Балансировка колес статическая и динамическая – Балансировка ротора электродвигателя. Отличие статической и динамической балансировки деталей, их назначение. Технология балансировки якорей

Проверка технического состояния колес и шин. Статическая и динамическая балансировка колес

    1. Проверка технического состояния колес и шин

При проверке технического состояния колес и шин особое внимание обращают на наличие и затяжку элементов крепления колес. Колеса транспортных средств полной массой более 3,5 т, как правило, крепят при помощи гаек на шпильках, внутренние задние спаренные колеса крепят при помощи фигурных гаек, которые по конструкции представляют собой гайку-шпильку. Необходимо помнить, что подтягивать необходимо и фигурные гайки крепления внутренних колес и гайки крепления внешних колес. Для предотвращения самоотвертывания элементов крепления, резьба на шпильках и гайках правых колес выполняется с правым ходом, а резьба на левых – с левым ходом. Для различия на гайках с левой резьбой выполняют проточку.

Проверку затяжки гаек осуществляют методом простукивания гаек молотком на длинной деревянной рукоятке (вес бойка молотка 250 г, длина рукоятки 850 мм). При ударе о затянутую гайку звук будет звонкий, если крепление незатянуто, то звук будет дребезжащий (таким же образом проверяются крепления стремянок рессор грузовых автомобилей).

Ободы колес не должны иметь деформаций и трещин, замочные кольца должны быть равномерно утоплены в посадочных гнездах. Не допускается осевой люфт (проверяется при вывешивании колеса).

Шины колес должны быть однотипными, на одной оси не допускается установка шин с разным рисунком протектора. При установке шин следить за тем, чтобы направление вращения колеса для движения вперед соответствовало направлению указанному стрелкой на покрышке шины.

Запрещается эксплуатировать транспортное средство, если остаточная высота протекторов шин составляет менее:

— для автобусов – 2 мм;

— для легковых автомобилей – 1,6 мм;

— для грузовых автомобилей – 1 мм;

— для мотоциклов – 0.8 мм.

Примечание. Для прицепов нормы остаточной высоты протекторов установлены такие же, как для транспортных средств – тягачей.

Измерение остаточной высоты протекторов шин производят глубиномерами или штангенциркулями–глубиномерами по центру беговой дорожки.

Рис. 3.1. Глубиномер индикаторный ГИ (часового типа)

Давление воздуха в шинах должно соответствовать нормативным, установленным инструкциями завода-изготовителя, и условиям движения. Контроль производится при помощи шинных манометров или манометра системы регулирования давления воздуха в шинах.

Запрещается снижать давление в шинах с регулируемым давлением ниже пределов, установленных инструкциями завода-изготовителя.

Не допускается эксплуатация с вздутиями на бортах шины, трещинами более 5 см, разрывами или расслоениями кордов, выходом кордов наружу покрышки, а также с «залысинами» на беговой дорожке. Неравномерный износ протекторов по ширине рабочей поверхности свидетельствует о неправильной регулировке углов установки управляемых колес.

    1. Статическая и динамическая балансировка колес

Большое влияние на техническое состояние подвески и агрегатов трансмиссии легковых автомобилей оказывает величина дисбаланса колес. На его параметры влияют геометрическая форма обода (колесного диска), масса покрышки.

Автомобильное колесо должно иметь симметричную форму, то есть все точки его поверхности в сечениях должны быть равноудалены от оси вращения и центр тяжести его должен лежать на этой оси. Колесо считают уравновешенным, если ось его вращения одновременно является и осью инерции. Однако элементы колеса имеют допуски – поэтому оно не симметрично и не уравновешено.

Рис.3.2. Схема статической неуравновешенности колеса

а) колесо, имеющее статический дисбаланс; б) схема статической балансировки.

