МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра процессов, машин и аппаратов химических производств Статическая балансировка вращающихся частей машины Методическое указание к лабораторной работе по курсу «Эксплуатация и ремонт оборудования химических
производств» для студентов специальности 1705 «Машины и аппараты химических производств и предприятий строительной индустрии» Составитель В.А. Плотников Кемерово 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Целью работы является закрепление теоретических знаний студентов по теме «Балансировка вращающихся частей машин и аппаратов» дисциплины «Эксплуатация и ремонт оборудования химических производств» и выработка у них практических навыков по статической балансировки роторов на балансировочных
приспособлениях типа «Ножи», «Призмы». 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Статической балансировкой называют процесс устранения статической неуравновешенности вращающихся частей машин и аппаратов: маховиков; шкивов; зубчатых колёс; роторов и т.д. Статическая неуравновешенность характеризуется тем, что ось вращения тела располагается параллельно его главной центральной оси инерции (см. рис. 1). При этом центр массы тела ( ц. м. ) совпадающий с
центром тяжести ( ц. т. ) не лежит на оси вращения , а смещён относительно неё на некоторое расстояние – е. При вращение статически неуравновешенного тела возникают неуравновешенные центробежные силы (далее именуемые центробежными), которые через опорные элементы (подшипники) воспринимаются и уравновешиваются внешней системой. Центробежная сила ( Fц ) возникающая вследствие статической неуравновешенности ротора, приложена в точке расположения центра массы, действует по нормали к окружности, описываемой центром массы (следовательно вращается совместно с ротором) ( 1 ) где mp – масса ротора е – смещение центра массы ротора относительно оси вращения ω – угловая скорость вращения ротора n – частота вращения ротора Легко подсчитать, что на ротор массой mo = 10 кг. вращающегося с частотой n = 50 c-1 и имеющего смещение e = 0.1 мм. будет действовать центробежная сила величиной Fц= 99 Н = 9,9 кгс. Из данного примера видно, какой большой величины может достигать центробежная сила
даже при столь не значительном смещении центра массы ротора относительно оси вращения. Особенно большие центробежные силы наблюдаются у роторов, вращающихся с высокой скоростью ( n > 50 c-1 ), т. к. величина Fц пропорциональна квадрату скорости вращения. Количественной оценкой статической неуравновешенности ротора принято считать либо величину смещения центра массы ротора относительно оси вращения, либо статический момент ротора (
М ст. ), либо коэффициент статической неуравновешенности ротора ( К ст. ). Последний параметр показывает, во сколько раз центробежная сила, вызванная статической неуравновешенностью, превышает вес ротора и определяется по соотношению: ( 2 ) где GP – вес ротора g – ускорение свободного падения Из соотн6ошения ( 2 ) следует, что коэффициент статической неуравновешенности ротора можно рассматривать как отношение центробежного ускорения центра массы ротора
( ац = еω2 ) к ускорению свободного падения. Статический момент ротора представляет собой произведение величины смешения центра массы ротора относительно оси вращения на вес ротора. ( 3 ) Статический момент заставляет статически неуравновешенный ротор принимать такое положение в пространстве (при наличие поля тяжести и отсутствий трения в опорах), при котором его потенциальная энергия будет минимальна. В общих условиях это соответствует тому, что из всех возможных положений центр масс ротора займёт точку, наименее удалённую от центра Земли. Статический момент позволяет обнаружить статическую неуравновешенность ротора даже без его вращения. Поэтому данный вид неуравновешенности и называется статическим. На практике статическая неуравновешенность вращающихся элементов оборудования может быть вызвана различными причинами: неточность изготовления ротора ( биение вала, несоосность рабочего органа и вала и т.д. );
наличие пустот или инородных включений в теле ротора ( шеек вала, рабочих органов ) и др. Центробежные силы от неуравновешенных масс является одной из основных причин вибрации оборудования и могут оказывать существенное влияние на его надёжность и качества функционирования. С целью устранения отрицательного воздействия центробежных сил на оборудование их вращающиеся детали и сборочные единицы подвергаются балансировке, статической или ( и ) динамической.
