Файл: Куинджи А.А. Автоматическое уравновешивание роторов быстроходных машин.pdf

рез некоторое время работы устройства необходимо восстанавли­ вать нужное количество уравновешивающей жидкости в отсеках).

Известный интерес представляет гидравлическое устройство, предназначенное для автоматической балансировки шпинделей шлифовальных станков, пригодное, кроме того, для автоматиче­ ского уравновешивания любого жесткого однодискового ротора с коротким валом и работающего на подшипнике скольжения.

Все существующие методы уравновешивания роторов можно условно разделить на следующие группы по способу совмеще­ ния главной центральной оси инерции с осью вращения ротора: а) 'при помощи балансировочных грузов и б) непосредственное

•совмещение.

Выше были рассмотрены некоторые методы, относящиеся к первой, более распространенной группе. Методы второй группы,

товок коленчатых валов. Станок, кроме этого, предназначен для нанесения первичных баз на вал для дальнейшей механической обработки — центровочных сверлений в торцах вала. В патенте указывается, что данный станок является модификацией массоцентрирующен машины, запатентованной также в СШ А 3 июля 1930 г. (патент СШ А № 1.761.945).

Подробнее останавливаться на описании американского стан­ ка не имеет смысла, так как более совершенный станок аналогич­ ной конструкции и такого же назначения описан в патенте ФРГ № 975.086 от 8 июля 1949 г.

Принципиальная схема немецкого варианта такого станка по­ казана на рис. 63. Основной частью станка является рама 3 с двумя электромеханическими устройствами принудительного центрирования 2, которые позволяют дистанционно управлять положением в пространстве балансируемого вала 1. Рама опира­ ется на две подшипниковые опоры 4, которые, благодаря специ­ альным подвесам 6 могут совершать колебания в горизонтальном направлении. Каждая опора кинематически связана с индуктив­ ными датчиками колебаний. Опорные цапфы рамы 5 выполнены полыми — в них проходят шпиндели 7 с зацентровочными свер­ лами. Обе цапфы оборудованы кольцевыми коллекторами 8 для подвода питания и управляющих сигналов к электродвигателям

9 устройств принудительного центрирования. Кроме этого, на одной из цапф установлен шкив 10, связанный ременной переда­ чей с электродвигателем привода станка 11.

Балансировка на станке производится следующим обра­ зом. Заготовку коленчатого вала закрепляют на раме в устрой­ ствах принудительного центрирования. Включают привод рамы станка. Так как заготовка была установлена произвольно, то

79

главная центральная ось инерции ее не совпадает с осью враще­ ния рамы. Это рассогласование осей приводит при вращении к появлению усилий в опорах рамы, величина и направление кото­ рых фиксируются при помощи измерительной аппаратуры. По-

Рис. 63. Принципиальная схема балансировочного станка для технологическо­ го уравновешивания заготовок коленчатых валов:

/—коленчатый вал: устройства принудительного центрирования; 3—рама; 4—опоры; 5— опорные цапфы: б—подвесы: шпшіделіі; 3—коллекторы; 9, //—электродвигатели; 10— шкив

следовательно управляя электроприводами устройств принуди­ тельного центрирования, совмещают главную центральную ось инерции заготовки с осью вращения, что контролируется по вибрациям опор рамы. Добившись состояния уравновешенности заготовки, включают приводы шпиндельных головок и произво­ дят сверление центровочных отверстий в торцах вала.

6. МЕТОД УРАВНОВЕШИВАНИЯ РОТОРОВ БЫСТРОХОДНЫХ МАШИН ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ЦЕНТРИРОВАНИЕМ

Рассмотрим жесткий ротор, вращающийся вокруг оси Oz под­ вижной системы координат с угловой скоростью со и угловым ус­

корением со (рис. 64).

8 0

Выделим в роторе элементарную массу dm на радиусе г, по­ ложение которого относительно координатной плоскости xz оп­ ределяется углом а.

Как известно, в этом случае на каждую элементарную массу

Рис. 64. Реакции опор вращающегося жесткого ротора в си­ стеме координат

Полная сила инерции, действующая на массу dm, может быть представлена в виде двух составляющих — нормальной и тан­

ектируя эти составляющие на оси координат х, у и г соответст­ венно, получим:

81

З а п и ш е м с о о т в е т с т в у ю щ и е в ы р а ж е н и я д л я м о м е н т о в и н ер ц и и

82

Полученные уравнения дают возможность установить те ус­ ловия, которым должен удовлетворять уравновешенный ротор, вращающийся вокруг оси Oz. Этими условиями являются усло­ вия равенства нулю сил инерции и моментов от этих сил:

центральной осью инерции ротора, при этом в его опорах не воз­

Эти выводы, полученные для жесткого ротора, справедливы также и для гибкого. Действительно, гибкий ротор, вращающийсяспостоянной угловой скоростью со при прямой синхронной пре­ цессии, можно рассматривать как жесткий с эксцентриситетами, равными сумме эксцентриситетов жесткого ротора и прогибов гибкого ротора на данный угловой скорости со.

Следовательно, можно говорить о существовании главной центральной оси инерции гибкого ротора при данной угловой ско­ рости. Однако, в отличие от жесткого ротора, у которого поло­ жение главной центральной оси инерции относительно ротора не­ изменно, у гибкого ротора при совмещении главной центральной оси инерции с осью его вращения происходит уменьшение дина­ мического прогиба и положение главной центральной оси инер­ ции относительно ротора при этом изменяется даже на постоян­ ной угловой скорости. Следовательно, если каким-либо способом произвести совмещение главной центральной оси инерции ротора с осью его вращения, то результатом этого для жесткого ротора будет полная уравновешенность, для гибкого — снижение реак­ ций и значительное уменьшение его прогибов.

83

Покажем иа примере одномассового ротора, как будет вести себя гибкий ротор при совмещении главной центральной оси инерции с осью его вращения, т. е. при уменьшении эксцентри­ ситета е.

Пусть вал установлен на подшипниках качения пли скольже­

снеуравновешен­

При этом реакции в опорах определяются выражениями:

8 4