Статической неуравновешенностью считается такая, при которой ось инерции колеса параллельна оси вращения, но не совпадает с ней (рис. 3.2) . В этом случае сила тяжести неуравновешенной массы mHсоздаёт вращающий момент GН∙r. При наличии такой неуравновешенности свободно установленное на оси колесо будет сохранять состояние покоя только в том случае, когда неуравновешенная масса занимает крайнее от нее положение. Для того, чтобы уравновесить колесо статически, то есть привести его в такое состояние, при котором центр тяжести будет расположен на оси вращения, нужно с диаметрально противоположной стороны колеса установить уравновешивающий груз G

yс таким расчётом, чтобы момент GН∙rуравновешивался моментом Gy∙r1. Такое уравновешивание называется статической балансировкой. Произведение Gy∙r1характеризует и измеряет величину статической неуравновешенности и называется статическим дисбалансом. Обычно вес неуравновешенной массы выражают в граммах, а расстояние от оси вращения до центра тяжести неуравновешенной массы — в сантиметрах.

Рис. 3.3. Схема динамической неуравновешенности колеса: а) колесо динамически не уравновешено; б) динамически сбалансированное колесо

Динамический дисбаланс в отличие от статического может быть обнаружен лишь при вращении колеса. Он обусловлен неравномерностью распределения массы по ширине колеса. У динамически неуравновешенного колеса ось вращения проходит через его центр тяжести и составляет некоторый угол с его осью инерции. В этом случае неуравновешенные массы колеса приводятся к двум массам mH, лежащим в диаметральной плоскости (рис. 3.3). При вращении колеса в местах расположения центров тяжести неуравновешенней массы возникают центробежные силы Рс. Эти силы, действуя в противоположных направлениях, создают пару сил, момент которых будет М = Рса,Он характеризует величину динамического дисбаланса. Для достижения динамического равновесия необходимо на закраинах обода в плоскости действия указанной выше пары сил с внутренней и наружной стороны закрепить уравновешенные грузики, создавшие центробежные силы Р

с’, уравновешивающие момент от сил Рс. Динамический дисбаланс обычно повышается с увеличением ширины колеса.

В общем случае колесо имеет статически и динамический дисбаланс. Колесо, уравновешенное динамическим способом, является и статически уравновешенным. Поэтому способ динамической балансировки колёс является наиболее общим и предпочтительным.

Дисбаланс колес оказывает непосредственное влияние на безопасность движения и топливную экономичность НТТМ, а также является причиной повышенной интенсивности износа шин.

Согласно Положению о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта статическая и динамическая балансировка колёс входит в перечень основных операций, выполняемых в объёме работ, предусмотренных при проведении ТО-2.

а б

Рис. 3.4. Балансировочный стенд Technoс функциейspin

а – фото балансировочного стенда Techno; б – дисплей стендаTechno

Нормирование частоты проверки параметров дисбаланса колес не устанавливается, необходимо осуществлять их периодический контроль и тем чаще, чем хуже состояние дорожного покрытия.

Для динамической и статической балансировки колес применяют балансировочные стенды и наборы балансировочных грузиков, которые по результатам измерения величины дисбаланса устанавливают на закраины колесных дисков.

В ходе проведения данной лабораторной роботы для статической и динамической балансировки колес используется стенд Technospin

Порядок работы

  1. Очистить колесо от пыли и грязи.

  2. Проверить и довести до нормы давление воздуха в шине колеса.

  3. Установить колесо в сборе на балансировочный стенд и надежно закрепить его.

  4. Установить рычаг датчика определения размера диска

  5. Раскрутить колесо на стенде, нажав на сенсорную кнопку «Start»

  6. Нажать кнопу «Stop»

  7. Считать величину дисбаланса на дисплеях справа и слева.

  8. Вращая колесо, по показаниям индикаторных шкал справа и слева установить балансировочные грузики и повторить переходы 1- 6.

  9. Если дисбаланс устранен, то на дисплеях установятся нули, если же нет, то операции повторять до устранения дисбаланса.