Статической балансировке подвергаются преимущественно роторы доскообразной формы не быстроходных машин. Условия применения статической балансировки предполагают выполнение трёх соотношений ( 4 ). ( 4 ) Вследствие того, что статическая балансировка не позволяет выявить динамическую и смешанную неуравновешенности, её не применяют для ответственных и быстроходных машин. Сущность процесса статической балансировки заключается в том, что к лёгкой стороне ротора, диаметрально
противоположно смещённому центру массы, прикрепляется уравновешивающий груз такой величины, при которой статическая неуравновешенность ротора либо устраняется полностью, либо снижается до предельно-допустимой величины. Уравновешивающий груз изменяет положение центра массы ротора и позволяет уменьшить его смещение от оси вращения до сколько угодно малой величины. Условие достаточности статического уравновешивания в аналитическом виде может быть представлено любым из следующих соотношений: ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) В данных соотношениях e* , M*ст , K*ст – предельно-допустимые величины, соответственно, смещения центра массы ротора относительно оси вращения, коэффициенты статической неуравновешенности ротора. Статический момент ротора после установки уравновешивающего груза должен соответствовать соотношению (6) ( 8 ) где my и Ry – масса уравновешивающего груза и расстояние от центра массы уравновешивающего груза до оси вращения ротора. Решая неравенство ( 8 ) относительно my, получим ( 9 )
Полагая М*СТ = 0 , получим значение массы уравновешивающего груза, когда статический момент ротора устраняется полностью ( 10 ) Выражение ( 10 ) позволяет определить массу уравновешивающего груза ( при заданных mP и RY ), если известно смещение центра массы ротора относительно оси вращения. В реальных условиях величина e является неизвестной и определяется экспериментальным путём по величине максимального статического момента ротора. Существуют различные способы и устройства для осуществления
статической балансировки вращающихся тел. Наиболее практическое применение получили устройства с линейными опорами и горизонтальным расположением оси балансирующего ротора. Устройства этого вида просты в изготовлении и обеспечивают наилучшее качество балансировки. Схема типового балансировочного устройства с линейными опорами показана на рис. 2. Устройство включает массивную станину, выполненную, как правило, способом литья и состоящую из основания 1
и двух стоек 2. С целью исключения вибрации и микроперемещения устройства его станину устанавливается на фундамент. В устройствах, предназначенных для балансировки крупногабаритных роторов, станина может отсутствовать. Её роль выполняют две независимых стойки, установленные на единый фундамент. При любом исполнение в верхней части стоек имеются горизонтальные поверхности, к которым крепятся линейные опорные элементы 3: ножи ( рис.2, 1-а ); призмы ( рис.2. 1-б ); скалки ( рис.2. 1-в ). Непременным требованием для всех балансировочных устройств данного вида является расположение рабочих поверхностей линейных опор строго в единой горизонтальной плоскости. Длина ( L ) линейных опор назначается такой, чтобы ротор при перекатывании мог сделать 1,5-2 оборота в обе стороны от центра опор: ( 11 ) где d – диаметр шейки вала ротора. Опорные элементы изготавливаются из закалённой углеродистой качественной стали ( сталь 40; сталь 50;
сталь 40ХН; сталь 50 Г и др. ), рабочие поверхности тщательно отшлифовываются до значения параметра шероховатости Ra = 0,08 – 0,16 мкм. Ширина ( b ) рабочей поверхности линейной опоры устанавливается в зависимости от веса балансируемого ротора. При этом исходя из следующих соображений линейные опоры должны оказывать минимальное сопротивление перекатывания ротора; контактные напряжения в зоне взаимодействия вала ротора и опоры не должны превышать предельно допустимые величины.
