. Но частота вращения ротора на выбеге нестабильна, и для подобных измерений нужны многоканальные системы параллельного измерения и синхронного анализа сигналов. Рассмотренные измерительные возможности, необходимые для расчета компенсирующих масс при вращении ротора на нестабильной частоте, реализованы и в комплексе КБМ-4.

 

предыдущая   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   следующая