|
УДК 631.362.36:62-755
Г.Філімоніхін, Ю.Невдаха
ЗМЕНШЕННЯ ЧУТЛИВОСТІ АВТОБАЛАНСИРІВ ДО СИЛ ВАГИ ШЛЯХОМ НАКЛАДАННЯ В'ЯЗЕЙ
Для зрівноваження швидкісних роторів центробіжних машин, шпинделів шліфувальних машин, роторів турбогенераторів та інших, застосовують пасивні автобалансири. Корегуючі вантажі в них з часом самі приходять в те положення, в якому зрівноважують ротор і далі обертаються з ним як одне жорстке ціле, поки не почне змінюватися дисбаланс чи швидкість обертання ротора.
В класичних автобалансирах - маятникових, кільцевих та кульових, корегуючи вантажі діють на вал чи бігову доріжку зі значними силами. Крім того, корегуючи вантажі чутливі до зміни кутової швидкості обертання ротора [1]. В [2] вперше запропоновано використовувати для зрівноваження роторів корегуючі вантажі у вигляді двох зв'язаних під прямим кутом маятників, насаджених на осі, перпендикулярні валу. Приклади конкретного виконання, принцип дії і ефективність зрівноваження ротора такими пристроями розглянуті в роботах [3-5]. Корегуючи вантажі у таких пристроях діють на осі, на які насаджені, тільки з силами, необхідними для зрівноваження дисбалансу, що значно підвищує якість балансування. Коли осі жорстко зв'язані з валом чи ротором, то маятники розганяються чи гальмують синхронно з ротором і тому нечутливі до зміни кутової швидкості обертання.
Ідеальній роботі пристроїв зі зв'язаними під прямим кутом маятниками заважають сили ваги, бо відхиляють маятники від положення, в якому вони зрівноважують ротор. Виходячи з наявних матеріалів, автори статті вперше запропонували для усунення чутливості маятників до сил ваги, до однієї пари маятників додавати другу і на рух двох пар накладати в'язі,
що дозволяють їм повертатися відносно ротора на рівні кути [6]. Зауважимо, що раніше пропонувалося застосовувати в'язі з іншими цілями: для зменшення чутливості корегуючих вантажів до зміни кутової швидкості обертання ротора [2-5, 7,8]; для зменшення дії корегуючих вантажів на осі, на які вони насаджені [2-5]; для забезпечення спокійного розгону і гальмування ротора [2-5, 8].Розглянемо приклади конкретного виконання нових пристроїв.
Приклад 1. На рисунку 1 зображений запропонований пристрій. Він містить дві пари з'єднаних під прямим кутом маятників - 1, 2, вісі 3 і 4, перпендикулярні осі 5 вала ротора, на які насаджені маятники, зубчасті колеса 6, 7, що кінематично з'єднують пари маятників 1, 2. Пристрій встановлюється усередину порожнистого вертикально розташованого ротора чи шпинделя.
Пристрій працює так. На закритичній швидкості обертання площина маятників суміщається з площиною осі вала і вектора статичного дисбалансу. Потім маятники повертаються навколо осей 3, 4 у легкий бік ротора чи шпинделя і тим самим зменшують статичний дисбаланс. Тому при зменшенні дисбалансу робота нового пристрою аналогічна роботі пристрою без запропонованих в'язей. Але новий пристрій не буде чутливий до сил ваги, бо центри мас пар маятників у полі сил ваги рухаються вздовж вертикалі - осі 5 - у протилежних напрямках і сумарна робота цих сил дорівнює нулеві. Такий рух досягається завдяки накладеним в'язям, які здійснюються зубчастими колесами 6, 7. Колеса дозволяють повертатися парам маятників на рівні кути в один бік ротора. Один пристрій може зрівноважити статичний дисбаланс вертикально розташованого ротора. Два пристрої, розташовані один під другим, зрівноважують ротор у двох площинах корекції. Тому вони здатні повністю зрівноважити ротор - усунути статичний і динамічний дисбаланси.
Рисунок 1
Приклад 2. На рисунку 2 показаний другий варіант пристрою. В ньому, на відміну від першого, між колесами 6, 7 розташоване колесо 8. Тому центри мас пар маятників повертаються навколо осей 3, 4 на рівні кути у протилежні боки ротора.
Рисунок 2.
Пристрій працює при будь-як розташованому роторі, але усуває тільки динамічний дисбаланс. На закритичних швидкостях обертання площина маятників суміщається з площиною динамічного дисбалансу. Потім маятники повертаються на кут, потрібний для його усування. Завдяки накладеним в'язям у вигляді зубчастих коліс 6, 7, 8 центри мас пар маятників переміщуються на рівні відстані у протилежних напрямках. Тому
при будь-якому положенні ротора робота сил ваги дорівнює нулю і маятники не чутливі до сил ваги. Балансування ротора за допомогою пристрою може здійснюватися самостійно, або після попереднього усунення статичного дисбалансу іншим балансиром. Так, в другому випадку, до початку експлуатації ротора визначається його легкий бік і там виставляються на потрібні кути корегуючі вантажі 9, 10.Приклади 3, 4. Якщо осі маятників будуть жорстко зв'язані з валом ротора, то маятники (як і в автобалансирах без запропонованих в'язей) будуть обертатися з ротором синхронно. Але для зрівноваження статичного чи динамічного дисбалансів ротора потрібно встановлювати два запропонованих автобалансири, з осями, перпендикулярними одна одній. Тоді пристрої будуть зрівноважувати статичний чи динамічний дисбаланс по його складовим, що лежать у їх площинах.
Приклад 5. Усередині вертикально розташованого ротора можна встановити чотири автобалансири з прикладу 1, з осями, жорстко зв'язаними з ротором і встановленими під прямим кутом одна до одної. Такий пристрій буде синхронно обертатись з ротором, буде нечутливим до сил ваги і буде повністю зрівноважувати ротор (усувати його статичний і динамічний дисбаланси).
Приклади 6, 7. Дослідження, проведені у [9] показали, що крім зв'язаних під прямим кутом маятників автобалансуючи властивості мають інші тіла, а саме - півсфера, півкуля, півкільце, напівкруг та інші. Застосування таких тіл замість зв'язаних під прямим кутом маятників значно збільшує балансувальну ємкість нових пристроїв при незмінних
габаритних розмірах.
Рисунок 3...........................................Рисунок 4
Варіанти таких пристроїв зображені на рисунках 3, 4. В двох варіантах пристроїв замість зв'язаних під прямим кутом маятників використані зубчасті напівкруги 1, 2. У першому пристрої, зображеному на рисунку 3, корегуючи вантажі розміщені у середині порожнистого ротора. У другому пристрої, зображеному на рисунку 4, корегуючи вантажі розміщені усередині балансувальної головки,
яка нагвинчується на консольний, вертикально розташований вал, чим кріпить екстрактор (ротор) до вала.Л І Т Е Р А Т У Р А