Второе требование представляет собой условие контактной прочности взаимодействующих элементов и может быть представлено в виде соотношения ( 12 ) где σк – наибольшее контактное напряжение, возникающее при взаимодействии вала ротора с линейной опорой. σк* – предельно-допустимая величина контактных напряжений. Наибольшее контактное напряжение возникает в центре пятна контакта вала ротора и опоры. Их величина рассчитывается по формуле ( 2 ). ( 13 ) где
Pмах – максимальное усилие, приходящиеся на единицу ширины рабочей поверхности линейной опоры μ0, μВ – коэффициенты Пуассона для конструкционных материалов опоры и вала E0, EВ – модули упругости конструкционных материалов опоры и вала Максимальное усилие определяется по части веса ротора, воспринимаемого наиболее нагруженной опорой: ( 14 ) где G1, G2 – часть веса ротора, приходящиеся, соответственно, на первую и вторую опоры В большинстве практических случаев можно принять μВ = μ0 = 0,3 и EВ = E0 = 2·105 МПа. С учётом данного обстоятельства уравнение ( 13 ) примет вид: ( 15 ) Предельно-допустимая величина контактных напряжений назначается из условия отсутствия пластических деформации вала и опоры в зоне контакта ( с учётом запаса прочности ) и зависит от марки конструкционного материала взаимодействующих элементов. Для их определения можно воспользоваться данными приведёнными в учебном
пособие [ 2 ]. При отсутствии сведений о прочностных свойствах конструкционного материала рекомендуется принимать σ*к = 800 МПа. Приравнивая в выражении ( 15 ) контактные напряжения предельно-допустимым напряжениям, найдём максимальную нагрузку ( Gmax ) на одну из опор: ( 16 ) Выражение (16) позволяет так же рассчитывать по известной максимальной нагрузке опоры необходимую ширину её поверхности: ( 17 ) Ориентировочно ширина рабочей поверхности линейной опоры назначается в зависимости
от массы ротора [ 4 ]: Масса ротора, кг до 3 3-30 30-300 300-2000 Ширина рабочей поверхности опоры, мм 0,3 3 10 30 3. ПРАКТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ БАЛАНСИРОВКИ На практике процесс статической балансировки роторов при помощи устройств с линейными опорами выполняют в пять стадий: 1) грубая балансировка; 2) точная балансировка; 3) выбор расположения и величины рабочих уравновешивающих грузов;
4) установка и крепление рабочих уравновешивающих грузов; 5) контроль качества балансировки; Грубая балансировка выполняется с целью устранения явной неуравновешенности ротора без учёта сил сопротивления, препятствующих его обкатыванию на опорах. Грубая балансировка производится следующим образом. Ротор помещают на устройство так, чтобы его ось вращения располагалась горизонтально и перпендикулярно линейным опорам. Желательно чтобы ротор был надет на собственный рабочий вал. В случае невозможности выполнение этого требования ротор крепится на специально изготовленную оправку. Если вал ротора имеет разные диаметры опорных шеек, то на меньшую из них вытачивают выравнивающую втулку. В исходном состоянии ротор располагают в средней части устройства и предоставляют возможность свободно перекатываться по линейным опорам. Под действием статического момента ротор будет совершать колебательные
перекатывающие движения до тех пор, пока не займёт положение, близкое к равновесию. В том случае если ротор, перемещённый на балансировочное устройство, не перекатывается по линейным опорам, его необходимо повернуть (в любую сторону) на 900 или сообщить лёгкий толчок для преодоления сил трения покоя. Если бы отсутствовали силы сопротивления, препятствующие перекатыванию ротора на опорах, его смещенный центр тяжести расположился бы в самой нижней точке траектории движения, т.е. в нижней
части вертикали, пересекающейся с осью вращения. В реальных условиях центр тяжести ротора будет находиться вблизи точки равновесия. Для установления положения смещенного центра тяжести на торцевой поверхности ротора, после того как он займет положение равновесия, наносится меловая метка I (см.рис. 3), которая должна совпадать с вертикальной линией, опущенной из центра вращения. Затем ротор поворачивают в любую сторону на 90° (при этом метка
I займёт горизонтальное положение слева или справа от оси вращения) и предоставляют ему возможность свободного перекатывания на опорах. Новое положение равновесия отмечают меткой 2. Операцию повторяют еще раз, при этом ротор располагает на опорах таким образом, чтобы исходная метка I находилась в горизонтальной плоскости с другой стороны от оси вращения. После затухания колебательных движений ротора положение равновесия отмечают меткой 3. Далее полагают, что смещенный центр тяжести лежит на линии, являющейся биссектрисой угла, заключенного методу метками 2 и 3. Эту линию обозначают меткой 4. Сторона ротора, обозначенная меткой 4 (где расположен смещенный центр тяжести), называется тяжелой. Противоположная от оси вращения сторона ротора называется легкой. Затем приступают к устранению явной статической неуравновешенности ротора.
