Балансировка роторов — динамическая, статическая

Дисбаланс ротора, то есть наличие неуравновешенных масс, является одним из наиболее распространенных дефектов оборудования, который сопровождается резким увеличением вибрации. Это приводит к увеличению нагрузки на подшипники, меняет режим их работы и ускоряет разрушение.

Кроме этого, работа оборудования с дисбалансом ротора может иметь и другие негативные последствия:

• увеличение сил трения и повышение энергопотребления;
• нагрев подшипников;
• вытекание смазки;
• повреждение несущих конструкций, обрыв анкерных болтов;
• преждевременный выход из строя муфтовых соединений, шкивов и ремней привода, подшипниковых узлов, корпусных сальниковых уплотнений;
• выпуск некачественной продукции;
• аварийная остановка механизма.

Причины дисбаланса

Чаще всего дисбаланс ротора возникает из-за загрязнения, обрыва элементов ротора в процессе работы, неравномерного износа элементов ротора, попадания в проточную часть посторонних предметов, неточной посадки ротора в его подшипниковые узлы или через определенные условия эксплуатации агрегата (тепловой, технологический дисбаланс).

Иногда причиной дисбаланса может быть заводской брак.

Наши специалисты имеют опыт и проводят балансировку роторов (роторного оборудования): вентиляторов (крыльчатки, рабочего колеса), дробилок, центрифуг, сушильных цилиндров бумагоделательных машин, роторных элементов комбайнов и жаток и др.

Балансировка вентиляторов (крыльчатки, рабочего колеса)

Балансировка дробилок

Балансировка центрифуг

Балансировка цилиндров бумагоделательных машин

Балансировка роторных элементов комбайнов и жаток

Виды неуравновешенности роторов

В зависимости от взаимного расположения оси вращения и главной центральной оси инерции различают следующие виды неуравновешенности роторов (в соответствии с ГОСТ 19534-74):

• статическая — когда эти оси параллельны. Для устранения такой неуравновешенности выполняется статическая балансировка;

• моментная — когда оси пересекаются в центре масс ротора;

• динамическая (смешанная) — когда оси или пересекаются вне центра масс, либо не пересекаются, а перекрещиваются в пространстве. И моментная и динамическая неуравновешенность устраняются путем динамической балансировки.

Как проводится балансировка

Балансировка может выполняться либо на балансировочном станке, либо в собственных опорах. Инженеры нашего Технического центра выполняют балансировку роторов в собственных опорах. Это позволяет выполнить балансировку на месте — быстро и с максимальной точностью.

Балансировка в одной плоскости.

Выполняется один замер исходного уровня вибрации ротора, после чего выполняется один замер вибрации с навеской пробного грузика. Для измерения относительного фазового угла между двумя замерами используются синхронные усреднения измерения вибрации, запускаемые импульсом от датчика тахометра. Результатом является расчет веса и положения корректирующего грузила.

Балансировка в двух плоскостях.

Используется тот же фазовый метод, что и для одноплоскостной балансировки, но измерения вибрации и коррекции масс ротора рассчитываются отдельно по двум плоскостям.

Для замеров уровня вибрации — как начального, так и по результатам балансировки — мы используем профессиональные высокоточные анализаторы данных: SKF Microlog, FAG Detecor и соответствующее программное обеспечение.

Примерный план работ по балансировке роторов в собственных опорах:

1

Сбор и анализ технической информации об оборудовании:

• наименование и технологический номер агрегата;

• кинематическая схема агрегата;

• номинальная скорость вращения ротора агрегата;

• возможность доступа к ротору;

• возможность сварки (сверление) на роторе;

• приблизительная масса ротора.

2

Составление плана проведения вибродиагностики с целью определения наличия и величины дисбаланса:

• определение количества точек замеров
• определение и ввод исходных данных в программу для проведения корректных измерений
• составление маршрута вибродиагностики

3

Проведение измерений на оборудовании (определение наличия и величины дисбаланса) — измерение общего уровня вибрации в горизонтальном, вертикальном и осевом направлениях.

4

Обработка и анализ результатов измерений

• анализ общего уровня вибрации в горизонтальном, вертикальном и осевом направлениях;

• спектральный анализ;

• общая оценка результатов измерений;

  /li>

• принятие решения о проведении балансировки.

5

Проведение балансировочных работ:

• определения величины остаточного дисбаланса;

• расчет массы и места установки балансировочных грузиков на роторе агрегата;

• расчет корректирующих масс и места их установки;

• контрольный замер уровня вибрации агрегата.

6

Составление отчета. В отчете вы получите:

• полную информацию о состоянии оборудования до и после балансировки;

• перечень всех выполненных работ — с таблицами, измерениями, фотографиями и протоколом балансировки;

• заключение-вывод по выполненным работам; список рекомендаций по дальнейшему обслуживанию оборудования.

Почему вам стоит обратиться к нам:

• Все наши инженеры являются специалистами по неразрушающему контролю (вибродиагностика) 2-го уровня квалификации и имеют большой опыт в решении различных проблем в оборудовании;

• Кроме того, мы — партнеры компании SKF по техническому обслуживанию.

Обращайтесь! Мы поможем выявить скрытые дефекты вашего оборудования, причину повышенной вибрации и при необходимости проведем балансировку или выверку оборудования.

ЧП «ТД «Галподшипник» не несет ответственность за возможные ошибки и неточности, которые могут присутствовать в информации, указанной на сайте — несмотря на ее тщательную подготовку.

Отличие статической и динамической балансировки деталей, их назначение. Технология балансировки якорей — Студопедия

Поделись с друзьями: 

Неуравновешенность любой вращающейся детали тепловоза может возникнуть как в процессе эксплуатации вследствие неравномерного износа, изгиба, скопления загрязнений в каком-либо одном месте, при утере балансировочного груза, так и в процессе ремонта из-за неправильной обработки детали (смещения оси вращения) или неточной центровки валов.

Для уравновешивания деталей их подвергают балансировке. Существуют два вида балансировки: статическая и динамическая.

Рис. 1. Схема статического уравновешивания деталей:

Т1 — масса неуравновешенной детали; Т2 — масса уравновешивающего груза;

L1, L2 — их расстояния от оси вращения.

Статическая балансировка. У неуравновешенной детали ее масса располагается несимметрично относительно оси вращения. Поэтому при статическом положении такой детали, т. е. когда она находится в покое, центр тяжести будет стремиться занять нижнее положение (рис.1). Для уравновешивания детали добавляют с диаметрально противоположной стороны груз массой Т2 с таким расчетом, чтобы его момент Т2L2 был равен моменту неуравновешенной массы Т1L1. При этом условии деталь будет находиться в равновесии при любом положении, так как центр тяжести ее будет лежать на оси вращения. Равновесие может быть достигнуто также путем удаления части металла детали высверловкой, спиливанием или фрезерованием со стороны неуравновешенной массы Т1.

На чертежах деталей и в Правилах ремонта на балансировку деталей дается допуск, который называют дисбалансом (г/см).

Статической балансировке подвергают плоские детали, имеющие небольшое отношение длины к диаметру: зубчатое колесо тягового редуктора, крыльчатку вентилятора холодильника и т.п. Статическая балансировка ведется на горизонтально-параллельных призмах, цилиндрических стержнях или на роликовых опорах. Поверхности призм, стержней и роликов должны быть тщательно обработаны. Точность статической балансировки во многом зависит от состояния поверхностей этих деталей.

Динамическая балансировка. Динамической балансировке обычно подвергают детали, длина которых равна или больше их диаметра. На рис. 2 показан статически отбалансированный ротор, у которого масса Т уравновешена грузом массой М. Этот ротор при медленном вращении будет находиться в равновесии в любом положении. Однако при быстром его вращении возникнут две равные, но противоположно направленные центробежные силы F1 и F2.

При этом образуется момент FJU который стремится повернуть ось ротора на некоторый угол вокруг его центра тяжести, т.е. наблюдается динамическое неравновесие ротора со всеми вытекающими отсюда последствиями (вибрация, неравномерный износ и т. п.). Момент этой пары сил может быть уравновешен только другой парой сил, действующей в той же плоскости и создающей равный противодействующий момент.

Для этого в нашем примере нужно приложить к ротору в той же плоскости (вертикальной) два груза массами Шх = т2 на равном расстоянии от оси вращения. Грузы и их расстояния от оси вращения подбирают так, чтобы центробежные силы от этих грузов создавали момент /уь противодействующий моменту FJi и уравновешивающий его. Чаще всего уравновешивающие грузы прикрепляют к торцовым плоскостям деталей или с этих плоскостей удаляют часть металла.

Рис. 2. Схема динамического уравновешивания деталей:

Т — масса ротора; М — масса уравновешивающего груза; F1,F2 — неуравновешенные, приведенные к плоскостям массы ротора; m1,m2 — уравновешенные, приведенные к плоскостям массы ротора; Р1 Р₂ — уравновешивающие центробежные силы;

При ремонте тепловозов динамической балансировке подвергают такие быстровращающиеся детали, как ротор турбокомпрессора, якорь тягового электродвигателя или другой электрической машины, рабочее колесо воздуходувки в сборе с приводной шестерней, вал водяного насоса в сборе с крыльчаткой и зубчатым колесом, карданные валы привода силовых механизмов.

Рис. 3. Схема балансировочного станка консольного типа:

1 — пружина; 2 — индикатор; 3 якорь; 4 — рама; 5 — опора станка; 6 — опора станины;

I, II — плоскости

Динамическое уравновешивание ведется на балансировочных станках. Принципиальная схема такого станка консольного типа показана на рис. 3. Балансировка, например, якоря тягового электродвигателя ведется в таком порядке. Якорь 3 укладывают на опоры качающейся рамы 4. Рама одной точкой упирается на опору станка 5, а другой на пружину 1. При вращении якоря неуравновешенная масса любого его участка (кроме масс, лежащих в плоскости II — II) вызывает качание рамы. Амплитуда колебания рамы фиксируется индикатором 2.

Чтобы уравновесить якорь в плоскости I — I, к его торцу со стороны коллектора (к нажимному конусу) прикрепляют поочередно различные по массе пробные грузы и добиваются прекращения колебания рамы или его уменьшения до допускаемой величины. Затем якорь переворачивают так, чтобы плоскость I— I проходила через неподвижную опору станины 6, и повторяют те же операции для плоскости II— II.

В этом случае балансировочный груз прикрепляют к задней нажимной шайбе якоря.

После окончания всех работ по комплектованию детали подобранных комплектов маркируют (буквами или цифрами) согласно требованиям чертежей

.

---

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  

---



Статическая и динамическая балансировки двигателя

Одной из причин, вызывающих вибрацию судовых механизмов (турбомеханизмов, электромоторов), является неуравновешенность вращающихся деталей. При вращении неуравновешенных масс возникают возмущающие силы, которые стремятся нарушить состояние подвижного равновесия деталей механизма. Возмущающая сила равна центробежной силе неуравновешенной массы.

