СКЛАДНІ РЕЧІ ПРОСТИМИ СЛОВАМИ АБО ФІЗИКА В ДОМАШНІХ УМОВАХ

Щоб розібратися з термінами та зрозуміти принципи балансування, зовсім не потрібно вищої освіти, хоча на перший погляд прочитавши будь-який ГОСТ цього не скажеш.

Мало хто здогадується, що терміни балансування можна розглядати на прикладі звичайної пральної машинки.

Наприклад: барабан пральної машини можна сміливо розглядати як ротор, що балансується, по суті він і є ротор консольного типу.

В області балансування, ротором прийнято називати будь-який виріб, що підлягає врівноваженню.

Консольний ротор – це один із трьох існуючих типів роторів. Його особливістю є те, що його основна маса знаходиться за межами однієї опори. Що стосується пральною машинкою опорами є підшипники, а ротором – барабан.

При балансуванні на верстаті опорами виступатимуть віброопори з роликовими блоками або призмами.

Також бувають двоконсольні ротори. Вони відрізняються від консольних тим, що у них основна маса винесена за межі обох опор і формою вони нагадують звичайну гантель.

Останній тип ротора є міжопорним, і як ви здогадалися з його назви, основна маса такого ротора знаходиться між опорами. Класичним прикладом міжопорного ротора є ротор асинхронного електродвигуна, яким оснащені практично всі побутові прилади, у тому числі пральна машинка.

До речі, ротор асинхронного електродвигуна є ротором типу вал, тобто його довжина разів у 5 більша за його діаметр. І при необхідності балансування для усунення дисбалансу, ми будемо використовувати щонайменше дві площини корекції.

Якщо ситуація зворотна і довжина ротора від п’яти разів менша за його діаметр, то такий ротор називають ротор типу диска. Прийнятних результатів для його врівноваження можна досягти, використовуючи лише одну площину корекції. У пральній машинці теж є деталь типу диска, як ви вважаєте, що це? Правильно, це шків.

Площини корекції – це певні, обрані конструктором чи самостійно, зони. Вони розташовані на роторі і в них видаляють, додають або переміщують матеріал, щоб урівноважити ротор.

Шків можна врівноважити різними способами, але зазвичай це відбувається на верстаті, хоча бувають і винятки.

Для врівноваження можна використовувати спеціальний вертикальний верстат – це зручніше, або універсальний верстат балансування з горизонтальною віссю обертання. Однак у цьому випадку балансування буде виконуватися із застосуванням балансувальної оправки, тому що шків не має власних опорних поверхонь.

Балансувальна оправка – це ідеально збалансований вал на якому встановлюють ротор, що підлягає врівноваженню.

Верстати балансувальні можна розділити на три групи: дорезонансні, резонансні та зарезонансні.

Резонансні верстати застосовуються досить рідко, оскільки визначення дисбалансу відбувається на резонансній частоті, а це дуже непрактично, тому його опис ми пропускаємо.

Резонансна частота – це частота обертання ротора, за якої відбувається різке зростання амплітуди коливань. Якщо сказати іншими словами – це частота з високим рівнем вібрації та великими навантаженнями на опори (підшипники), сам ротор та всю конструкцію.

Дорезонансні верстати мають велику жорсткість опор, що дозволяє проводити балансування на низьких частотах, не доходячи до резонансної частоти, це дуже зручно. Верстати цієї групи дуже популярні.

Зарезонансні верстати – це верстати, які проводять балансування ротора на частотах вище за резонансну частоту.

Отже, з обладнанням і типами роторів ми начебто розібралися, настав час переходити до самого балансування.

Уявіть ситуацію, що в барабан пральної машинки, спочатку врівноважений на заводі виробнику, ми поклали тенісний м’ячик (так написав в інструкції з прання виробник нашої улюбленої куртки з пухом гуски канадського). У цьому випадку ротор перейшов із врівноваженого стану у стан неврівноваженості.

М’ячик у цій ситуації можна сміливо називати неврівноваженою масою, а радіус-вектор від осі обертання до центру мас — ексцентриситетом маси. Тобто. додавання м’ячика призвело до появи початкового дисбалансу.