Для этого ротор ориентируют на балансировочном устройстве таким образом, чтобы метка 4 находилась в горизонтальной плоскости. К легкой стороне ротора в удобном месте (как правило, па боковой поверхности) прикрепляют уравновешивающий груз такой величины, при котором на ротор перестает действовать статический момент. При этом ротор должен находиться в состоянии равновесия при любом его положении на опорах. Величина уравновешивающего груза подбирается опытным путем.
Признаком правильности подбора величины уравновешивающего груза является отсутствие движения ротора в любую сторону при расположении метки 4 в горизонтальной плоскости как справа, так и слева от оси вращения. Для уравновешивания удобно пользоваться либо небольшими магнитами массой 1-3 г (если ротор изготовлен из магнитопроводного материала), либо пластилином, прилепляемым мелкими порциями к выбранному месту на поверхности ротора. Выполняя грубую балансировку следует придерживаться следующих правил: 
плоскость коррекции (плоскость, перпендикулярная оси вращения, в которой располагается центр массы уравновешивающего груза) должна либо преходить через центр массы ротора, либо располагаться на незначительном удалении от него;  уравновешивающий груз желательно помещать в такой месте, чтобы было известно или было удобно замерять расстояние от оси вращения до центра массы груза;  место расположения уравновешивающего груза по возможности должно совпадать с местом расположения рабочего уравновешивающего груза, Если последнее требование выполняется, то спадает необходимость пересчета массы уравновешивающего груза при изменении радиуса его расположения относительно оси вращения. После устранения неуравновешенности ротора приступают к выполнению второй стадии – точной балансировки. Точная балансировка осуществляется с целью устранения скрытой неуравновешенности ротора, которая из-за наличия сил, препятствующих свободному перекатыванию ротора на опорах, не приводит к его вращению.
Силы сопротивления перекатыванию ротора могут быть обусловлены различными причинами: негоризонтальность к непараллельность линейных опор; недостаточная твердость и плохое качество обработки рабочих поверхностей опор и шеек вала; наличие дефектов (царапин, вмятин) и загрязнений (пыли, липких веществ) на опорах и шейках вала; прогиб опор и вала и т.д. Точная балансировка выполняется следующим образом. Торцевая поверхность ротора (см.рис. 4) делится на 8, 12 или 16 равных секторов.
Линии, делящие торцевую поверхность на сектора, нумеруются по порядку. Направление нумерации линий может быть произвольным: по часовой стрелке или против. Ротор с прикрепленным к нему уравновешивающим грузом поворачивают таким образом, чтобы линия под номером 1 оказалась в горизонтальной плоскости. К боковой поверхности ротора напротив линии 1 прикрепляют пробный груз такой величины, масса которого достаточна (без избытка) для вывода ротора из состояния равновесия.
