Балансування
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Балансування

Балансування, урівноваження машинних частин, що обертаються (ротора турбіни або електродвигуна, колінчастого валу, шківів та інші). Для більшості роторів машин віссю обертання є вісь, що проходить через центри опорних поверхонь цапф виробу. Неспівпадання цієї осі з головною центральною віссю інерції (що може бути результатом погрішностей технології виготовлення виробу або його конструктивних особливостей) приводить до появи відцентрових сил, що не компенсуються, і моментів, викликають швидкий знос підшипників, підвищені вібрації машини, вигинисті коливання її елементів і ін.

  Поєднання осей при Б. досягають установкою врівноважуючих мас на виробі, видаленням надлишкових (неврівноважених) мас або (у деяких спеціальних випадках) зацентровуванням виробу в точках пересічення головної центральної осі інерції з поверхнею виробу; через ці крапки проходить вісь обертання. Б. здійснюється на верстатах балансувань . Вибір необхідного числа плоскості виправлень визначається виглядом Би. Залежно від взаємного розташування головної центральної осі інерції, осі обертання і осі виробу розрізняють статичну Б., динамічну Б. і Б. гнучких виробів (динамічне рихтування). При статичній і динамічній Би. ( мал. ) осі 2—2 і 3—3 збігаються.

  Статичну Б. застосовують при паралельному зсуві головної центральної осі інерції відносно осі обертання. Для виробу з неврівноваженою масою т і врівноважуючим вантажем Р ( мал. , а) Б. зводиться до компенсації відцентрової сили, масою т , що викликається, при обертанні, і здійснюється установкою вантажу Р в одній плоскості виправлення. Залежність між тим, що врівноважує вантажем Р і зсувом центру тяжіння e (зсув осей) дається формулою: Р = e G/r, де G — сила тяжіння, r — радіус установки вантажу. Термін «статична Б.» виник історично у зв'язку з тим, що неврівноваженість маси можна виявити також статично, встановивши виріб на прямолінійних що горизонтальні направляють, на яких ротор під дією сили тяжіння на неврівноважену масу обернеться важким местомом вниз. Проте цей спосіб неточний і переважна статичною Б. у динамічному режимі.

  Динамічну Б. застосовують при кутовому зсуві головної центральної осі інерції відносно технологічної осі обертання; при цьому осі перетинаються в центрі тягаря виробу ( мал. , би). Залежність між врівноважуючими вантажами Р і кутовим зсувом j головної центральної осі інерції виражається формулою: Р = j Ig/rl, де I — момент інерції виробу, g— прискорення вільного падіння, l — осьова відстань між вантажами. В цьому випадку динамічна неврівноваженість є наслідком відцентрового моменту і може бути компенсована установкою вантажів в двох плоскості виправлення, що створює компенсуючу пару відцентрових сил з плечем l.

  Би. гнучких виробі (динамічне рихтування) застосовують, коли зсув головної центральної осі інерції відносно осі обертання виникає унаслідок вигину осі балансованого виробу, а метою Б. є вирівнювання осі. На мал. (в) представлений зігнутий ротор поблизу першої критичної швидкості. В цьому випадку Б. здійснюється установкою врівноважуючих вантажів в трьох і більш плоскості виправлення. Рівнодійна відцентрових сил і моментів від системи з трьох вантажів має дорівнювати нулю. Співвідношення між врівноважуючими вантажами визначається формулами P 1 = ( b 2 -b 3 ) P 2 / ( b 3 -b 1 ) P 3 = ( b 1 -b 2 ) P 2 / ( b 3 -b 1 ), де b 1 , b 2 , b 3 — осьові координати плоскості виправлення. Для Б. поблизу другої критичної швидкості потрібний установка чотирьох вантажів в чотирьох плоскості виправлення і так далі

  Всі ці види неврівноваженості можуть діяти на виріб одночасно і тоді завдання Б. буде комплексною. Лише у окремих окремих випадках користуються одним виглядом Би., наприклад для плоских виробів застосовують статичні Б. Для якісною Б. необхідно, щоб на вироби були встановлені норми точності Б., які умовно виражаються в допустимому зсуві центру тягарі e ( мкм ) або в допустимій неврівноваженості u = rp ( гсм ) .

  Літ.: Артобольовський І. І., Урівноваження сил інерції плоских механізмів, «Ізв. науково-дослідного Інституту машинобудування», 1935 № 10; Крилов А. Н., Про динамічне урівноваження роторів і гіроскопів, «Ізв. науково-дослідного інституту машинобудування», 1935 №7; його ж, Про деяких диференціальних рівняннях математичної фізики, що мають додаток в технічних питаннях, 5 видавництво, М-код.—Л., 1950; Шитиків Би. Ст, Динамічне балансування роторів, М., 1951: Ден-Гартог Дж. П., Механічні коливання [пер. з англ.(англійський)], М., 1960; Тимошенко С. П., Коливання в інженерній справі, [пер. з англ.(англійський)], 2 видавництва, М., 1967.

  Ст Н. Вариву.

Схеми балансування: а — статичною; б — динамічною: у — гнучких виробів; 1—1 — головна центральна вісь інерції; 2—2 — вісь обертання; 3—3 — вісь виробу; Ц. Т. — центр тяжіння; m — неврівноважена маса; Р, P 1 , P 2 , P 3 — противаги.