ТОВ Неотрон - балансувальне обладнання, Статичне балансування
| neotron.ru неотрон.рф [email protected] +7 999-300-0035 +7 999 300 0034 +7 495-50-56-381 |
| Файловий архів |
| Інформація |
| Каталог сайтів |
| Інтернет магазин |
| Новини |
| Пошук |
| Карта сайту |
| Турбокомпресори |
| Стандарти та ГОСТи |
| Теорія балансування |
| Балансування коліс |
| Різне |
| Зараз на сайті знаходяться: 2 гостей |
Статичне балансування
Статичне балансування робочих коліс механізмів, що обертаються
Надійна і справна робота механізмів, що обертаються, залежить від великої кількості факторів, таких як: співвісність валів агрегату; стан підшипників, їх змащення, посадка на валу та в корпусі; знос корпусів та ущільнень; зазори у проточній частині; вироблення сальникових втулок; радіальний бій та прогин валу; дисбаланс робочого колеса та ротора; підвіска трубопроводів; справність зворотних клапанів; стан рам, фундаментів, анкерних болтів та багато іншого. Дуже часто втрачений невеликий дефект, як снігова куля тягне за собою інші, а в результаті вихід обладнання з ладу. Тільки враховуючи всі фактори, точно вчасно діагностуючи їх, і дотримуючись вимог ТУ на ремонт механізмів, що обертаються, можна домогтися безвідмовної роботи агрегатів, забезпечити задані робочі параметри, збільшити міжремонтний ресурс, знизити рівень вібрації і шуму.Планується присвятити темі ремонту механізмів, що обертаються, ряд статей, в яких будуть розглянуті питання діагностики, технології ремонту, модернізації конструкції, вимог до відремонтованого обладнання та раціоналізаторських пропозицій щодо підвищення якості та зниження трудомісткості ремонту.
У ремонті насосів, димососів та вентиляторів важко переоцінити значення точного балансування механізму. Як дивно і радісно бачити машину, що колись гуркотить і тремтить, яку втихомирили і заспокоїли кілька грамів противаги, дбайливо встановлені в «потрібне місце» умілими руками і світлою головою. Мимоволі замислюєшся про те, що означають грами металу на радіусі колеса вентилятора та тисячі обертів за хвилину. То в чому причина такої різкої зміни в поведінці агрегату?
Вся маса ротора разом з робочим колесом зосереджена в одній точці - центрі мас (центрі тяжіння), але через неточність виготовлення та нерівномірність щільності матеріалу (особливо для чавунних виливків) ця точка зміщена на деяку відстань від осі обертання (Малюнок №1). При роботі агрегату виникають сили інерції - F, що діють на зміщений центр мас, пропорційні масі ротора, зміщення та квадрату кутової швидкості. Вони і створюють змінні навантаження на опори R, прогин ротора і вібрації, що призводять до передчасного виходу агрегату з ладу. Розмір дорівнює добутку відстані від осі до центру мас на масу самого ротора - називається статичним дисбалансом і має розмірність [г x см].
Завдання статичного балансування
Завдання статичного балансування приведення центру мас ротора на вісь обертання шляхом зміни розподілу маси.
Наука про балансування роторів об'ємна та різноманітна. Існують способи статичного балансування,динамічного балансування роторів на верстатах та у власних підшипниках. Балансують різні ротори від гіроскопів і шліфувальних кіл, до роторів турбін і суднових колінчастих валів. Створено безліч пристроїв, верстатів та приладів із застосуванням новітніх розробок у галузі приладобудування та електроніки для балансування різних агрегатів. Що стосується агрегатів, що працюють у теплоенергетиці, то нормативною документацією щодо насосів, димососів та вентиляторів пред'являються вимоги щодо статичного балансування робочих коліс та динамічного балансування роторів. Для робочих коліс застосовується статичне балансування, т. к. при перевищенні діаметром колеса його ширини більш ніж у п'ять разів, решта складових (моментна та динамічна) малі, і ними можна знехтувати.
Щоб відбалансувати колесо, потрібно вирішити три завдання:
1) знайти те саме «потрібне місце» - напрямок, на якому розташований центр тяжіння;
2) визначити, скільки «заповітних грам» противаги необхідно і на якому радіусі їх розташувати;
3) врівноважити дисбаланс коригуванням маси робочого колеса.
Пристосування для статичного балансування
Знайти місце дисбалансу допомагають пристрої для статичного балансування. Їх можна виготовити самостійно вони прості і недорогі. Розглянемо деякі конструкції.
Найпростішим пристроєм для статичного балансування є ножі або призми (Малюнок №2), встановлені горизонтально і паралельно. Відхилення від горизонту в площинах паралельної та перпендикулярної осі колеса не повинно перевищувати 0,1 мм на 1 м. Засобом перевірки може бути рівень «Геологорозвідка 0,01» або рівень відповідної точності. Колесо одягається на оправлення, що має опорні шліфовані шийкияк оправки, можна використовувати вал, заздалегідь перевіривши його точність). Параметри призм з умов міцності та жорсткості для колеса масою 100 кг та діаметром шийки оправки d = 80 мм становитимуть: робоча довжина L = p X d = 250 мм; ширина близько 5 мм; висота 50 – 70 мм.
Шийки оправки та робочі поверхні призм мають бути шліфованими для зниження тертя. Призми необхідно зафіксувати на твердій основі.