У вращающейся детали может быть одна или несколько неуравновешенных масс. В зависимости от их относительного расположения возможна статическая или динамическая неуравновешенность.

Статическая неуравновешенность возникает в том случае, если все неуравновешенные массы могут быть приведены к одной уравновешивающей. Статическую неуравновешенность можно определить статически, без вращения детали.

При динамической неуравновешенности все неуравновешенные массы детали (или узла) приводятся к двум статически уравновешенным массам, расположенным в одной осевой плоскости, но по разные стороны от оси вращения детали. Эти массы во время вращения вызывают равные центробежные силы, которые создают пару сил. Результатом ее действия является вибрация механизма. Динамическую неуравновешенность можно определить только по центробежным силам, возникающим при вращении детали с достаточной скоростью.

Статическую неуравновешенность выявляют и устраняют статической балансировкой, динамическую — динамической. Допустимая величина остаточной неуравновешенности в граммах указана (в зависимости от конструкции, массы и частоты вращения детали) в технических условиях на изготовление вращающейся детали (ротора турбины), ее используют при ремонте.

Статической балансировке обычно подвергают детали типа дисков (рабочие диски турбин, крылатки насосов и вентиляторов) и детали, работающие при небольшой частоте вращения (до 500 об/мин), динамической — детали, имеющие относительно большие осевые размеры и большую частоту вращения (роторы турбин).

Статическую балансировку производят на специальных станках. Основными деталями станков являются ножи (призмы), валики или подшипники качения, на которые устанавливают балансируемую деталь на оправке. Ножи (или валики) устанавливаются в одной горизонтальной плоскости параллельно друг другу.

Динамическую балансировку выполняют на специализированных станках, позволяющих определить величину и угол расположения дисбаланса посредством измерения амплитуды и фазы колебаний в результате вращения неуравновешенной детали.

При балансировке горизонтальные радиальные колебания подшипников (опор) детали с помощью связи и индукционных датчиков 4 превращаются в электрические напряжения, которые после усиления в усилителе поступают на счетчик дисбаланса. Счетчик дисбаланса представляет собой электродинамический ваттметр. Отсчет величины и угла дисбаланса ведут непосредственно по счетчику дисбаланса и угломеру. Угломер представляет собой диск, наружная цилиндрическая поверхность которого разбита на 360°.

Статическую балансировку деталей, работающих при частоте вращения до 1000 об/мин, производят в один этап, а деталей, работающих при большой частоте вращения, — в два этапа.

Pис. 1. Статическая баланси ровна деталей

Рис. 2. Схема станка для динамической балансировки

Рис. 3. Диаграмма для определения места и величины небаланса

На первом этапе деталь балансируют (уравновешивают) на ножах (или валиках) станка. Это достигают путем подбора и закрепления уравновешивающего груза к легкой стороне детали. В качестве уравновешивающего груза при балансировке обычно используют пластилин. Затем с тяжелой стороны детали снимают соответствующее по массе количество металла или на легкой стороне устанавливают постоянный уравновешивающий груз.

При выполнении второго этапа устраняют остаточную неуравновешенность, не выявленную из-за трения между рабочими поверхностями ножей и шеек оправки. Работы второго этапа выполняют в следующей последовательности.

Торцовую поверхность детали разбивают на 6—8 секторов. Деталь поворачивают так, чтобы радиус оказался в горизонтальном положении. На радиус навешивают груз такой массы q, под действием которого деталь поворачивается на угол 10—12°. После этого груз снимают и взвешивают. Далее деталь последовательно ставят в положение, при котором следующий радиус оказывается в горизонтальном положении. К нему навешивают груз, поворачивающий деталь на первоначальный угол. Каждый раз грузы взвешивают. По результатам взвешивания строят диаграмму, по которой определяют тяжелое и легкое места детали.

При построении диаграммы по оси абсцисс откладывают в любом масштабе длину окружности детали с отметкой точек закрепления грузов, по оси ординат— массу грузов. При правильно выполненных замерах диаграмма имеет вид синусоиды.

Можно сделать иначе — удалить в точке некоторое количество металла с детали, равное величине уравновешивающего груза.

Динамическую балансировку производят слудуюшим образом. Деталь устанавливают рабочими шейками на предварительно подготовленные вкладыши подвижных опор и соединяют с приводным валом станка. Выбирают балансировочные плоскости. Если, например, балансируют ротор активной турбины, за первую балансировочную плоскость /-/ принимают носовой торец диска регулировочной ступени, а за вторую 11-11— кормовой торец диска последней ступени или диска турбины заднего хода.

Выбирают частоту вращения для балансировки. Станки имеют 3—4 варианта частоты вращения. Каждому из них соответствует определенный диапазон балансируемых деталей из расчета, что балансировка будет вестись на резонансной частоте вращения. Чем тяжелее деталь, тем на меньшей скорости ее балансируют. Роторы главных турбин, например, балансируют при частоте вращения 300—450 об/мин, вспомогательных турбин —600—800 об/мин.

Переключатель угла и величины дисбаланса устанавливают в положение «Величина» и разгоняют деталь до балансировочной скорости. Последовательно определяют величины неуравновешенности правого и левого концов детали, для чего с помощью переключателя датчиков 5 поочередно подключают к счетчику дисбаланса левую и правую стороны детали. Балансировку начинают со стороны, имеющей большую неуравновешенность.

При балансировке вначале определяют угол расположения дисбаланса, затем его величину. Для этого в составе балансировочного станка имеется генератор постоянного тока, синхронно вращающийся с балансируемой деталью. Статор генератора имеет две обмотки и может поворачиваться на 360° вместе с жестко соединенным с ним неподвижным угломером. Для поворота предусмотрен ручной привод. Напряжения обмоток сдвинуты по фазе на 90°. Одна обмотка служит для определения угла дисбаланса, другая — его величины. При балансировке подключают датчик балансируемой стороны и разгоняют деталь до выбранной частоты вращения. При этом стрелка счетчика дисбаланса отклонится на некоторую величину.

При вращении детали переключатель устанавливают в положение «Угол» и маховичком ручного привода начинают разворот статора генератора (вместе с неподвижным угломером) до момента совмещения стрелки счетчика дисбаланса с нулевым делением (когда напряжения двух катушек счетчика сдвигаются по фазе на 90°).

В этом положении показание шкалы неподвижного угломера будет соответствовать углу расположения дисбаланса в балансировочной плоскости того конца детали, который подвергают балансировке.

Не прекращая вращения детали, переключатель устанавливают в положение «Величина» и по отклонению стрелки счетчика определяют величину дисбаланса балансируемого конца детали.

Останавливают вращение детали и вручную поворачивают за приводной вал вращающийся угломер в положение, соответствующее положению неподвижного угломера. При этом деталь установится так, что место расположения дисбаланса балансировочной плоскости балансируемого конца детали будет находиться у стрелки указателя, закрепленной в горизонтальной плоскости на станине станка со стороны рабочего места.

Устанавливают уравновешивающий груз и проверяют качество балансировки. Таким же образом балансируют противоположный конец детали.

Снова проверяют качество балансировки первого конца ротора и исправляют величину и место расположения первого уравновешивающего груза из-за внесения уравновешивающего груза на вторую балансировочную плоскость. Проверяют и исправляют балансировку второго конца ротора. Устанавливают постоянные уравновешивающие грузы или снимают металл с тяжелых мест ротора.

Затем окончательно проверяют качество балансировки ротора.

