Какви балансиращи машини се използват при балансиране на ротори

Можете да прочетете други статии в блога, като използвате картата на сайта.

Искате ли да получавате нови статии направо във входящата си поща?

Балансирането е технологична операция, насочена към откриване и намаляване на допустимата стойност на дисбаланса на ротора. В този случай дисбалансът на ротора може да бъде заменен от еквивалентна система от два дисбаланса, разположени в две напречни сечения на ротора. Роторът ще бъде динамично балансиран, ако двете балансиращи маси са поставени в две коригиращи равнини, перпендикулярни на оста на въртене на ротора.

Динамичното балансиране на ротора се извършва на специални балансиращи машини. Балансиращата машина се състои от опори, върху които е поставен продукт (например ротор) за балансиране, задвижване и измервателен блок.

Има машини за балансиране с гъвкави („меки“) и твърди опори. Податливите опори под въздействието на дисбаланса на въртящия се ротор се колебаят. Амплитудата и фазата на трептенията информират за дисбаланса на ротора. Твърдите опори предотвратяват колебанията на ротора и в резултат на това изпитват динамичен натиск. В този случай, за да се получи информация за дисбаланса на ротора, се измерват динамичните реакции в опорите и фазата. Опорите на балансиращите машини са оборудвани със сензори, които преобразуват вибрациите (или силите) в електрически сигнали, които след това влизат в измервателния уред. Структурата на измервателното устройство и информацията за дисбаланс зависят от предназначението на машината за балансиране.

Заедно с опората на балансиращата машина, роторът образува осцилаторна система, която трепти със собствена честота. Ако роторът е принуден да се върти около собствената си ос, тогава инерционните сили на небалансираните маси на ротора ще предизвикат колебания на опоритемашина и когато скоростта на ротора съвпадне със собствената честота на трептящата система, възниква явление резонанс (фиг. 1).

Фиг.1 Честотен диапазон на балансиращи машини

Според начина на работа и конструкцията се разграничават три вида балансиращи машини: предрезонансни, резонансни и извънрезонансни (фиг. 1).

При балансиращи машини от предрезонансен тип честотата на въртене на балансирания ротор е по-малка от собствената честота на машинната система:f revf c (фиг. 1, синя зона).

Въпреки факта, че целта за балансиране на тези машини е една и съща - балансиране на ротора, чрез инсталиране или премахване на коригиращи тежести, методът за балансиране на ротора на машините е различен.

Машини за предрезонансно балансиране

Машините, принадлежащи към тази група, имат твърда връзка на масовата ос на ротора чрез неподвижни лагери с неизмеримо по-голяма маса на основата. Дисбалансите на ротора се определят чрез измерване на реакциите на опорите, чието разпределение се определя само от положението на центъра на масата спрямо опорите или равнините на измерване. Липсата на движещи се части опростява дизайна на опорите и позволява използването на аксиално задвижване. Работата на машината е възможна само при честота на въртене, която е по-малка от естествената честота (в предрезонансен режим), когато ъгълът на фазово изместване е нула, което намалява грешките при измерване на дисбаланса.

Методът за балансиране на ротора на твърди машини предвижда задължителна процедура за калибриране на опорите на машината с контролен ротор, за да се сведе до минимум грешката на машината, а балансиращите тегла се изчисляват от геометричните параметри на ротора.

Това опростява настройката на машината преди балансиране, но увеличава методологичната грешка поради разликата между контролния ротор ибалансиран.

По време на работа на балансиращата машина твърдостта на опорните крака може да се промени.

Следователно, за машини с твърди опори, заедно с машината, се препоръчва да закупите допълнителни инструменти за калибриране - скъп контролен ротор (фиг. 4) и поне веднъж годишно, но е по-добре да калибрирате (сертифицирате) машината преди всяко сериозно балансиране и за точност на измерването, извършете калибриране.