Значенням початкового дисбалансу у разі буде добуток відстані від осі обертання до центру мас м’ячика на масу м’ячика. Формула виглядає так: D=R*M

Відбалансувати ротор – значить визначити положення та величину початкового дисбалансу та усунути, точніше компенсувати, його.

Які варіанти можуть бути у нашому випадку:

Перше – вилучити м’ячик. Це називатиметься корекція дисбалансу видаленням мас.

Але як же улюблена куртка? До речі вона може коштувати дорожче за пральну машину. Тоді залишається друге – поставити такий же м’ячик з протилежного боку – це вже буде корекція дисбалансу, але методом додавання мас, а другий м’ячик при цьому називатиметься коригуюча маса.

Або третє: якщо м’ячиків кілька – припустимо три, розподілити їх по колу так, щоб їхні дисбаланси компенсували один одного. Для трьох однакових м’ячиків кут між ними повинен бути 120⁰. Називається це корекція дисбалансу методом переміщення мас.

Якщо в другому випадку м’ячики будуть відрізнятися за масою або за обсягом, ротор може бути не повністю врівноважений, причому дисбаланс, що залишився, буде називатися залишковим дисбалансом. Тоді потрібно ухвалити рішення усувати залишковий дисбаланс або закінчити балансування, так як величина вібрації може бути допустимою для експлуатації цього ротора. Якщо величина вібрації ще прийнятна, залишковий дисбаланс називають допустимим дисбалансом.

Для визначення прийнятної величини дисбалансу ротори ділять на класи точності балансування, які можна визначити з ГОСТ 1940-1-2007.

 Головна центральна вісь інерції – це простими словами така вісь, при обертанні навколо якої ротор буде врівноважений.

Саме через те, що вісь інерції не співпадає з віссю обертання ротора, виникає дисбаланс, вібрація та прогини ротора. Радіус-вектор зсуву осі інерції щодо осі обертання ротора називають ексцентриситетом (центру мас) ротора.

Виробництво ексцентриситету ротора на масу ротора є головним вектором дисбалансів ротора. Він також дорівнює векторній сумі всіх дисбалансів ротора.

Простіше кажучи, цей розмір можна назвати дисбалансом ротора. ГОСТ 1940-1-2007 нормує питомий дисбаланс. Що це таке і навіщо це потрібне? Давайте розберемося.

Питома дисбаланс — це відношення дисбалансу ротора до маси ротора. Беремо масу нашого м’ячика, помножену на відстань від осі обертання до центру мас м’ячика (D=R*M – інших дибалансів ми не маємо), і ділимо на масу барабана. Якщо м’ячик ми зважимо в грамах, радіус барабана виміряємо в міліметрах, а масу барабана візьмемо в кілограмах і пригадаємо, що 1000 мм – це метр і 1000 гр – це кілограм, то отримаємо величину питомого дисбалансу у мікронах:

гр*мм/кг= гр*м/1000/1000гр= м/1000000 = м* 10-6 = мкм гр*мм/кг = мкм

Це і є величина усунення осі інерції щодо осі обертання ротора!

І навіщо це потрібне? Знаючи цю величину, ми можемо судити про неврівноваженість різних роторів. У нашому випадку про неврівноваженість барабана пральної машинки наших друзів, навіть якщо вони живуть в Австралії.

Неврівноваженість може бути різних видів, і зараз ми їх розберемо. Осі – це прямі, а взаємне розташування прямих у просторі може бути трьох видів:

1. Осі паралельні

Статична неврівноваженість ротора

2. Осі перетинаються у центрі мас ротора

Моментна неврівноваженість ротора

3. Осі схрещуються або перетинаються не в центрі мас

Динамічна неврівноваженість ротора

Динамічна неврівноваженість містить у собі статичну та моментну неврівноваженість.

Визначення моментної та динамічної неврівноваженості відбувається при обертанні на балансувальному верстаті, статичну неврівноваженість можна в деяких випадках усувати на спеціальних стендах.

Сподіваємося, ми внесли ясність у непрості терміни, що використовуються при балансуванні, проте якщо ви бажаєте детальніше вивчити це питання, ми рекомендуємо вивчити ГОСТ 19534-74.

Терміни:

Бажаємо удачі у трудовій діяльності!