Читать далее: Ремонт зубчатых редукторов

Категория Организация и технология судоремонта

Балансировка деталей — Слесарно-механосборочные работы

Балансировка деталей Категория: Слесарно-механосборочные работы Балансировка деталей Неуравновешенность деталей выражается в том, что деталь, например шкив, посаженный на вал, шейки которого свободно вращаются в подшипниках, стремится после вращения остановиться в одном определенном положении. Это указывает на то, что в нижней части шкива сосредоточено большее количество металла, чем в его верхней части, т. е. центр тяжести шкива не совпадает с осью вращения. Ниже рассмотрен неуравновешенный диск, посаженный на вал, который вращается в подшипниках. Пусть его неуравновешенность относительно оси вращения выражается массой груза Р (темный кружок). Неуравновешенность диска заставляет его останавливаться всегда так, чтобы груз Р занимал самое низкое положение. Если к диску на противоположной стороне и на том же расстоянии от оси, что и темный кру-Жок, прикрепим груз такой же массы (заштрихованный кРУжок), то это уравновесит диск. В этом случае говорят, что Диск уравновешен относительно оси вращения. Рис. 1. Схемы определения неуравновешенности деталей: а — короткой, 6 — длинной, в — балансировка шкива на призмах, г — машина для динамической балансировки Рассмотрим деталь, у которой длина больше диаметра. Если ее уравновесить только относительно оси вращения, то возникает сила, которая стремится повернуть продольную ось детали против часовой стрелки и тем самым дополнительно нагружает подшипники. Чтобы избежать этого, уравновешивающий груз располагают на расстоянии от силы. Сила, с которой действует неуравновешенная вращающаяся масса, зависит от величины этой неуравновешенной массы, расстояния ее от оси, от квадрата числа оборотов ее. Следовательно, чем выше скорость вращения детали, тем сильнее оказывается ее неуравновешенность. При значительных скоростях вращения неуравновешенные детали вызывают вибрацию детали и машины в целом, в результате чего подшипники быстро изнашиваются, а в некоторых случаях машина может разрушиться. Поэтому детали машин, вращающиеся с большой скоростью, должны быть тщательно отбалансированы. Существует два вида балансировки: статическая и динамическая. Статическая балансировка может уравновешивать деталь относительно ее оси вращения, но не может устранить действие сил, стремящихся повернуть продольную ось изделия. Статическую балансировку производят на ножах или призмах, роликах. Ножи, призмы и ролики должны быть калеными и шлифованными и перед балансировкой выверены на горизонтальность. Операцию балансировки выполняют следующим образом. На ободе шкива предварительно наносят мелом черту. Вращение шкива повторяют 3 — 4 раза. Если меловая черта будет останавливаться в разных положениях, то это будет указывать на то, что шкив отбалансирован правильно. Если меловая черта каждый раз будет останавливаться в одном положении, то это значит, что часть шкива, находящаяся внизу, тяжелее противоположной. Чтобы устранить это, уменьшают массу тяжелой части высверливанием отверстий или увеличивают массу противоположной части обода шкива, высверлив отверстия, а затем залив их свинцом. Динамическая балансировка устраняет оба вида неуравновешенности. Динамической балансировке подвергают быстроходные детали со значительным отношением длины к диаметру (роторы турбин, генераторов, электродвигателей, быстровращающиеся шпиндели станков, коленчатые валы автомобильных и авиационных двигателей и т. д.). Динамическую балансировку производят на специальных станках высококвалифицированные рабочие. При динамической балансировке определяют величину и положение массы, которые нужно приложить к детали или отнять от нее, чтобы деталь оказалась уравновешенной статически и динамически. Центробежные силы и моменты инерции, вызванные вращением неуравновешенной детали, создают колебательные движения из-за упругой податливости опор. Причем колебания их пропорциональны величине неуравновешенных центробежных сил, действующих на опоры. На этом принципе основана балансировка деталей и сборочных единиц машин. Динамическая балансировка выполняется на электрических автоматизированных балансировочных станках. Они в интервале 1—2 мин выдают данные: глубину и диаметр сверления, массу грузов, размеры контргрузов и места, где необходимо закрепить и снять грузы. Кроме того, выполняется регистрация колебаний опор, на которых вращается уравновешенная сборочная единица, с точностью до 1 мм. — Маховики, шкивы и различные летали, вращающиеся g большими окружными скоростями, должны быть уравновешенными (отбалансированными), иначе машины, в которые входят эти детали, будут работать с вибрациями. Это отрицательно сказывается на работе механизмов оборудования и машины в целом. Неуравновешенность деталей возникает из-за неоднородности материала, из которого они изготовляются; отклонений в размерах, допущенных при их изготовлении и ремонте; различных деформаций, полученных в результате термообработки; от различной массы крепежных деталей и т.д. Устранение неуравновешенности (дисбаланса) осуществляется балансировкой, которая является ответственной технологической операцией. Существуют два способа балансировки: статическая и динамическая. Статическая балансировка — это уравновешивание деталей в неподвижном состоянии на специальных приспособлениях — ножевых направляющих, роликах и др. Динамическая балансировка, предельно уменьшающая вибрации, производится при быстром вращении детали на специальных станках. Статической балансировке подвергают ряд деталей (шкивы, кольца, гребные винты и др.) На рис. 1, а изображен диск, центр тяжести которого находится на расстоянии е от геометрического центра О. При вращении образуется неуравновешенная центробежная сила Q. Опорные заостренные, чисто обработанные и закаленные поверхности ножей выверяют линейкой и уровнем на горизонтальность с точностью 0,05—0,1 мм на длине 1000 мм. Уравновешиваемую деталь надевают на оправку, концы которой должны быть одинакового, притом возможно меньшего диаметра. Это существенное условие повышения чувствительности балансировки без ущерба для жесткости установки оправки с деталью на ножах. Балансировка состоит в следующем: деталь с оправкой слегка подталкивают и дают ей возможность свободно остановиться, ее более тяжелая часть после остановки всегда займет нижнее положение. Балансируют деталь одним из двух способов: или облегчают ее тяжелую часть высверливанием или вырубанием из нее лишнего металла, либо утяжеляют диаметрально противоположную часть. Рис. 1. Схемы балансировки деталей: а — статическая, б — динамическая На рис. 1, б дана схема динамической неуравновешенности детали: центр тяжести может находиться далеко от ее середины, в точке А. Тогда при вращении на повышенной скорости масса дисбаланса будет создавать момент, опрокидывающий деталь, образуя вибрации и повышенные нагрузки на подшипнике. Для уравновешивания нужно установить добавочный груз в точке А’ (или высверлить массу дисбаланса в точке А). При этом масса дисбаланса и добавочного груза образуют пару центробежных сил, параллельных, но противоположно направленных — Q и — Q, с плечом L, при котором опрокидывающий момент ликвидируется (уравновешивается). Динамическую балансировку выполняют на специальных станках. Деталь устанавливают на упругие опоры и присоединяют к приводу. Частоту вращения доводят до такого значения, чтобы система вошла в резонанс, что позволяет заметить область колебаний. Для определения уравновешенной силы закрепляют на детали грузы, подбираемые так, чтобы образовалась противоположная сила и, следовательно, противоположно направленный момент. Реклама: Читать далее: Сборка цепной передачи Статьи по теме: Направление технического прогресса и внедрение передовых методов труда Производственная эстетика и научная организация труда (нот) Соревнование за коммунистический труд и повышение производительности труда Организация производства Планирование промышленного производства Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

Статическая и динамическая балансировка дисков роторов турбин

Замена дефектных деталей ротора турбины, а также сборка, сопровождающаяся обычно пригонкой деталей, могут быть причиной появления одной или нескольких неуравновешенных масс. В зависимости от расположения этих масс неуравновешенность может быть статической или динамической.

Ротор, неуравновешенные массы которого приводятся к одной массе, создающей центробежную силу при его вращении, называется статически неуравновешенным. Ротор, неуравновешенные массы которого при вращении создают две центробежные силы, противоположно направленные и не лежащие в одной плоскости, перпендикулярной к оси ротора, считается динамически неуравновешенным. В этом случае уравновешивание ротора может быть осуществлено только динамической балансировкой.

Статическая балансировка производится на балансировочном приспособлении (рис. 97), состоящем из жестких опор 4 с укрепленными на них призмами-ножами 3, расположенными в одной горизонтальной плоскости, строго по уровню или ватерпасу. Поверхность призм закалена и шлифована. Статическая балансировка диска основана на его свойстве поворачиваться под действием момента неуравновешенной силы и приходить в состояние покоя при расположении тяжелого места в наинизшем положении.

Рис. 97. Приспособление для статической балансировки дисков.

При балансировке диск 1 насаживают на специальную оправку 2 строго перпендикулярно к ее оси и вместе с оправкой устанавливают на призмы 3 опор 4 приспособления, прокатывая диск сначала в одну, а затем в другую сторону. При наличии неуравновешенности более тяжелая часть диска окажется внизу. Затем на противоположной стороне диска прикрепляют груз (между лопатками) и вновь прокатывают диск по призмам, подбирая груз по массе таким, чтобы диск устанавливался в любом положении при прокатывании его по призмам; это указывает на то, что центр тяжести диска совместно с добавленным грузом переместился в его геометрический центр.

Закончив балансировку, уравновешивающий груз взвешивают и, сняв с утяжеленной стороны диска соответствующее количество металла, взвешивают его. Массу и место снимаемого металла определяют из отношения gl—pr, где g — масса навешиваемого груза; l — плечо навешиваемого груза; р — масса металла, подлежащего снятию; г — расстояние до места, где будет сниматься металл. Поскольку l всегда больше г (так как неуравновешенный груз подвешивают между лопатками, а снимают металл у обода диска), то масса снимаемого металла практически больше массы подвешенного неуравновешенного груза. Сняв необходимое количество металла, вновь проверяют уравновешенность диска. Статическая балансировка считается выполненной, если оставшаяся после балансировки неуравновешенность диска создает неуравновешенную центробежную силу не более 4—5% массы диска. При подвешивании такого груза к диску в вертикальной плоскости, не проходящей через центр диска, последний будет страгиваться с места. Чтобы облегчить определение утяжеленной части диска, намечают ряд точек, обычно восемь, деля окружность диска на восемь равных частей (1—8 на рис. 97).

Из известных методов динамической балансировки роторов турбин наибольшее распространение получил метод «обхода грузом». Балансировка по этому методу включает два этапа: определение положения уравновешивающего груза и определение массы уравновешивающего груза.

Динамическую балансировку производят на специальных балансировочных станках (рис. 98). Ротор 5 турбины устанавливают на подшипники 2 раздвижных стоек 4 станка. Каждый подшипник соединен со станиной станка пружиной 9, расклиненной клиньями 10. Толщину пружин выбирают в зависимости от массы ротора. Каждый из подшипников может быть либо застопорен устройством 1, либо освобожден, и тогда он совершает колебательное движение. Ротор вращается электродвигателем 7 через быстродействующую магнитную муфту 6.

Рис. 98. Станок для динамической балансировки роторов.

Колебание подшипников записывается самопишущим прибором 8 на барабане 3 или определяется индикатором.

Во время балансировки с помощью электродвигателя вращают ротор, поочередно открывая подшипники и определяя, при какой частоте вращения наблюдается максимальная амплитуда колебаний системы ротора и опор. Балансировку начинают с того конца ротора, который имеет наибольшую неуравновешенность (наибольшую амплитуду колебаний), например в плоскости I—I. Крайний диск в этой плоскости делят по окружности на восемь равных частей. Затем пробный груз последовательно устанавливают между лопатками в каждую из восьми точек диска, вращая в каждом случае диски и записывая амплитуды колебаний. Очевидно, что чем ближе пробный груз расположен по окружности к неуравновешенной массе, тем больше амплитуда колебаний. По полученным амплитудам колебаний на развертке окружности строят кривую (синусоиду), по которой определяют место, где необходимо укрепить уравновешивающий груз.

Затем переходят ко второму этапу работы. Уменьшая или увеличивая массу уравновешивающего груза (в одной и той же точке), находят наименьшую амплитуду колебания подшипника и временно закрепляют найденный уравновешивающий груз в данной точке, после чего приступают к балансировке второй стороны ротора в плоскости II—II таким же путем, т. е. закрепив опору (подшипник) в плоскости I—I, при открытом подшипнике в сечении II—II балансируют эту сторону ротора. После балансировки обеих сторон специальным расчетом, предусмотренным инструкцией по балансировке, определяют массы уравновешивающих грузов на противоположные опоры с учетом их взаимного влияния. Заканчивают балансировку ротора контрольной проверкой, для чего освобождают подшипники от стопоров, сообщают ротору критическую частоту вращения и проверяют амплитуду колебаний обоих подшипников. Зная расположение грузов и их массу, изготовляют постоянные грузы и закрепляют их на дисках или снимают металл в утяжеленных местах, если масса неуравновешенного груза (дебаланс) невелика.

НОУ ИНТУИТ | Лекция | Балансировка нагрузки в распределенных системах

< Лекция 8 || Лекция 9: 1234 || Лекция 10 >

Аннотация: Параллелизм задач. Технология распараллеливания: декомпозиция задачи на подзадачи. Причины появления несбалансированной нагрузки. Статическая и динамическая балансировка. Постановка задачи динамической балансировки. Методология практического решения задачи балансировки. Алгоритмы балансировки: случайный алгоритм; алгоритм, основанный на коммуникациях; алгоритм, основанный на вычислении нагрузки

Ключевые слова: балансировка нагрузки, load balancer, ВС, программное обеспечение, migration, декомпозиция, отображение, приложение, загрузка, конфликт, коммуникационная среда, эффективность реализации, очередь, генетический алгоритм, дуга графа, подграф, инициация, имитационные модели, загрузки процессоров, типы связей, оценка стоимости, фоновый процесс, имитационное моделирование, управляющие программы, discrete event simulation, алгоритм, программные средства, код программы, процессор, моделирование, TIME, warp, bucket, пользователь, дополнительные расходы, гетерогенность, координатор, LDM, TLD, отложенные действия, тип события, BTW

intuit.ru/2010/edi»>Балансировка нагрузки (Load Balancing) применяется для оптимизации выполнения распределённых (параллельных) вычислений с помощью распределённой (параллельной) ВС. Балансировка нагрузки предполагает равномерную нагрузку вычислительных узлов (процессора многопроцессорной ЭВМ или компьютера в сети). При появлении новых заданий программное обеспечение, реализующее балансировку, должно принять решение о том, где (на каком вычислительном узле) следует выполнять вычисления, связанные с этим новым заданием. Кроме того, балансировка предполагает перенос (migration – миграция) части вычислений с наиболее загруженных вычислительных узлов на менее загруженные узлы.