Балансировка колес в автомобиле на стенде: статическая и динамическая

Автолюбители исправно проходят техническое обслуживание своих автомобилей, меняют масла, фильтры и другие расходники. Однако зачастую многие забывают о такой процедуре, как балансировка колес. Владельцы одного комплекта дисков раз в сезон приезжают на смену резины с летней на зимнюю и наоборот. Обладатели летнего и зимнего варианта самостоятельно ставят колеса и годами ездят на неотбалансированной резине.
Различают два вида балансировки:

  • динамическая;
  • статическая.

Внимание! Не каждая фирма по шиномонтажу готова взяться за работу по статической балансировке из-за отсутствия необходимого оборудования. Качественные и профессиональные услуги вы можете получить здесь.

Динамическая балансировка колес

Динамическая балансировка колес

Такой вид работ вам могут провести только на специальном и современном стенде. На большинстве новых автомобилей с завода устанавливается резина с широким профилем, которая чувствительно воспринимает динамический дисбаланс и требует дополнительной проверки на оборудовании.
При проведении работ специалист устанавливает колесо на рабочий станок, который делает несколько замеров и указывает место установки грузика. Такая процедура не займет у вас много времени, зато оградит от неприятных биений при прохождении затяжного поворота.

Статическая балансировка колес

Статическая балансировка колес

Любой балансировочный станок способен устранить статические биения колеса. Смысл заключается в поиске самой тяжелой точки и определении точки установки грузика.
Разные станки могут обслужить колеса от небольшого грузового и легкового автомобиля. Для установки больших колес используется специальный грузовой стенд и осевой адаптер.
При проведении статической балансировки ваше колесо раскручивается для определения центробежной нагрузки. Частота вращения зависит от настроек оборудования. Данная операция может выполняться работником сервиса до тех пор, пока колесо полностью не отбалансируется и прибор не покажет правильные значения.

Внимание! Перед проведением работ проследите за тем, чтобы оператор удалил все камни из протектора, очистил внутреннюю сторону диска от загрязнений и удалил старые грузики. Если вам проведут настройку баланса с камнями в протекторе, то все настройки собьются сразу после удаления камня на высокой скорости.

Перед установкой колеса на станок нужно правильно отмыть и очистить все загрязнения. Некоторые компании используют очистительную камеру, в которой подается пар под высоким давлением.

Нужна ли балансировка колес?


При производстве резины и автомобильных дисков невозможно точно угадать баланс и равномерно распределить вес. Даже в процессе покраски литых или металлических дисков краска на ободе ложится не равномерно и дает биение при динамических нагрузках.
Самое сильное влияние на распределение веса оказывает резина, ввиду удаленного расположения от центральной оси. Поэтому даже если вы купите новую резину и диски, то необходимо сделать балансировку колес.
Резина, установленная без балансировки, оказывает влияние на некоторые системы и детали автомобиля, например:

  • ступичные подшипники изнашиваются в несколько раз быстрее;
  • по кузову идет хорошо ощутимая вибрация на высоких скоростях;
  • долгий процесс эксплуатации с вибрацией выводит из строя шрус, рулевые тяги, шаровые, наконечники и сайлентблоки;
  • покрышка изнашивается намного быстрее;
  • рулевая рейка постоянно получает микроудары и быстрее придет в негодность.

В итоге копеечная экономия на ежегодную балансировку может привести к серьезным тратам при дорогостоящем ремонте ходовой части автомобиля. Последствия вибрации также могут оказывать негативное влияние на подушки двигателя и трансмиссии.

Как делают балансировку колес?


Работы проводятся на специальном оборудовании с помощью вспомогательных элементов и грузиков для балансировки колес.
Всего доступно несколько вариантов:

  • На оборудовании (требуется снятие колеса).
  • Финишная, при которой колесо остается на автомобиле.
  • Автоматическая (используется бисер или тонкий порошок).Самым распространенным и надежным вариантом является настройка баланса снятого колеса на специальном оборудовании.

Перед установкой на станок выполняются условия:

  • очистка покрышки и диска с помощью гидротурбины, пара или мойки высокого давления;
  • подкачка колеса до рабочего давления;
  • снятие центрального колпачка и установка адаптера.