Величину пробного груза, приводящего к разбалансировке ротора, определяют опытным путем, посредством последовательного прикрепления к ротору мелких порций пластилина до тех пор, пока он не придёт в движение. Затем груз снимают и взвешивают на весах с точностью до десятых долей грамма. Аналогичные операции поочередно выполняют для всех других положений ротора, обозначенных номерами. По данным о величине пробных грузов, вызывающих разбаланс ротора в его различных положениях, строят диаграмму (см. рис. 4). По диаграмме определяют максимальную (mmax) и минимальную (mmin) массу пробного груза, необходимого для вывода ротора из равновесия. Там, где располагался груз наибольшей величины, находится легкая сторона ротора, а в том месте, где устанавливался груз наименьшей величины, находится тяжелая сторона ротора. Следует подчеркнуть, что грузы mmax и mmin должны находиться в диаметрально противоположных точках.
Для устранения скрытой неуравновешенности ротора к его легкой стороне прикрепляют корректирующий груз, масса которого определяется по формуле ( 18 ) Момент сопротивления (трения), обусловленный силами, препятствующими свободному перекатыванию ротора на операх, составит ( 19 ) где RK – расстояние от центра массы корректирующего груза до оси вращения ротора. Суммарная сила сопротивления (трения), действующая по касательной в центре площадки контакта шеек вала
и линейных опор, составит ( 20 ) где r = d/2 , d – соответственно, радиус и диаметр шейки вала. Отношение силы сопротивления к весу ротора характеризует чувствительность балансировочного устройства и определяет качество балансировки ротора ( 21 ) Второй этап балансировки считают законченным, если определены величина и место установки корректирующего груза. После него приступают к определению места расположения к величины рабочего уравновешивающего груза.
Для обеспечения работоспособности ротора в процессе эксплуатации необходимо заменить временные уравновешивающий и корректирующий грузы одним рабочим грузом, который будит находиться на роторе постоянно. Материал рабочего груза, его место расположения и вид соединения с ротором должны выбираться с учетом безопасности, надежности и долговечности оборудования. Принимается во внимание требование технологичности ремонтно-восстановительных операций, например, удобство крепления и подбора груза. На практике при выполнении ремонта оборудования наибольшее применение получили следующие способы устранения неуравновешенности роторов:  крепление рабочего груза к легкой стороне ротора посредством неразъёмных соединений (сварка, пайка, клёпка);  крепление рабочего груза к легкой стороне ротора посредством разъемных соединений (резьбы, зажимов);  удаление избыточной части материала с тяжелой стороны ротора посредством сверления или шлифовки.
В некоторых случаях при выполнении балансировки к ротору крепится не один, а несколько уравновешивающих рабочих грузов. Однако следует стремиться к тому, чтобы их, количество было минимальным, т.к. увеличение числа грузов усложняет процесс их подбора. Третий этап балансировки начинают с выбора места установки рабочего уравновешивающего груза. Место установки груза должно соответствовать требованиям безопасности, не нарушать нормальный режим работу оборудования и удовлетворять принятому способу крепления груза.