Следует различать декомпозицию задач и проблему отображения задач на вычислительную среду. Декомпозиция задачи является этапом процесса создания параллельной программы. Декомпозиция предназначена для разделения приложения на модули (задачи). Задачи исполняются на отдельных процессорах. В результате декомпозиции распределенного приложения появляется набор задач, которые параллельно решают задачу. Эти задачи могут быть независимыми или связанными друг с другом посредством обмена данными. Отображение (или «распределение задач») является отдельным этапом, позволяющим распределить задания, полученные на этапе декомпозиции, между процессорами.

Итак, будем считать, что распределенное приложение представляет собой совокупность логических процессов, которые взаимодействуют друг с другом, посылая друг другу сообщения. Логические процессы распределяются по разным вычислительным узлам и могут функционировать параллельно. При распределении логических процессоров по вычислительным узлам их стараются распределять так, чтобы загрузка вычислительных узлов была равномерной.

Однако при выполнении распределенного приложения возникает конфликт между сбалансированным распределением объектов по процессорам и низкой скоростью обменов сообщениями между процессорами. Если логические процессы распределены между процессорами таким образом, что издержки на коммуникацию между ними сведены к нулю, то некоторые процессоры (компьютеры) могут простаивать, в то время как остальные будут перегружены. В другом случае, «хорошо сбалансированная» система потребует больших затрат на коммуникацию. Следовательно, стратегия балансировки должна быть таковой, чтобы вычислительные узлы были загружены достаточно равномерно, но и коммуникационная среда не должна быть перегружена.

Реализация распределённой системы имитации требует разработки алгоритмов синхронизации объектов (или процессов), функционирующих на различных узлах ВС. Алгоритмы синхронизации мы уже обсуждали ранее. Эффективность реализации этих алгоритмов, в свою очередь, зависит от равномерности распределения (балансировки) вычислительной нагрузки по узлам ВС во время функционирования распределённой программной системы, каковой является, в частности, распределённая система имитации.

Балансировка вычислительной нагрузки

Причины возникновения несбалансированной нагрузки

Проблема балансировки вычислительной нагрузки распределённого приложения возникает по той причине, что:

• структура распределенного приложения неоднородна, различные логические процессы требуют различных вычислительных мощностей;
• структура вычислительного комплекса (например, кластера), также неоднородна, т.е. разные вычислительные узлы обладают разной производительностью;
• структура межузлового взаимодействия неоднородна, т.к. линии связи, соединяющие узлы, могут иметь различные характеристики пропускной способности.

Статическая и динамическая балансировки

Следует различать статическую и динамическую балансировки.

intuit.ru/2010/edi»>Статическая балансировка выполняется до начала выполнения распределенного приложения. Очень часто при распределении логических процессов по процессорам используется опыт предыдущих выполнений, применяются генетические алгоритмы. Однако предварительное размещение логических процессов по процессорам (компьютерам) не даёт эффекта.

Это объясняется тем, что:

• Может измениться вычислительная среда, в которой происходит выполнение приложения, какой либо вычислительный узел может выйти из строя.
• Вычислительный узел, на котором выполняется распределенное приложение, занят ещё и другими вычислениями, доля которых со временем может возрасти.

Так или иначе, выигрыш от распределения логических процессов по компьютерам с целью выполнения параллельной обработки становится неэффективным.

Динамическая балансировка предусматривает перераспределение вычислительной нагрузки на узлы во время выполнения приложения. Программное обеспечение, реализующее динамическую балансировку, определяет:

• загрузку вычислительных узлов;
• пропускную способность линий связи;
• частоту обменов сообщениями между логическими процессами распределенного приложения и др.

На основании собранных данных как о распределенном приложении, так и вычислительной среде) принимается решение о переносе логических процессов с одного узла на другой.

Постановка задачи динамической балансировки

Цель балансировки загрузки может быть сформулирована следующим образом:

Исходя из набора задач, включающих вычисления и передачу данных, и сети компьютеров определенной топологии, найти такое распределение задач по компьютерам, которое обеспечивает примерно равную вычислительную загрузку компьютеров и минимальные затраты на передачу данных между ними.

Представим распределенное приложение в виде графа. Пусть G_p = {V, E}, V –множество вершин (задачи распределенного приложения), E – множество дуг графа – связи между задачами распределенного приложения. Пусть TM – множество моделей распределенных приложений, .

Задача балансировки ставится как задача отображения неизоморфных связных графов, B: TM -> NG, где TM – множество графов моделей, NG – множество графов – конфигураций компьютерной сети. Граф , определяется множеством вычислительных узлов C и множеством ребер Ed, обозначающих линии связи. Можно рассматривать NG как суперграф, содержащий все возможные (допустимые) графы G в качестве подграфов.

Таким образом, множество графов задач должны быть оптимальным образом отображено на множество графов вычислительной системы.

Методология практического решения задачи балансировки

intuit.ru/2010/edi»>Обычно практичное и полное решение задачи балансировки загрузки состоит из четырех шагов:

• Оценка загрузки вычислительных узлов.
• Инициация балансировки загрузки.
• Принятие решений о балансировке.
• Перемещение объектов.

В последующих частях конкретизируется каждый шаг балансировки с рассмотрением различных методов решения.

Дальше >>

< Лекция 8 || Лекция 9: 1234 || Лекция 10 >

Статическая балансировка и динамическая балансировка

Что такое балансировка: убедитесь, что все работает как надо

Балансировка — это сложная процедура, направленная на увеличение разброса массы тела, чтобы оно вращалось в своих подшипниках без действующих на него неуравновешенных центробежных сил. Следовательно, это означает, что когда машина работает в равновесии, она будет работать так, как должна, и наиболее эффективным образом. В то время как, если машина не сбалансирована, она рискует выйти из строя и неэффективна в долгосрочной перспективе. Процесс статической или динамической балансировки сведет к минимуму вибрацию и снизит уровень шума, производимого машиной, а также продлит срок службы машины. Но главный вопрос, с которым мы сталкиваемся, заключается в том, что лучше: статическая или динамическая балансировка? В этом блоге мы рассмотрим оба процесса и дадим объяснение каждому из них.

Вибрация: Все ли вибрации являются проблемой?

Вибрация всегда будет свойственна любому вращающемуся оборудованию, и хотя некоторые уровни могут быть приемлемыми, основная цель любого вращающегося оборудования — работать с минимальной вибрацией, чтобы избежать повреждений и, в конечном счете, продлить срок службы машины. Вместо того, чтобы пытаться устранить всю вибрацию, важно провести поиск баланса оборудования, чтобы минимизировать вибрацию до уровня, при котором снижается уровень шума. Мы можем выполнить анализ вибрации и термографию машин, чтобы определить текущее состояние практически любого оборудования.

Какие существуют два типа балансировки?

Существует два основных типа балансировки, которые можно выполнять на вашем оборудовании – статическая и динамическая:

1. Статическая балансировка (кромка ножа)

Когда мы статически уравновешиваем часть машины, ее центр тяжести располагается на оси ее вращения. Этот процесс подразумевает, что он будет оставаться неподвижным на горизонтальной оси без приложения тормозной силы. Дисбаланс будет присутствовать даже тогда, когда ротор не вращается.

Подшипники с низким коэффициентом трения используются для установки компонента таким образом, чтобы самая тяжелая часть находилась внизу. Затем мы удаляем материал из нижней части (тяжелая сторона). Или добавляйте сверху (светлая сторона) до тех пор, пока он не будет вращаться вокруг истинной оси. Мы повторяем этот процесс до тех пор, пока тяжелая точка не исчезнет, ​​и ротор больше не будет вращаться без посторонней помощи.

2. Динамическая балансировка (одно- и многоплоскостная)

Динамическая балансировка включает в себя настройку баланса объекта путем добавления или удаления веса. Во-первых, мы должны определить дисбаланс компонентов. Мы рассчитываем это, пока он вращается с заданной скоростью. Информация, полученная в результате этого процесса, дает представление о количестве веса, необходимого для уравновешивания областей, которые либо слишком легкие, либо слишком тяжелые.

Снижение вибрации за счет динамической балансировки также обеспечивает плавную работу машины с пониженным уровнем шума. Это неизбежно предотвращает преждевременный отказ системы. Компонент находится в равновесии только в том случае, если вращение в результате не создает центробежной силы или дисбаланса пары.

Какие существуют типы динамической балансировки?

Одна плоскость

Мы можем выполнить динамическую балансировку компонентов различных форм и размеров. Динамическая балансировка в одной плоскости обычно выполняется на относительно низкоскоростных и узких дисках, ширина которых составляет менее 30% диаметра.

Многоплановый

Динамическая балансировка (многоплоскостная) в основном выполняется для компонентов, вращающихся с более высокими скоростями, ширина которых больше 30% диаметра. Мы балансируем длинные и быстроходные роторы (в том числе гибкие роторы), используя более двух позиций коррекции.

Итак, какой тип балансировки выбрать?

Балансировка вашего оборудования, будь то статическое или динамическое, является ключом к устранению распространенных проблем с производительностью. Эти проблемы часто включают вибрацию, шум и нагрев. Устранение их, следовательно, продлит срок службы, повысит точность и предотвратит преждевременный отказ системы.

Ключевое преимущество динамической балансировки, которое делает ее предпочтительной, особенно для высокопроизводительных компонентов, заключается в том, что объекты можно балансировать с предельной точностью — часто в пределах долей грамма.

После оценки ваша команда экспертов из WDB Ltd порекомендует вам наилучшую форму балансировки, чтобы обеспечить максимально эффективную работу вашей машины.

Хотите узнать больше о динамической балансировке? Взгляните на нашу сегодняшнюю публикацию «Что такое динамическая балансировка?» .

Кроме того, для получения более эксклюзивных новостей и отраслевых советов

посетите блог Wilkinson Dynamic Balancing Blog прямо сейчас.

Если у вас есть другие вопросы, свяжитесь с нами одним из способов, указанных на нашей странице контактов, или заполнив форму запроса обратного звонка ниже.

Свяжитесь с нами, чтобы узнать, как балансировка может помочь вашему бизнесу

Запрос обратного звонка

• Имя*

  Первые

• Электронная почта*
• Телефон*
• CAPTCHA

Статическая и динамическая балансировка колес — чем они отличаются?

Возможно, компоненты автомобиля, подвергающиеся наибольшему износу, — это ваши шины, они являются основной точкой соприкосновения автомобиля и постоянно подвергаются риску столкновения с каким-либо мусором или бордюром на дороге.

Обычно при хорошей подвеске удар, с которым сталкиваются шины, остается незамеченным для водителя. Но со временем эти легкие толчки и стуки накапливаются и приводят к дисбалансу колеса.