При машина от предрезонансен тип точността на балансиране се увеличава с увеличаване на скоростта на ротора, но в същото време машината излиза от работния диапазон, който е ограничен от масата на ротора и твърдостта на опорите на машината. За постигане на приемлива точност на балансиране на ротора при ниски скорости, балансиращата машина е монтирана на специална виброизолирана основа.

Поради конструктивните особености на машината е необходимо да се използват ролки с бомбардирана повърхност като опорни елементи, което в някои случаи води до набраздяване на шийките на ротора поради малкото контактно петно и високи контактни напрежения.

Предрезонансните машини се използват за ротори с големи начални дисбаланси и ниски изисквания за точност на балансиране.

Към днешна дата основното производство на балансиращи машини от този тип е съсредоточено в Китай, където немската компания Schenck RoTec вече произвежда машини под собствената си марка. В България балансиращи машини до резонансни се произвеждат от много производители.

Резонансни балансиращи машини

Методите за балансиране на такива машини се основават на алтернативно определяне на дисбаланса на ротора в две коригиращи равнини, всяка от които е алтернативно подравнена с фиксирана ос на колебание на рамката. В същото време, за балансиране на свободния ход, роторъттрябва да има достатъчно голям инерционен момент на масите спрямо оста на въртене, както и малки и стабилни загуби от триене в лагерите. В противен случай, по време на бързо преминаване през резонанса, амплитудите на трептенията няма да достигнат максималната стойност, а загубите от триене водят до разпространение на амплитудите на трептенията при различни стартове. Трудно е да се балансират гъвкави ротори на такива машини.

Понастоящем балансиращи машини от резонансен тип не се произвеждат, но все още се използват в някои ремонтни предприятия.

Свръхрезонансни балансиращи машини

Много често се срещат машинни инструменти с фиксирана равнина на колебание на оста на ротора. Това се обяснява с факта, че чрез колебанията на опорите за един старт без пренареждане на ротора, ние определяме дисбаланса на ротора в две корекционни равнини. За да се поддържа линейността на трептенията, машините работят в резонансен режим с малки амплитуди на трептенията.

Балансиращите машини от надрезонансния тип са лишени от недостатъците, присъщи на предрезонансните машини. По време на процеса на балансиране на ротора на тези машини факторите на влияние (т.е. калибриране) се определят за всеки тип ротор, който трябва да се балансира, или, ако е необходимо, за всеки балансиран ротор.

В същото време не се елиминира методическа и инструментална грешка, тъй като калибрирането (изчисляване на коефициентите на влияние) се извършва непосредствено преди балансирането. Калибрирането до известна степен удължава процеса на балансиране и това е единственият "недостатък" на този метод на балансиране, но повишава точността на измерване.

В допълнение, естествената честота на гъвкавата опора на машината зависи от дължината на окачването на махалото и не зависи от масата на балансирания ротор, така че балансирането е възможно в широк диапазон от балансирани маси.

Точност на балансиране отвъд резонансаплощта се определя от точността на измерване на амплитудата на трептенията на опорите, която не зависи от честотата на въртене на балансирания ротор. Скоростта на ротора се избира в широка честотна лента, базирана само на технологични съображения.

ОБОБЩЕНИЕ

Днес българските производители на балансиращи машини предлагат и двата вида хоризонтални балансиращи машини: високотехнологични свръхрезонансни балансиращи машини и линия от предрезонансни балансиращи машини, които могат да решат проблемите на балансирането на компоненти и части на ротационни машини, пред които са изправени предприятията.

Най-разпространените у нас и в чужбина за балансиране на ротационни съоръжения са използваните балансиращи машини от резонансен тип.

Машините от свръхрезонансен тип имат редица значителни предимства пред машините от свръхрезонансен тип:

– извършване на балансиране на ротори с висока точност в обявения честотен диапазон;

— няма набраздяване на шийките на ротора;

— широка гама от маси на балансирани елементи;

- не е необходима специална виброизолираща основа;

- използва се ниска задвижваща мощност;

— бърз монтаж и пускане в експлоатация.