Якщо дати колесу можливість вільно перекочуватися ножами, то після зупинки центр мас колеса займе положення, що не збігається з нижньою точкою, через тертя кочення. При обертанні колеса в протилежний бік після зупинки воно займе інше положення. Середнє положення нижньої точки відповідає справжньому положенню центру маси пристрою (Малюнок №3) для статичного балансування. Вони не вимагають точної горизонтальної установки як ножі та на диски (ролики) можна встановлювати ротора з різними діаметрами цапф. Точність визначення центру мас менша через додаткове тертя в підшипниках кочення роликів.
Застосовуються пристрої для статичного балансування роторів у підшипниках. Для зниження тертя в них, що визначає точність балансування, застосовують вібрацію основи або обертання зовнішніх кілець опорних підшипників у різні боки.
Балансувальні ваги
Найточнішим і водночас складним пристроєм статичного балансування є балансувальні ваги (Малюнок №4). Конструкція ваги для робочих коліс наведена на малюнку. Колесо встановлюють на оправлення по осі шарніра, який може коливатися в одній площині. При повороті колеса навколо осі, в різних положеннях, його врівноважують противагою, за величиною якої знаходять місце і дисбаланс колеса.
Методи балансування
Величину дисбалансу або кількість грамів маси, що коригує, визначають наступними способами:
- методом підбору, коли установкою противаги в протилежній точці центру мас домагаються рівноваги колеса в будь-яких положеннях;
- методом пробної маси - Мп, яку встановлюють під прямим кутом до "важкої точки", при цьому ротор здійснить поворот на кут j. Коригуючу масу обчислюють за формулою Мк = Мп ctg j або визначать за номограмою (Малюнок №5): через точку, що відповідає пробній масі на шкалі Мп, і точку, що відповідає куту відхилення від вертикалі j, проводять пряму, перетин якої з віссю Мк коригуючої маси. Як пробну масу можна використовувати магніти або пластилін.
- Метод кругового обходу. Найдокладнішим і найточнішим, а й найбільш трудомістким є метод кругового обходу. Він застосовується і для важких коліс, де велике тертя заважає точно визначити місце дисбалансу. Поверхня ротора ділять на дванадцять або більше рівних частин і послідовно в кожній точці підбирають пробну масу Мп, яка наводить ротор у рух. За отриманими даними будують діаграму (Малюнок №6) залежності Мп від положення ротора. Максимум кривої відповідає «легкому» місцю, куди необхідно встановити коригуючу масу Мк = (Мп max + Мп min) /2.
Способи усунення дисбалансу
Після визначення місця та величини дисбалансу його необхідно усунути. Для вентиляторів та димососів дисбаланс компенсується противагою, яка встановлюється на зовнішній стороні диска робочого колеса. Найчастіше для кріплення вантажу використовують електрозварювання. Цей ефект досягається зняттям металу в «важкому» місці на робочих колесах насосів (за вимогами ТУ допускається зняття металу на глибину небільше 1 мм у секторі не більше 1800). При цьому коригування дисбалансу намагаються проводити на максимальному радіусі, тому що зі збільшенням відстані від осі, зростає вплив маси металу, що коригується на рівновагу колеса.
Залишковий дисбаланс
Після балансування робочого колеса через похибки вимірювань і неточності пристроїв зберігається зміщення центру мас, яке називається залишковим статичним дисбалансом. Для робочих коліс механізмів, що обертаються, нормативна документація задає допустимий залишковий дисбаланс. Наприклад, для колеса мережевого насоса 1Д1250 - 125 визначається залишковий дисбаланс 175 г х см (ТУ 34 - 38 - 20289 - 85).
Порівняння методів балансування на різних пристроях
Критерієм порівняння точності балансування може бути питомий залишковий дисбаланс. Він дорівнює відношенню залишкового дисбалансу до маси ротора (колеса) і вимірюється [мкм]. Питомі залишкові дисбаланси для різних методів статичного та динамічного балансування зведені до таблиці №1.
З усіх пристроїв статичного балансування, ваги дають найточніший результат, однак цей пристрій найскладніше. Роликовий пристрій, хоч і складніший за паралельні призми у виготовленні, але простіше в експлуатації і дає результат не набагато гіршим.
Основним недоліком статичного балансування є необхідність одержання низького коефіцієнта тертя при великих навантаженнях від ваги робочих коліс. Підвищення точності та ефективності балансування насосів, димососів та вентиляторів можна досягти методами динамічного балансування роторів на верстатах та у власних підшипниках.
Застосування статичного балансування
Статичне балансування робочих коліс ефективний засіб зниження вібрації, навантаження на підшипники та підвищеннядовговічність машини. Але вона не панацея від усіх бід. У насосах типу «К» можна обмежитися статичним балансуванням, а для роторів моноблочних насосів «КМ» потрібна динамічна, тому що там виникає взаємний вплив небалансів колеса та ротора електродвигуна. Необхідне динамічне балансування і для роторів електродвигунів, де маса розподілена по довжині ротора. Для роторів з двома та більше колесами, що мають масивну сполучну напівмуфту (наприклад СЕ 1250 - 140), колеса та муфта балансуються окремо, а потім ротор у зборі динамічно балансують. В окремих випадках для забезпечення нормальної роботи механізму необхідна динамічна балансування всього агрегату у власних підшипниках.
Точне статичне балансування - це необхідне, але іноді не достатня основа надійної та довговічної роботи агрегату.