Балансировка колес помогает добиться правильного распределения веса за счет противодействия силам, тянущим в направлении, противоположном оси вращения шины. Правильная балансировка колес не только избавляет вас от общего дискомфорта от несбалансированной машины, которая не может работать плавно, но также помогает повысить вашу безопасность и увеличить экономию топлива.

Хотя сейчас вам может быть интересно, какой тип балансировки колес вам подходит — статический или динамический и чем они отличаются?

Содержание

Статическая и динамическая балансировка колес

Начнем с основных различий между статической и динамической балансировкой колес. При оценке метода распределения веса учитываются в основном два фактора: ширина шины и сложность дисбаланса. Шины, которые, как правило, больше по размеру, не подходят для статической балансировки, так как более широкая площадь может привести к большей сложности. Говоря о сложности, сложность исправления дисбаланса является еще одним важным отличием, которое отличает статическую балансировку от динамической балансировки.

Статическая балансировка колес

Статическая балансировка колес — это метод, при котором центр масс колеса уравновешивается вокруг его оси вращения. Это просто означает, что колеса вращаются вокруг своей оси, чтобы устранить аномалии нагрузки и противодействовать дополнительным силам в противоположном направлении, чтобы их масса равномерно распределялась вдоль оси.

Неравномерность распределения веса, обнаруженная в определенных местах, измеряется механическим датчиком вибрации и корректируется таким образом, чтобы при установке на вращающуюся ось шина оставалась неизменной и не падала тяжелым грузом ни на одну из сторон. Это широко используемый метод для устранения небольшого дисбаланса и изменений в шинах небольших транспортных средств, и он применяется в качестве стандарта для мотоциклов, поскольку они имеют более узкий протектор.

При статической балансировке шина устанавливается на балансировочный станок и вращается между двумя подшипниками. После завершения вращения более тяжелая часть колеса оседает на дно, что затем корректируется с помощью противодействующих грузов. Этот процесс повторяется до тех пор, пока колесо не перестанет качаться до упора или не перестанет двигаться под действием силы тяжести.

В некоторых случаях, когда дисбаланс колес не оценивается точно, метод статической балансировки не может дать желаемых результатов, и шины необходимо отбалансировать заново.

Динамическая балансировка колес

В отличие от статического метода, Динамическая балансировка колес не полагается на оценку человеком неравномерности веса и включает компьютеры и датчики для обеспечения точности балансировки шин.

Динамический баланс работает путем выравнивания оси вращения колеса относительно его главной оси. При динамической балансировке колес шины собираются и помещаются на балансировочный станок для вращения со скоростью 10-15 миль в час с помощью высокочувствительных сканеров.

Эти датчики передают информацию о каждой обнаруженной неравномерности веса на компьютер и позволяют системе провести точный анализ, который также определяет противодействующий вес, который должен находиться в каждой точке. Затем механик добавляет веса соответственно внутри обода шины или снаружи. Этот метод обычно используется для шин, которые сильно смещены или очень широкие и большие.

Может ли тяжелый колпачок клапана шины нарушить балансировку колеса

Дополнительные приспособления, устанавливаемые на колесо, могут влиять или не влиять на баланс шины в зависимости от веса дополнения или от того, нарушает ли оно каким-либо образом общий баланс. Колесам может потребоваться всего 5 граммов дополнительного веса, чтобы вырваться из своей линейной траектории, если аддон каким-либо образом повлияет на крышку клапана шин. Тем не менее, вы можете не столкнуться с какими-либо проблемами, если установленная крышка точно сбалансирована с колесом или добавляет к колесу тривиально меньший вес, например, из пластика.

Заключение

Правильно выполненная балансировка идеально обеспечивает лучшее вращение колеса и более плавное вождение. Какая из статической и динамической балансировки колес вам нужна, зависит от состояния ваших шин, но нет необходимости говорить, что обе они поддерживают надежную работу колесной базы и способствуют долговечности шин. Настоятельно рекомендуется проводить балансировку колес каждые 5000 миль или всякий раз, когда вы покупаете новые шины.

• Фейсбук
• Твиттер
• LinkedIn
• Копировать ссылку
• Более

Статическая и динамическая (серия) — HECO

5 августа 2021 г.

Этот пост в блоге продолжает серию из 8 статей об анализе вибрации, написанную доктором Сарой Маккаслин и Ноланом Кроули, менеджером по развитию бизнеса HECO.

Доктор Сара МакКаслин: Сара имеет докторскую степень. в области машиностроения Техасского университета в Арлингтоне. Сара также преподавала материаловедение, производство и проектирование механических систем в Техасском университете в Тайлере.

Нолан Кроули: Нолан — специалист по развитию бизнеса в HECO. Нолан имеет степень бакалавра в Университете Майами, а также обширный опыт работы с силовыми агрегатами, электродвигателями и проблемами вибрации с 2007 года.

• Неделя 1: Тренинг по анализу вибрации: Кто проводит ваш анализ?
• Неделя 2: Оборудование для анализа вибрации: датчики и оборудование
• Неделя 3: Балансировка вращающегося оборудования: статическая и динамическая
• Неделя 4: Важность сбора данных на основе маршрута
• Неделя 5. Основы модального анализа электродвигателей и силовых агрегатов
• Неделя 6: Как настроить удаленный мониторинг Vibration Monitoring
• Неделя 7: Место усиления движения в современном анализе вибрации
• Неделя 8: Ставки/определение вашей программы анализа вибрации

Если вы не отбалансируете вращающееся оборудование, это вызовет вибрацию. Эта вибрация означает нагрузку на подшипники и уплотнения, за которой следует ускоренный износ и выход машины из строя.

Зачем нужна балансировка
Дисбаланс возникает, когда масса неравномерно распределяется вокруг оси вращения. И дисбаланс особенно проблематичен для вращающегося оборудования. Обычно мы связываем шум и вибрацию с разбалансированным вращающимся оборудованием, но это не единственная проблема. Дисбаланс и вибрация приводят к непредусмотренным силам, воздействующим на важные детали, такие как подшипники и уплотнения. И эти силы будут способствовать сокращению срока службы и возможности катастрофического отказа.

Преимущества балансировки
Балансировка вращающегося оборудования дает несколько преимуществ:

• Увеличенная наработка на отказ
• Увеличенный срок службы
• Более эффективная работа
• Оборудование для плавного хода
• Снижение шума и вибрации

Из-за таких преимуществ балансировку часто включают в план профилактического обслуживания.

Что можно сбалансировать
Вращающееся оборудование, такое как двигатели, генераторы, насосы и вентиляторы, можно (и нужно) сбалансировать. Конкретные компоненты этого оборудования, требующие балансировки, зависят от того, о каком типе оборудования мы говорим (например, для токарных станков может потребоваться балансировка вращающихся приспособлений). Наиболее часто балансируемые компоненты включают роторы, оси, вращающиеся валы, рабочие колеса, лопасти вентилятора и даже маховики.

Типы дисбаланса
Есть два типа дисбаланса: статический и динамический, и оба они очень важны.

И прежде чем мы углубимся в различие между ними, вот три ключевых факта, которые следует запомнить:

• Объект должен быть статически сбалансирован, прежде чем его можно будет сбалансировать динамически
• Статически сбалансированный объект может быть динамически сбалансирован
• Динамически сбалансированный объект также статически сбалансирован

Это дает веские причины, по которым и статическая, и динамическая балансировка важны при решении проблемы вибрации вращающегося оборудования.

Статическая балансировка
Из двух типов балансировки статическую балансировку легче всего понять и выполнить. В принципе, если центр тяжести вращающейся системы лежит на оси ее вращения, говорят, что эта система находится в статическом равновесии. Когда это условие выполняется, это означает, что объект может оставаться неподвижным (статичным), пока ось горизонтальна. Ничего не нужно, чтобы он не вращался. Короче говоря, вращающееся оборудование со статическим балансом не будет вращаться само по себе, независимо от того, под каким углом находится ось.

При наличии дисбаланса ось будет вращаться. Для этого может потребоваться определенный угол, но это все равно считается дисбалансом.

Статическая балансировка может выполняться в полевых условиях или в магазине с использованием простой статической балансировочной машины. Балансировка поля оценивает баланс объекта, поскольку он опирается на собственные подшипники и опорную конструкцию. Можно выполнить некоторые базовые расчеты, чтобы определить, сколько массы нужно добавить и где ее нужно зашнуровать для достижения статического баланса.

Динамическая балансировка
В отличие от статической балансировки, динамическая балансировка (часто синоним балансировки ротора) связана с вращающимся объектом в движении. Когда объект динамически сбалансирован, он остается сбалансированным, даже когда вращается. Дисбаланс возникает, когда масса не распределена симметрично относительно оси вращения системы.

Сбалансированное и несбалансированное
Для сбалансированной системы единственная сила, необходимая для удержания ее на месте во время вращения, — это что-то, поддерживающее ее вес. Когда объект вращается, он не создает никаких сил на подшипник, кроме своего веса, для чего подшипник и предназначен.

Когда неуравновешенный объект вращается, он создает центробежные силы. Что-то должно приложить усилия, чтобы удержать объект на месте, и эта ответственность ложится на подшипники. Пока объект вращается, любая точка на подшипнике будет испытывать неосевые колебания сил. И эти силы ускоряют износ и сокращают срок службы подшипников.

Как работает динамическая балансировка
Во-первых, имейте в виду, что балансировка вращательного оборудования выполняется при нормальной рабочей скорости и в рабочих условиях. А теперь краткий обзор того, как работает динамическая балансировка:

1. Измерения вибрации выполняются, когда система вращается с высокой скоростью
2. Результирующая неуравновешенной силы рассчитывается на основе данных вибрации
3. Массы добавляются или удаляются от вращающегося объекта, чтобы совместить его центр масс с осью вращения

Обратите внимание, что для определения неуравновешенной силы необходимы измерение и анализ вибрации. На корпусе подшипника установлены акселерометры, а сигналы передаются на датчик вибрации. Уровень вибрации фактически пропорционален величине сил дисбаланса.

Чтобы определить направление равнодействующей силы, виброаналитик сравнивает флуктуирующую фазу вибрационного сигнала со стандартным периодическим сигналом из другой контрольной точки на вращающейся системе. Сочетание величины силы дисбаланса с направлением определяет вектор неуравновешенной силы. Эта информация позволяет сбалансировать вращающуюся систему путем добавления стратегически расположенных противовесов.

Вибрация не всегда связана с дисбалансом
Тот факт, что ваша трансмиссия или вентилятор вибрируют, не означает автоматически, что проблема связана с дисбалансом. Например, с вероятностью 80 %, когда мы получим запрос на вибрирующий вентилятор, это будет проблема с балансом, а с вероятностью 20 % — что-то еще. И что это может быть за что-то еще?