После выбора места крепления рабочего уравновешивающего груза определяют расстояние ( Rру ) от его центра массы до оси вращения ротора. Далее составляется расчетная схема уравновешивания ротора (см, рис. 5) и рассчитывается масса рабочего уравновешивающего груза ( mру ). Величина рабочего уравновешивающего груза определяется из условия, что создаваемая им центробежная сила по величине и направлению будет равна равнодействующей центробежных сил, возникающих от уравновешивающего
и корректирующего грузов. Из данного условия вытекает следующее расчетное выражение: ( 22 ) где φ – угол наклона между двумя прямыми, соединяющими центр вращения 0 (см.рис. 5} с центрами масс 0′ и 0 уравновешивающего и корректирующего грузов. Угол φ находят либо по расчетной схеме, догорая при этом выполняется в масштабе, либо по длине дуги Lab заключенной между прямыми 0-0′ и 0-0": ( 23 ) где Dp = 2Rp – диаметр ротора. Для нахождения места расположения рабочего уравновешивающего груза следует определить угол α между прямыми 0-0′ и 0-0" или угол β между прямыми 0-0" и 0-0" В данном случае прямая 0-0" есть линия, проведенная через центр вращения 0 и центр массы 0"’ рабочего уравновешивающего груза. Углы α и β находятся по формулам: ( 24 ) ( 25 ) Место расположения рабочего уравновешивающего груза на роторе определяется по точке пересечения
прямой 0-0"’ и окружности, образованной вращением радиуса Rру относительно центра вращения 0. Центр массы рабочего уравновешивающего груза должен совпадать с этой точкой. Четвёртой стадией балансировки является установка и крепление рабочего уравновешивающего груза. Форма груза и способ его крепления к ротору определяется для каждого конкретного случая в отдельности. Если балансировка ротора осуществляется путём высверливания отверстия с его тяжелой стороны, то, зная
массу удаляемого материала и диаметр сверла ( dc = 2rc ), можно, рассчитать глубину ( h ) сверления (см. рис. 6): ( 26 ) Массу материала, содержащуюся в конической части отверстия, определяют по формуле ( 27 ) В формулах (26), (27) обозначено: g – плотность (объемная масса) материала ротора γ – угол при вершине сверла, для стандартных свёрл γ = 120° В некоторых машинах для балансировки вращающихся частей в конструкций, предусмотрено размещение на роторе
двух одинаковых стационарных грузов, которые устанавливаются на одинаковом расстоянии от оси вращения и которые могут перемещаться по окружности. Благодаря перемещению грузов изменяется угол между создаваемыми ими центробежными силами и таким образом регулируется величина равнодействующей уравнивающей силы. Угол ( ψ ) установки уравновешивающих грузов определяют из условия равенства равнодействующей их центробежных сил и центробежной силы, создаваемой одним уравнивающим (рабочим) грузом: ( 28 ) где mo – масса (одного) уравнивающего груза; Ro – радиус установки уравнивающего груза. Величины mo и Rо могут быть выбраны произвольно, однако должно выполняться соотношение ( 29 ) Последней, стадией статической балансировки является контроль качества уравновешивания ротора. Эта стадия выполняется следующим образом. Ротор после установки рабочего уравновешивающего груза вновь помещается на балансировочное устройство. Правильно отбалансированный ротор должен пребывать в состоянии
равновесия в любом положении. Поворачивал ротор на различный угол, следует убедиться в том, что он не будет перекатываться по опорам из любого положения. Если данное требование выполняется, процесс статической балансировки считают законченным. В противном случае процесс балансировки повторяется. 4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА И МЕТОДИКИ ВЫПОЛНЕНИЯ
СТАТИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ Лабораторный стенд для изучения и выполнения операции статической балансировки включает (см. рис. 7) сварную станицу, состоящую из основания 1 и четырех стоек 2. Основание включает четыре винтовые опоры 3, посредством которых стойкам предаётся строго вертикальное положение. Контроль за вертикальностью стоек осуществляется по пузырьковому уровню 4. В верхней части стойки попарно соединяются перекладинами 5.
