УРАВНОВЕШИВАНИЕ ВРАЩАЮЩИХСЯ МАСС, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ПЛОСКОСТЯХ В общем случае неуравновешенные массы расположены на разных дисках, хотя те и насажены на один вал. Получается, что массы вращаются в параллельных плоскостях, каждая из которых перпендикулярна оси вращения звена. Поэтому именно здесь решаются задачи статистического и динамического уравновешивания (п. 4.1). Даны неуравновешенные массы m1, m2, m3, которые устанавливаются на неуравновешенные (средних) дисках; r1, r2, r2 - радиус-векторы их центров тяжести: α1, α2, α2,- углы расположения неуравновешенных масс, которые отмеряются по часовой стрелке от вертикальной оси. При статическом уравновешивании ротор находится в состоянии покоя под действием сил тяжести. Поэтому уравнение равновесия одно и будет удовлетворять условию: SFиi= 0, Fи1 + Fи2 + Fи3 + Fур= 0. (4.1) Необходимо определить массу одного противовеса. В данном случае противовес будет устанавливаться на крайних дисках, которые называются плоскостями уравновешивания I и II (рис. 2, а). Центробежная сила инерции вычисляется по формуле: Fи = mw2r. (4.2) Масса груза определится из формулы силы тяжести: m = G/g. Тогда уравнение равновесия (4.1) примет вид: (4.3) где w - угловая скорость вращения вала с диском, на котором расположены грузы. Преобразуем выражение (4.3), получим формулу (1): . Т.к. отношение ¹ 0, то уравнение (1) примет вид: . (4.4) Каждый вектор имеет такое же направление, как и радиус-вектор центра тяжести, а тот в свою очередь направлен в ту же сторону, что и центробежная сила инерции Fи. Поэтому уравнение (4.4) легко решается построением векторного уравнения. Для этого считается масштабный коэффициент mGr (4.5) Высчитываются чертежные значения векторов   и строится план сил (рис. 2, б). Замыкающий вектор укажет направление того радиуса, на котором расположен противовес. Определяем его действительное значение Gурrур = mGr = (Hм). Массу противовеса вычисляем методом подбора. Для этого считаем радиус установки противовеса: (4.6) Массу противовеса подбираем из набора масс так, чтобы численное значение радиуса попало в пределы радиусов установки грузов (см. п.1. «Технические данные ротора»). Противовес вычисленного груза устанавливается на любой плоскости уравновешивания (I или II). В данном примере противовес установлен на первой плоскости (рис. 2, а). Для определения уравновешивающего угла αур необходимо вектор перенести на схему механизма и замерить угол от вертикальной оси по часовой стрелке (рис. 2, а). При динамическом уравновешивании ротор приводится во вращение с угловой скоростью w. Поэтому, чтобы уравновесить систему, нужно решить два уравнения равновесия SFиi = 0, SMиi = 0. Следовательно, наименьшее число противовесов будет 2. За начало координат выбираем точку «0» – точка пересечения оси ротора с плоскостью I уравновешивания. Условия равновесия имеют вид SFиi= 0, Fи1+ Fи2+ Fи3+ FI + FII = 0. (4.7) SMиi = 0; Fи1a1 + Fи2а2 + Fи3 а3 + FиIIa = 0. Известно, что центробежная сила инерции вычисляется по формуле (4.2). Тогда уравнения (4.7) примут вид: (4.8) где а1, а2, а3 - расстояния между плоскостью уравновешивания дисками; а – расстояние между I и II плоскостями уравновешивания. Так же как и в предыдущем случае (для статического уравновешивания), система уравнений решается графически построением векторных уравнений. Сначала решается 2-ое уравнение. Считается масштабный коэффициент mGrа:  Затем рассчитываются чертежные значения векторов   a) РиII Риур I 1 2 3 II Ри1 mур mур mII mII РиI mI m1 a1 m1 O mI а1 m3 m3 a2 а2 m2 Ри3 a3 m2 а3 а Ри2 Рис. 2. Статистическое и динамическое уравновешивание ротора: а - кинематическая схема ротора; б - план сил для статического уравновешивания; в, г - планы сил для динамического уравновешивания Строится план сил (рис. 2, в) и определяется действительное значение полученного вектора: GIIrIIа = mGrа = (Hм2). Методом подбора находятся уравновешенная на плоскость II масса mII и радиус-вектор ее центра тяжести rII  Массу противовеса подбираем из набора масс так, чтобы численное значение радиуса попало в пределы радиусов установки грузов (см. п. 1. «Технические данные ротора»). Затем приступают к решению 1-го уравнения. Для этого у найденного произведения исключают расстояние а GIIrII = GIIrIIа / a = (Hм). Высчитывают масштабный коэффициент mGr = G1r1 / [G1r1] = (Hм/мм) и строят план сил. Вектор GIIrII переносят параллельно вектору GIIrIIа с предыдущего плана (рис. 2, г). Замыкающий вектор покажет направление радиус-вектора . Рассчитывается его действительное значение GIrI = mGr = (Hм). Методом подбора определяются mI и rI:  Массу противовеса подбираем из набора масс так, чтобы численные значения радиуса находились в пределах радиусов установки грузов (см. п. 1. «Технические данные ротора»). Найденные массы устанавливаются: mII - на плоскость II, mI – на плоскость I. Для определения углов αI, αII необходимо вектора , перенести на схему механизма и замерить углы от вертикальной оси по часовой стрелке (рис. 2, а). Рассмотренный метод уравновешивания может быть применен для определения величины противовесов коленчатых валов многоцилиндровых двигателей. ПРИМЕРНЫЕ ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ № 5 1. Задачи уравновешивания механизмов. 2. Рассказать влияние сил инерции на работу механизма и машины в целом. 3. Как достигается балансировка вращающихся масс? 4. Что такое статическое уравновешивание ротора? 5. Что такое динамическое уравновешивание ротора? 6. Рассказать построение схемы механизма (ротора) в масштабе µℓ в двух проекциях. 7. Рассказать статическое уравновешивание вращающихся масс в параллельных плоскостях. 8. Рассказать динамическое уравновешивание вращающихся масс в параллельных плоскостях. СОДЕРЖАНИЕ 1. Технические данные установки ТММ*35А 3 2. Устройство и работа установки ТММ*35А 3 3. Порядок выполнения лабораторной работы 4 4. Методические указания по выполнению работы6 5. Примерные вопросы к защите лабораторной работы 12 |