Если это мотор, то проблема может быть в …

• Ослабленные механические соединения, такие как болты или сварка
• Проблемы с муфтами
• Структурные вопросы
• Дефекты подшипников
• Проскальзывание ремней и/или шкивов
• Треснувший ротор
• Условия резонанса
• Другие проблемы с двигателем

Для вентиляторов вибрация часто может быть связана либо со скоплением пыли на лопастях, либо с искривлением вала из-за разницы температур на вентиляторе.

Анализ вибрации является ключом к определению того, действительно ли вибрация вызвана дисбалансом. В частности, спектральный анализ с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ), выполненный сертифицированным вибрационным аналитиком, может выявить наиболее вероятный источник вибрации.

Заключение
Как статическая, так и динамическая балансировка чрезвычайно важны, если вы хотите максимально продлить срок службы подшипников, уплотнений и вращающегося оборудования в целом. И это включает в себя как статическую, так и динамическую балансировку: вы не сможете достичь динамической балансировки, если ваше оборудование сначала не сбалансировано статически.

Если вы хотите узнать больше о балансировке вращающегося оборудования или, может быть, просто выяснить, не является ли дисбаланс источником ваших проблем с вибрацией, свяжитесь с HECO сегодня. Наши сертифицированные виброаналитики могут провести необходимые оценки и вибрационные испытания, чтобы отследить источник вибрации, будь то дисбаланс в вашей системе или простое ослабление болтов.

 

Хотите продолжить обучение? Убедитесь, что вы не пропустите ни одну из наших серий из 8 статей по анализу вибрации.

Опубликовано в предиктивном

Reliabilityweb Понимание основ балансировки и методов измерения

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ

ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ (ЦТ):

По этой причине термин центр тяжести можно рассматривать как то же самое, что и центр масс. Их выравнивание будет отличаться только в больших телах, где гравитационное притяжение Земли не одинаково для всех компонентов тела. Тот факт, что эти точки одинаковы для большинства тел, является причиной того, что статические (невращающиеся) балансиры, которые могут измерять только центр тяжести, могут использоваться для определения местоположения центра масс. Дополнительная информация о статических балансировщиках будет рассмотрена на следующих страницах.

ЦЕНТР МАССЫ:

Центр масс — это точка тела, в которой, если бы вся масса была сосредоточена в одной точке, тело действовало бы одинаково при любом направлении линейного ускорения. Если через эту точку проходит вектор силы, то тело будет двигаться прямолинейно, без вращения. Второй закон Ньютона описывает это движение как F = ma. Если сумма сил F, действующих на тело, равна его массе m, умноженной на его ускорение а.

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОСЬ:

Геометрическая ось также называется осью вала или инженерной осью вращения. Эта ось вращения определяется либо опорной поверхностью вращения, имеющейся на заготовке, либо установочной поверхностью. Подходящая монтажная поверхность устанавливает центр вращения в плоскости центра масс (плоскость, в которой расположен центр масс).

ГЛАВНАЯ ОСИ ИНЕРЦИИ:

Когда деталь не имеет форму диска и имеет длину вдоль оси вращения, она вращается в свободном пространстве вокруг линии. Эта линия называется главной осью инерции. Центр масс является точкой на этой прямой. Требуется энергия, чтобы поколебать часть и заставить ее колебаться или вращаться вокруг другой оси инерции. Примерами этого могут быть правильно брошенный футбольный мяч или пуля, выпущенная из винтовки. Когда главная ось инерции совпадает с осью вращения, деталь будет вращаться без дисбалансных сил. В этом случае как статический, так и парный дисбаланс равны нулю.

Таким образом, состояние равновесия — это физическое состояние, которое наступает при наличии равномерного распределения общей массы. Статическое равновесие существует, когда центр масс находится на оси вращения. Принимая во внимание, что как статический, так и парный баланс существуют, когда главная ось инерции совпадает с осью вращения.

ВИДЫ ДИСБАЛАНСИРОВКИ

Расположение центра масс и главной оси инерции определяется встречным уравновешивающим действием каждого элемента детали. Однако любое состояние дисбаланса можно исправить, применяя или удаляя вес на определенном радиусе и под определенным углом. На самом деле величину дисбаланса U можно правильно определить как вес w на радиусе r.

Статический дисбаланс также можно определить, если известен вес детали и смещение центра масс от геометрической оси. В этом случае U равно весу w заготовки, умноженному на смещение e.

СТАТИЧЕСКИЙ ДИСБАЛАНС:

Состояние, при котором центр масс не находится на оси вращения. Это также можно объяснить как условие, когда главная ось инерции параллельна оси вращения. Статический дисбаланс сам по себе обычно измеряется и корректируется на узких дискообразных деталях, таких как фрисби. Для коррекции статического дисбаланса требуется только одна коррекция. Величина дисбаланса является произведением веса и радиуса. Этот тип дисбаланса является векторным и, следовательно, должен быть скорректирован известным весом под определенным углом. Силовой дисбаланс — это другое название статического дисбаланса.

Как обсуждалось ранее, заготовка находится в статическом равновесии, когда центр масс находится на оси вращения. При наличии этого условия деталь может вращаться вокруг этой оси, не создавая силы инерции на центр масс. Детали, предназначенные для статических применений, такие как стрелки спидометра или движения аналоговых измерителей, выигрывают от статического равновесия, поскольку сила тяжести не создает момент, больший под одним углом, чем под другим, что делает их нелинейными. На следующем рисунке показан пример статического дисбаланса.

РАЗБАЛАНСИРОВКА ПАР:

Это особое состояние, когда главная ось инерции не параллельна оси вращения. Чтобы устранить дисбаланс пары, к заготовке необходимо добавить два одинаковых груза под углом 180° друг к другу в двух плоскостях коррекции. Расстояние между этими плоскостями называется плечом пары. Дисбаланс пар представляет собой вектор, описывающий коррекцию. Балансиры обычно отображают левый вектор дисбаланса парной коррекции, которая применяется как в левой, так и в правой плоскостях.

Дисбаланс пары выражается как U = wrd, где величина дисбаланса U является произведением веса w на радиус r и на расстояние d плеча пары. Дисбаланс пары определяется как произведение массы на квадрат длины. Обычными единицами измерения дисбаланса пары являются г-мм2 или унция-дюйм2. Угол – это угол коррекции в левой плоскости. (Обратите внимание: в механике угол перпендикулярен плоскости радиус-вектора и вектора плеча пары. Это угол 900 от положения груза.) Дисбаланс пары можно скорректировать в любых двух плоскостях, но сначала необходимо определить величину разделить на расстояние между выбранными плоскостями. В то время как статический дисбаланс можно измерить с помощью невращательного балансира, парный дисбаланс можно измерить только путем вращения заготовки.

Сочетание силы и парного дисбаланса полностью определяет весь дисбаланс, существующий в детали. Для определения дисбаланса таким образом требуются три отдельных корректирующих груза. На следующем рисунке показан пример неуравновешенности пары.

ДВУХПЛОСКИЙ ДИСБАЛАНС:

Также называется динамическим дисбалансом. Это векторное суммирование силы и неуравновешенности пары. Для коррекции дисбаланса в двух плоскостях требуются два несвязанных корректирующих груза в двух разных плоскостях под двумя не связанными углами. Спецификация дисбаланса является полной только в том случае, если известно осевое расположение плоскостей коррекции. Динамический дисбаланс или дисбаланс в двух плоскостях определяет весь дисбаланс, который существует в заготовке. Этот тип дисбаланса можно измерить только на вращающемся балансире, который воспринимает центробежную силу из-за парного компонента дисбаланса.

ДИНАМИЧЕСКАЯ БАЛАНСИРОВКА:

Термин, обозначающий балансир, который вращается и измеряет центробежную силу. Этот тип балансира необходимо использовать при измерении дисбаланса пары или двух плоскостей. Как правило, его также можно использовать для повышения чувствительности при измерении статического или силового дисбаланса. На следующем рисунке показан пример динамического дисбаланса.

ЕДИНИЦЫ ДИСБАЛАНСИРОВКИ

Дисбаланс может быть указан как вес массы, добавляемой или удаляемой на радиусе коррекции. Единицами веса могут быть любые удобные единицы измерения, которые учитывают доступное оборудование для взвешивания и размер всей единицы измерения. Граммы (г), унции (oz) и килограммы (кг) являются наиболее распространенными единицами измерения. Иногда указываются ньютоны (Н), но для практического использования их необходимо преобразовать в доступные единицы измерения веса. Единицы длины обычно соответствуют стандартным единицам длины чертежа производителя. Чаще всего это дюймы (дюймы), миллиметры (мм), сантиметры (см) и метры (м). Наиболее распространенными комбинациями, используемыми для указания дисбаланса, являются унции-дюймы (oz-in), грамм-дюймы (g-in), граммы-миллиметры (g-mm), грамм-сантиметры (g-cm) и килограмм-метры ( кг-м).

ДВИЖЕНИЕ НЕСБАЛАНСИРОВАННЫХ ЧАСТЕЙ

Как влияет дисбаланс на вращающуюся деталь? С одной стороны, при установке на жесткой подвеске на опорные подшипники или монтажную поверхность должна воздействовать разрушающая сила, ограничивающая деталь. Если крепление гибкое, деталь и крепление будут испытывать значительные вибрации. В обычном приложении есть комбинация обоих.

Рассмотрим неуравновешенный тонкий диск, установленный на простой пружинной подвеске. Пружина будет реагировать по-разному в зависимости от скорости вращения диска. На очень низких скоростях (менее половины резонансной частоты пружинной массы) дисбаланс диска создает очень небольшую центробежную силу, вызывая небольшое отклонение пружины и небольшое движение массы.

У твердых тел дисбаланс остается прежним, хотя увеличение скорости приводит к увеличению силы и движения. Сила возрастает экспоненциально пропорционально квадрату изменения скорости. Удвоенная скорость равняется четырехкратному увеличению силы и четырехкратному движению. Другими словами, сила пропорциональна квадрату скорости вращения. Уравнение для оценки силы:

Центробежная сила, вызванная дисбалансом в 0,001 унции дюйма на различных скоростях.

Центробежная сила дисбаланса направлена ​​наружу от центра детали, в месте расположения груза. В балансире с жесткой подвеской сила изгибает жесткую пружину, вызывая возникновение высокой точки вибрации в месте расположения груза.

При скоростях, в два раза превышающих резонансную частоту пружины-массы, сила дисбаланса намного превышает силу пружины. Движение неуравновешенной части ограничено собственной инерцией. Деталь вращается вокруг текущего центра масс при любой рабочей скорости в этом диапазоне. Пик смещения равен эксцентриситету центра масс e, поэтому Xp = e. Формула для пикового смещения, Xp, равна дисбалансу, U, деленному на вес детали. (Примечание: единицы веса дисбаланса должны быть такими же, как единицы веса части.) В балансире это называется мягкой подвеской.