К перекладинам при помощи уголков 6 и болтов 7 крепятся ножи 8. Ножи могут перемещаться в вертикальной плоскости посредством регулировочных винтов 9. В рабочем состоянии опорные поверхности ножей должны лежать в единой горизонтальной плоскости. Балансируемый ротор 10 помещается на ножи таким образом, чтобы его ось располагалась горизонтально и проходила через середину ножей. Торцевая поверхность ротора должна быть заранее подготовлена, т.е. на ней проводятся линии, делящие торцевую поверхность на 8 или более (12, 16) равных секторов (см. рис. 4а). Операция статической балансировки ротора на ножах выполняется в следующем порядке. 1. Проверяется правильность установки станины. При правильном положении станины газовый пузырек уровня 4 должен располагаться в центре его смотрового окошка. В случае несоблюдения этого требования необходимо выставить станину в заданное положение при помощи
винтовых опор 3. 2. Проверяется правильность установки ножей 8. Проверка правильности установки ножей осуществляется при помощи брускового уровня к рейки, входящих в состав принадлежностей стенда (см. таблицу 1). При установке уровня на опорные поверхности ножей, а также на рейку, помещенную на балансировочное устройство вместо ротора, газовый пузырек уровня должен располагаться по центру его стеклянной колбы. В случае несоблюдения данного данного требования ослабляются
болты 7 и вращением регулировочных винтов 9 добиваются горизонтального положения опорных поверхностей ножей и рейки, лежащей на обоих ножах одновременно. После завершения регулировки производят затяжку болтов 7 и вновь проверяют правильность установки ножей, т.к. в процессе затяжки крепежных элементов можете произойти изменение их положения. 3. Балансируемый ротор помещается на ножи и производится его балансировка согласно методике, приведенной
в разделе 3 "Практические методы балансировки" настоящего методического указания. Измерение геометрических размеров ротора, веса, линейных и угловых координат расположения центров тяжести, уравновешивающих, пробных и корректирующих грузов осуществляется при помощи мерительных средств, указанных ниже (см. перечень мерительных средств, инструментов и материалов). 5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА И ТРЕБОВАНИЯ ПО ЕГО ОФОРМЛЕНИЮ В отчете по данной лабораторной работе должны быть представлены следующие разделы:  цель и задачи работы;  описание лабораторного стенда и методики выполнения статической балансировки;  анализ промежуточных и конечных результатов операции статической балансировки;  выводы по работе. По собственному усмотрению студенты могут включить в отчет другие разделы, например: "Теоретические положения"; "Обзор конструкций устройств для статической балансировки"
и т.д. В разделе "Анализ промежуточных и конечных результатов" необходимо привести следующие сведения: обоснование целесообразности и возможности статической балансировки ротора (см. формулу 4); расчёт величины контактных напряжения (см. формулы 13-15) и сравнение их с величиной предельно-допустимых контактных напряжений; проверка достаточности ширины опорной поверхности ножей (см. формулу 17); эскиз размещения уравновешивающего груза при устранении явной неуравновешенности ротора (см.рис.
3); эскиз размещения пробных грузов и диаграмма зависимости веса пробного груза от положения ротора (см.рис. 4); расчет величины корректирующего груза (см.формулу 18); расчет чувствительности балансировочного устройства (см.формулу 21); расчетная схема уравновешивания ротора (см.рис. 5); расчет величины и координат размещения рабочего уравновешивающего груза (см.формулы 22-25); расчет глубины сверления балансирующего отверстия (см.формулы 26-27).
В разделе "Выводы по роботе" должны содержаться краткие и содержательные ответы на все вопросы, сформулированные в разделе "Цель и задачи работы". КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Дайте определение понятиям: статическая неуравновешенность ротора, статический момент. коэффициент статической неуравновешенности, процесс (операция) статической балансировки, плоскость коррекции, уравновешивающий груз, корректирующий груз, рабочий уравновешивающий груз, точность балансировки, чувствительность балансировочного приспособления (станка). 2. 3 чем заключается особенности "грубой" и "точной" статической балансировки? 3. Каким образом математически записывается условие достаточности статического уравновешивания ротора? 4. Как записываются условия применения статической балансировки? Объясните, почему статическая балансировка может быть недостаточна для "длинных" (
L/D>1 ) и быстроходных ( n > 166,7 с-1) роторов. 5. Какие требования предъявляются к линейным опорам балансировочних устройств? Как зависит ширина рабочей поверхности линейной опоры от веса ротора? 6. Расскажите устройство и действие балансировочного приспособления с линейными опорами. 7. Какие факторы ограничивают точность балансировки роторов на приспособлении с линейными опорами?