При остальных скоростях вблизи резонансной частоты амплитуда движения может стать намного больше, чем при более высоких скоростях, даже если сила дисбаланса меньше. Резонанс существует, когда сила сопротивления инерции детали равна и противоположна силе сопротивления пружины. Единственная сила сопротивления обусловлена ​​механическим демпфированием. Когда демпфирование низкое, амплитуда вибрации может быть в пятьдесят раз больше при резонансе. В прошлом некоторые балансировочные компании запускали свои балансировщики на этой скорости, чтобы повысить чувствительность. Однако, благодаря значительному совершенствованию современной электроники, этот диапазон скоростей считается непредсказуемым, и поэтому его обычно избегают.

Деталь, отличная от тонкого диска, имеющая длину вдоль оси вращения, имеет аналогичную реакцию при вращении, поддерживаемую системой подвески на каждом конце. При скоростях ниже резонанса (в жесткой подвеске) сила, создаваемая центробежной силой, распределяется между двумя точками подвеса точно так же, как простая статическая нагрузка делится между двумя точками опоры. При скоростях выше резонансных (в мягком подвесе) деталь вращается не только вокруг центра масс, но и вокруг главной оси инерции. Пиковое смещение в любой точке детали равно расстоянию между главной осью инерции и геометрической осью. Следует отметить, что их может быть 9. 0193 несколько резонансных скоростей. Резонанс всей массы пружинной системы приведет к перемещению детали. При другой скорости инерция вращения детали и пружинная система заставят ее вращаться вокруг вертикальной оси. Это еще одна причина избегать этого диапазона скорости бега.

БАЛАНСИРОВОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

СТАТИЧЕСКИЕ БАЛАНСИРОВЩИКИ :

Статические балансиры не вращают деталь для измерения дисбаланса. Вместо этого их работа основана на гравитации, создающей направленную вниз силу в центре тяжести. Примером более старой формы статического балансировщика является набор уровней. Хотя этот старый метод занимает очень много времени, он по-прежнему эффективен для минимизации статического дисбаланса. Сила, действующая вниз на центр тяжести, заставит деталь вращаться до тех пор, пока ЦТ не сдвинется с места. находится непосредственно под беговой поверхностью, что определяет местоположение тяжелой точки. Обычно при балансировке по уровню величина дисбаланса неизвестна, и деталь исправляется методом проб и ошибок до тех пор, пока деталь не перестанет вращаться. Однако возможно
для измерения величины дисбаланса на горизонтальном балансире. Это достигается поворотом тяжелой точки вверх на 90° и последующим измерением крутящего момента. Исторически это часто достигалось за счет использования шкалы с крючком для определения силы на известном радиусе.

Современные статические балансиры измеряют детали с осью вращения детали в вертикальной ориентации, непосредственно над точкой поворота. Этот тип датчика может быстро определить как величину, так и угол дисбаланса. Сила тяжести, действующая на смещенный центр масс, создает момент на части, которая наклоняет прибор.

Статические балансиры можно разделить на два типа в зависимости от того, как они реагируют на этот момент дисбаланса: со свободным вращением, где величина наклона измеряется как прямое указание степени дисбаланса, и те, которые ограничивают величину наклона и измерить момент дисбаланса.

Статические балансиры со свободным вращением не оказывают сопротивления действующей вниз силе тяжести на ЦТ. Необходимо, чтобы C.G. заготовки и инструмента вместе должны быть на надлежащем расстоянии ниже точки поворота. Расстояние Ц.Г. ниже точки поворота определяет чувствительность балансира. Это расстояние часто устанавливается с помощью регулируемого противовеса, соединенного с инструментом под шарниром.

Без детали на уровневом наборе инструментов C.G. изначально находится непосредственно под точкой разворота. Когда несбалансированная деталь помещается на оснастку, это приводит к тому, что Ц.Г. поднимать и смещать от центра в сторону дисбаланса. Момент, вызванный гравитацией на новом C.G. приводит к наклону инструмента до тех пор, пока новый C.G. находится прямо под стержнем. При его наклоне плечо момента и, следовательно, сам момент уменьшаются до нуля. Величина наклона определяется путем измерения расстояния между рычагом, выступающим из инструмента, и основанием станка. Величина наклона пропорциональна степени дисбаланса детали.

Измерение дисбаланса на статическом балансире чаще всего достигается с помощью двух LVDT, ориентированных под углом 90° друг к другу. Типичный шарнир состоит из точек в гнезде, шарика на наковальне, изгиба небольшого диаметра при растяжении, гидравлических сферических подшипников и воздушных сферических подшипников. У каждого есть проблемы, связанные с сохранением свободы вращения. Система механического точечного контакта должна быть механически защищена, чтобы предотвратить появление плоских пятен на шаре или вмятин на наковальне. Изгиб провода может быть согнут или сломан, если он не защищен. Сферические подшипники должны содержаться в идеальной чистоте, чтобы предотвратить сопротивление. Две дополнительные проблемы заключаются в том, что чувствительность зависит от веса детали, и шарнир должен быть хорошо защищен, чтобы предотвратить повреждение, которое может повлиять на работу балансира.

Однако есть лучшая альтернатива, которая решает эти проблемы, она называется балансир с жестким шарниром. В этом типе балансира шарнир представляет собой стойку, которая действует как жесткая пружина. Момент из-за дисбаланса немного изгибает стойку, и измеряется наклон, чтобы определить величину дисбаланса. При использовании балансира с жестким шарниром вес детали не влияет на калибровку, а балансировочный стенд является точным, простым и чрезвычайно прочным.

ДИНАМИЧЕСКИЕ БАЛАНСИРОВЩИКИ:

Описанные выше статические балансиры полностью зависят от силы тяжести в точке ЦТ. В результате при использовании статического балансира невозможно обнаружить парную составляющую дисбаланса. Чтобы ощутить дисбаланс пары, деталь необходимо раскрутить. Такой балансир называется центробежным или динамическим балансиром. Динамические балансиры бывают двух типов: с мягкой подвеской и с жесткой подвеской.

Наиболее распространенные динамические балансиры закрепляют заготовку с горизонтальной осью вала. Однако существуют вертикальные балансиры как с мягкими, так и с жесткими подшипниками.

ДИНАМИЧЕСКИЕ БАЛАНСИРЫ С МЯГКОЙ ПОДВЕСКОЙ:

Также называются балансирами с мягкими подшипниками. Балансир с мягкой подвеской работает выше резонансной частоты подвеса балансира. В этом типе балансира деталь находится в горизонтальной плоскости без усилий и вращается вокруг главной оси инерции. Амплитуда вибрации измеряется в точках опоры для определения величины дисбаланса. Существуют проблемы с использованием измеренной информации для корректировки баланса детали. Каждая отдельная часть имеет свой калибровочный коэффициент и перекрестные помехи корректирующей информации. Другими словами, если к уравновешенной детали добавляется один дисбалансный груз в одной плоскости коррекции, информация, необходимая для прогнозирования новой линии главной оси инерции, недоступна. Один груз вызывает вибрацию на обеих подвесках, а амплитуда и соотношение этих двух вибраций неизвестны. Когда добавляется влияние веса во второй плоскости, невозможно разделить информацию о двух весах.

Для определения коэффициентов калибровки и перекрестных помех необходимо добавить пробные грузы индивидуально в каждую плоскость и измерить реакцию. При использовании несбалансированной детали эффект начального дисбаланса должен быть исключен из измерений пробного веса. Когда эти факторы определены, каждый канал считывает только дисбаланс в соответствующей плоскости коррекции. Затем эти два канала имеют то, что называется разделением плоскостей. Основным недостатком балансиров с мягким подвесом является необходимость дополнительных установочных вращений для калибровки заготовок разного размера и веса.

ДИНАМИЧЕСКИЕ БАЛАНСИРЫ С ЖЕСТКОЙ ПОДВЕСКОЙ:

Также называются балансирами с жесткими подшипниками. Балансир жесткой подвески работает на скоростях ниже резонансной частоты подвески. Амплитуда вибрации мала, а центробежная сила, создаваемая дисбалансом, измеряется на опорных подшипниках. При использовании балансира с жесткой подвеской калибровать измерение силы необходимо только один раз. Эта однократная калибровка обычно выполняется производителем балансировочного станка на собственном предприятии.

Используя измерение силы и точное измерение скорости, электроника балансировочного станка может рассчитать поправки, необходимые для плоскостей опорных подшипников. Однако, поскольку поправки не могут быть выполнены в опорных плоскостях, информация о дисбалансе должна быть переведена в две корректирующие плоскости. Для расчета расположение корректирующих плоскостей относительно опорных плоскостей вводится оператором при настройке балансира на конкретную деталь.

В дополнение к преимуществу калибровки по своей природе балансировочные станки с жесткой подвеской: проще в использовании, безопаснее в использовании и обеспечивают жесткую опору. В балансирах с жесткой подвеской можно предусмотреть прижимные подшипники, чтобы справиться с отрицательной нагрузкой, которая может возникнуть, когда деталь выходит за пределы двух опорных подшипников.

Все описанные балансиры реализованы с аналоговой электроникой. Однако базовые расчеты, необходимые для разделения и перемещения плоскостей, требуют сложных схем, которые, в свою очередь, требуют подгонки и настройки. Компьютерная электроника идеально подходит для этих приложений. Кроме того, компьютерная электроника может запоминать настройки деталей для быстрого вызова, собирать данные о дисбалансе, предоставлять статистическую информацию и выводить данные на принтер или дисковод.

ОБЗОР:

Качество практически всех вращающихся компонентов существенно улучшается после балансировки. На сегодняшнем глобальном рынке потребители ищут лучшие продукты, доступные за свои деньги. Они требуют максимальной производительности, минимального размера и более низкой стоимости. Кроме того, все должно быть меньше, эффективнее, мощнее, меньше весить, работать тише, плавнее и служить дольше.

Поскольку требования потребителей продолжают расти, сбалансированные компоненты останутся важным компонентом. Балансировка всегда будет одним из наиболее рентабельных способов обеспечения потребителей качественной продукцией.

Особая благодарность авторам за прекрасный обзор балансировки:

Гэри К. Грим, Брюс Дж. Митчелл
Balance Technology
Тел (734)-769-2100

Статический дисбаланс?

Существует веская причина, по которой вращающиеся части необходимо отбалансировать перед использованием. Неуравновешенная часть, вращающаяся со скоростью, вызывает нежелательную вибрацию, которая увеличивается пропорционально увеличению квадрата числа оборотов ротора. (Удвоение числа оборотов в минуту создает в четыре раза большую силу дисбаланса). Эта вибрация, вероятно, сократит срок службы детали, а также других компонентов вокруг нее. Помимо возможности повреждения или даже катастрофического отказа, это также может вызвать чрезмерный уровень шума, что может повредить слух окружающих. Чтобы улучшить работу, увеличить срок службы и избежать ремонта или замены сопрягаемых деталей, необходимо убедиться, что эти вращающиеся детали сбалансированы в пределах их определенного допуска.

 

Что такое дисбаланс?

Прежде чем понять разницу между статической и динамической балансировкой и дисбалансом, вы должны сначала понять, что такое дисбаланс по отношению к вращающимся телам. Дисбаланс — это смещение центра масс относительно его оси вращения. Представьте себе цилиндрический ротор. Его номинальная форма будет состоять из большого цилиндра в центре с двумя меньшими цилиндрическими валами, выступающими с каждого конца. Каждая из этих секций идеально концентрична.

Теперь, если бы вы добавили большой кусок материала снаружи цилиндра в одном месте, вы бы изменили центр тяжести этого ротора. В месте добавления материала будет больше массы, чем где-либо еще вдоль цилиндра.

Если бы вы теперь вращали этот ротор вдоль его оси вращения вниз по центру цилиндра, вы бы имели избыточную центробежную силу в области добавленной массы. Это может привести к тому, что ротор захочет оторваться в направлении упомянутой массы, вызывая вибрацию при вращении. Это ваш дисбаланс. Чтобы вернуть деталь в равновесие, вы должны либо сместить этот материал на 180 градусов относительно нее в той же плоскости вращения, компенсируя добавленную центробежную силу, либо удалить материал, вызывающий смещение центра тяжести. В любом случае, вы хотите вернуть центр тяжести на одну линию с центром вращения.

Статический дисбаланс

В «статическом» дисбалансе участвует только сила тяжести или сила веса. Статический дисбаланс — это, по сути, тяжелая точка за пределами центра вращения ротора. Он называется статическим, потому что он присутствует, даже когда деталь не вращается. Если ротор поместить на ролики без трения или «лезвия ножей» и приложить вес к линии центра тяжести (между двумя концами), то утяжеленная часть под действием силы тяжести немедленно покатится вниз. Это будет тяжелая часть ротора, которая будет тянуться вниз под действием силы тяжести, пока тяжелая точка не окажется внизу. Статический дисбаланс детали можно увидеть на балансировочном станке, установив ее на подшипники и позволив тяжелой детали вращаться вниз под действием силы тяжести. Статический дисбаланс можно исправить с помощью балансировки в одной плоскости. Балансировка ротора без вращения может быть выполнена при условии, что ротор является узким и негибким.

Динамический дисбаланс

Некоторые производители балансировочных станков называют «динамическим» дисбалансом любой тип вращательного дисбаланса, но с технической точки зрения, динамический дисбаланс — это строго «пара», вызванная двумя равными силами в двух разных плоскостях, расположенных на 180 градусов друг против друга. друг друга.

Предположим, что ротор установлен на роликах без трения. Поскольку каждый груз находится на 180 градусов друг напротив друга, ни одна точка не скатится вниз, так как этот ротор статически уравновешен. Если бы тот же самый ротор вращался с заметной скоростью, каждый груз вызывал бы центробежную силу, которая, будучи в разных плоскостях, вызывала бы качательное движение, стремящееся сместить ротор. Направление качательного движения будет меняться по мере изменения положения грузов при их вращении вокруг вала ротора. Этот тип дисбаланса называется чисто динамическим дисбалансом.

Чтобы наблюдать за этим действием, положите карандаш на стол и надавите одним пальцем в одном направлении, а другим пальцем в другой плоскости в противоположном направлении. Карандаш будет вращаться «конец за концом». Во вращающемся роторе это действие ограничено подшипниками, которые удерживают ротор в одной плоскости, однако тенденция к вращению «впритык» все еще присутствует, и именно эта сила вызывает вибрацию ротора.
 

Комбинированный статический и динамический дисбаланс

Редко возникает чисто динамический или статический дисбаланс. Чаще детали имеют ряд дисбалансов по всей своей композиции, в разных плоскостях вдоль оси вращения. Представьте себе тяжелое пятно в одном дюйме от левого конца цилиндра вверху (относительно оператора станка) и другое тяжелое пятно в одном дюйме от правого конца, но ближе к низу. Из-за этих «тяжелых пятен» деталь будет пытаться тянуть ротор в направлении соответствующих центробежных сил. Это также упоминается как «пара». Динамический дисбаланс можно определить только во время вращения детали.

Это асимметричное распределение массы вокруг оси вращения вызывает вибрацию при вращении детали. Именно эта вибрация измеряется датчиками на наших динамических балансировочных станках и отправляется на плату сбора данных ProBal, которая преобразуется в полезные данные для отображения на компьютере. Система балансировки ProBal разделяет эти силы на составные части; динамическая пара и статическая сила. Затем компьютер сообщает вам место и величину дисбаланса, который необходимо исправить. Преимущество разделения статики и динамики при балансировке состоит в том, что оператор может вносить коррективы в любой желаемой плоскости. Часто оператор может выбрать плоскость коррекции, но, найдя угол дисбаланса, обнаруживает, что он мог бы облегчить коррекцию в какой-либо другой плоскости, отличной от первоначально выбранной. Это делается путем добавления или удаления материала в плоскостях коррекции, чтобы совместить центр масс с центром вращения. Когда это будет достигнуто, это должно устранить избыточные центробежные силы и уменьшить нежелательную вибрацию.

Динамическая балансировка ProBal уже давно помогает ускорить и упростить процесс балансировки вращающихся частей. Наше программное обеспечение для балансировки, пожалуй, самое удобное в отрасли. Вся информация, необходимая для поиска и исправления динамического и статического дисбаланса, отображается для вас с помощью простой для понимания графики и простой настройки параметров, чтобы расчеты точно отражали реальность на машине. Наша система значительно сокращает время настройки, а время выборки составляет всего несколько секунд. Нашей целью было облегчить оператору внесение исправлений и сократить время, необходимое для интерпретации данных.

Чтобы узнать больше о том, почему владение одним из станков для динамической балансировки ProBal поможет вашей компании стать более продуктивной и эффективной, посетите наши страницы с информацией о станках или свяжитесь с нами, чтобы узнать, как мы можем наилучшим образом разработать готовое решение для ваших нужд балансировки.

19 июля 2022 г. Балансировочный станок Digital Success

Laboratoire de robotique: Балансировка

Статическая балансировка включает проверку того, что двигатели не способствуют поддержанию веса механизма, в течение любая из возможных конфигураций. Таким образом, механизм может оставаться стабильным в любом положении без помощи двигателей или тормозов. Такой результат можно получить, используя противовесы или пружины. Наиболее распространенным применением этой концепции в настоящее время являются настольные лампы (рис. 1). Балансировка этих ламп возможна за счет использования пружин, а также в результате трения, на которое мы не будем полагаться в роботизированных механизмах. Статическая балансировка в основном полезна в приложениях с большими нагрузками (например, в авиасимуляторах).

Рис. 1: Статически сбалансированные настольные лампы.

Статически сбалансированный механизм может быть получен путем достижения потенциальной энергии, которая остается постоянной независимо от положения и ориентации механизма. Таким образом, необходимо найти выражение потенциальной энергии, приравнять его производную к нулю и решить систему уравнений.

Несколько параллельных механизмов были изучены в лаборатории, включая планарные механизмы с 3 степенями свободы, сферические механизмы с 2 и 3 степенями свободы, а также пространственные механизмы с 4, 5 и 6 степенями свободы. На основе полученных теоретических результатов было предложено большое количество конструкций статически уравновешенных параллельных механизмов и разработано несколько деревянных прототипов. Например:

• Пружинно-уравновешенный механизм с одной степенью свободы (рис. 2). Это самый простой пример, который приводит к ясному пониманию взаимосвязей между массами, положениями соединений/соединений, жесткостью пружины и ощущением гравитации.
• Плоский механизм с тремя степенями свободы, статически сбалансированный с помощью противовесов и пружин (рис. 3). Этот механизм типа 3- R RR планарный. Пружины размещены на основании механизма и связаны системой шкивов.
• Плоский механизм с тремя степенями свободы, статически сбалансированный с помощью пружин (рис. 4). К проксимальным элементам был добавлен параллепипед для обеспечения балансировки без использования противовесов.

 

 

Рис. 2: Планарный одностепенный механизм, уравновешенный пружинами. Рис. 3: Плоский механизм с тремя степенями свободы, уравновешенный противовесами и пружинами. Рис. 4: Планарный механизм с тремя степенями свободы, сбалансированный с помощью пружин.

Также был разработан прототип робота для пространственного механизма с 6 степенями свободы, статически уравновешенного с помощью пружин (рис. 5). Мобильная платформа соединена с основанием тремя опорами, каждая из которых состоит из пятизвенного механизма. В случае, если эта архитектура найдет интересное применение в качестве базовой конструкции, например, для тренажеров движения и, в частности, для тренажеров полета, использование пружин предпочтительнее использования противовесов, поскольку последние существенно увеличивают общую инерцию конструкции. когда требуются большие ускорения платформы.

 

 

Рис. 5: Пространственный механизм с 6 степенями свободы, уравновешенный пружинами.

 

 

 

В 2002 г. изготовлен плакат на пространственном статически сбалансированном механизме с 6 степенями свободы. Плакат можно скачать в следующем PDF-файле.

Статически сбалансированный гибридный параллельный манипулятор с 6 степенями свободы (12 Мб)

 

Видео со статически сбалансированным механизмом по существу направлен на снижение сил и моментов реакции на основание, на

все траекторий движения механизма. Таким образом, говорят, что механизм динамически уравновешен, когда сумма всех сил и моментов, действующих на основание, всегда равна нулю. Таким образом, механизм не будет передавать вибрацию окружающей среде при работе. Этот результат обычно достигается за счет использования встречных вращений, но теоретические исследования, проведенные в нашей лаборатории, показали, что можно достичь того же результата без встречных вращений.

Динамическая балансировка необходима в приложениях, где необходимо уменьшить усилия и моменты, создаваемые в основании механизма. Это относится к механизмам, используемым для активной коррекции в телескопах (движения механизма коррекции не должны влиять на другие инструменты) и для космических приложений.

В лаборатории были изучены несколько параллельных механизмов, в том числе ряд механизмов с 4 и 5 звеньями, с противовесами и противовращением и без них. Затем эти механизмы использовались для анализа плоских и пространственных механизмов с несколькими степенями свободы.

Особый интерес представляют два прототипа четырехзвенных механизмов, разработанных в лаборатории. Первый представляет собой подвесной механизм (рис. 6). Второй представляет собой четырехзвенный механизм без вращения в противоположных направлениях, центральный элемент которого расположен диагонально (рис. 7). Полученный таким образом механизм является динамически сбалансированным.

Рис. 6: Подвесной динамически сбалансированный 4-рычажный механизм.Рис. 7 : Динамически сбалансированный 4-рычажный механизм.

Также был построен прототип робота с планарным механизмом с тремя степенями свободы (рис. 8). Для построения ножек были выбраны пятизвенные механизмы в форме параллелограмма, поскольку они позволяют упростить условия балансировки.

Противовесы служат для поддержания постоянного положения центра масс, в то время как противовесы используются для поддержания постоянного углового момента. Противовесы, противовесы и эффектор изготовлены из стали. Масса эффектора 0,1 кг, массы подвижных частей около 4 кг.