8. Сколько этапов включает операция статической балансировки? Расскажите содержание и порядок выполнения отдельных этапов статической балансировки. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Левит М.Е Рыженков В.М. Балансировка деталей и узлов – М.: Машиностроение. 1986 – 248 с. 2. Ермаков В.И Шеин В.С. Ремонт и монтаж химического оборудования;
Учебн. пособие для вузов Л.: Химия. 1981 – 363 с. 3. ГОСТ 19534 – 74 балансировка вращающихся тел. Термины М.: Изд-во стандартов, 1975 – 45 с. 4. Яковлев В.И Справочник слесаря-монтажника – 4-е изд перераб. и доп М.: Машиностроение, 1983 – 454 с. Таблица 1 ПЕРЕЧЕНЬ приборов, инструментов, материалов, используемых
при выполнении операции статической балансировки ротора Наименование, тип, марка прибора, инструмента или материала Характеристики прибора, инструмента или материала Наименование прибора, инструмента или материала 1 2 3 Приборы 1. Весы технические лабораторные ВЛТ-1 Диапазон измерения 0,005-1,0 кг. Относительная погрешность измерения ±5% Для измерения веса уравновешивающих, пробных и корректирующих грузов 2. Набор гирь Г-3-1110 Комплект разновесов от 10мг. до 5кг. То же Мерительные инструменты 3. Штангенциркуль НЩ-П ГОСТ 166-80 Диапазон измерений 0-315 мм Ценна деления 0,1 мм Для измерения геометрических размеров ротора и линейных координат ц.т. грузов 4. Линейка измерительная металлическая ГОСТ 427-75 Длина – 500 мм.
Ценна деления 1 мм. Допустимая погрешность ±0,15 мм То же 5. Уровень брусковый ГОСТ 9392-75 Цена деления – 15’=4,4 мм/м Для измерения горизонтальности ножей 6. Угломер УМ ГОСТ 5378-66 Цена деления – 15’. Диапазон измеряемых углов 0-1800 Для измерения угловых координат ц.т. грузов Инструменты слесарные 7.
Ключи гаечные двухсторонние с открытым зевом ГОСТ 2839-80 Е Размер зева: 12 мм – 1 шт 17 мм – 2 шт 19 мм – 1 шт. Назначения ключей: для регулировки винтовых опор, для регулировки горизонтальности ножей и затяжки болтов крепления уголка к перекладине, для затяжки болтов крепления ножей к уголку 8. Пластилин Количество – 0,5 кг Для использования в качестве уравновешивающих и пробных грузов 9.
Рейка металлическая Длина – 0,65 м, сечение – 22мм x 22мм, отклонение от прямоугольности не более 0,1 мм Для контроля горизонтальности ножей Рис. 1. Статическая неуравновешенность ротора 0 – 0’ – ось вращения ротора i – i – главная ось инерции ротора е – смещение центра массы ротора относительно оси вращения Рис. 2. Устройство для статической балансировки роторов на линейных опорах 1 – основание; 2 – стойка; 3 – линейная опора; нож (1-а); призма (1-б); скалка (1-в)
Рис. 3. Определение направления смещения центра тяжести Рис. 4. Определение скрытой неуравновешенности ротора m – масса пробного груза; i – обозначение положения ротора; а – разбивка ротора на сектора; б – диаграмма разбалансировки ротора Рис. 5. Расчётная схема уравновешивания ротора Рис. 6. Эскиз выполнения балансировочного отверстия Рис. 7. Схема лабораторного стенда для статической балансировки роторов 1 – основание; 2 – стойка; 3 – винтовая опора; 4 – пузырьковый уровень; 5 – перекладина; 6 – планка; 7 – болты крепления; 8 – ножи; 9 – винты регулировочные; 10 – ротор Составитель Вячеслав Алексеевич Плотников СТАТИЧЕСКАЯ БАЛАНСИРОВКА ВРАЩАЮЩИХСЯ
ЧАСТЕЙ МАШИНЫ Методическое указание к лабораторной работе по курсу “Эксплуатация и ремонт оборудования химических производств ” для студентов специальности 1705 “Машины и аппараты химических производств и предприятий строительной индустрии” Редактор ZoRgi