Внимание! Зачастую мелкие сервисы по старинке очищают обод тонкой щеткой, не промывая трудные участки от скопившейся грязи. Такой подход не позволит правильно отбалансировать колесо, и вам придется делать повторный визит или ехать в другую фирму.

Балансировать колеса вы можете самостоятельно с помощью специальных гранул. Однако не каждый автовладелец хочет сыпать в каждую покрышку легкового автомобиля около 50-100 граммов порошка. К тому же сделать балансировку рабочего колеса обойдется намного дешевле классическим способом с применением грузиков. Поэтому автоматический метод балансировки с бисером чаще всего используется дальнобойщиками на грузовых авто.
Финишную балансировку колес можно сделать прямо на автомобиле. Машина устанавливается на специальное оборудование, которое раскручивает колесо до 90 километров в час, проверяя резину и диск на биение. Если с настройками все в порядке, то приспособление не потребует установки дополнительного грузика. Непосредственная проверка на автомобиле удобна тем, что вам не придется снимать колесо.
Оборудование для проведения балансировки
Лучшими станками для проведения балансировочных работ являются «Тринберг» и «Троммельберг». Мастера часто называют их «Тролинберг». Принципы работы каждого станка очень схожи, однако отличаются системные алгоритмы для определения точки установки грузика.

Важно! Невозможно сделать балансировку колеса на устаревшем оборудовании с изношенным валом и сбившимися системными настройками. Поэтому, если вы решили сделать балансировку в незнакомом сервисе, обязательно обратите внимание на чистоту рабочего места и внешний вид станка.

Можно ли самостоятельно отбалансировать колеса
Колеса без балансировки оказывают пагубное влияние на элементы подвески и снижают срок службы ступичных подшипников. Не все автовладельцы хотят раз в сезон оплачивать услуги балансировки передней и задней оси, поэтому часто задаются вопросом, можно сделать балансировку колес своими руками?
Наверняка вы не захотите самостоятельно создавать балансировочное оборудование, а покупка готовых вариантов стоит приличных денег. Для работы нужен не только станок, но и дополнительные компоненты:

  • помещение для проведения работ;
  • мощная электрическая точка для обеспечения питания;
  • твердая рука и наличие опыта;
  • свой комплект грузиков, которые могут самоклеяться.

Все необходимые компоненты требуют много времени и денежных вложений. Поэтому на начало зимнего или летнего сезона вам все же придется посетить станцию и обслужить колеса.

Грузики для балансировки колес

Грузики для колес

Различают несколько типов грузиков:

  1. Набивные.
  2. Самоклеящиеся.

Набивные состоят из свинца или металла. Каждая деталь оснащена специальным крепежом для надежного зацепления с ободом колеса. Установка осуществляется на внешнюю и внутреннюю сторону обода с помощью легкого постукивания молотком. Такие детали имеют разные показатели по весу, а также отличаются по форме для штампованных и литых дисков.

Самоклеющиеся грузики

Самоклеющиеся грузики для колес

Балансировочные ленты с адгезивной подложкой изготавливаются из свинца. Чаше всего вся лента весит 60 граммов и состоит из отдельных элементов по 5 и 10 граммов. При необходимости нужный вес очень легко отделить.
Данная деталь приклеивается с внутренней стороны литого диска с помощью специального клейкого состава.
Внимание! Перед приклеиванием нужно тщательно обезжирить поверхность. В противном случае грузик отвалится при высоких скоростях.

5. Динамическая балансировка колес.

Балансировка — операция уравновешивания механизмов и их элементов, производимая с целью устранения неуравновешенных сил инерции и их моментов. Различают статическую и динамическую балансировку. Первая выполняется только для устранения неуравновешенных сил инерции, вторая — для устранения неуравновешенных сил инерции и их моментов. Статическая балансировка применяется для уравновешивания медленно вращающихся деталей, имеющих незначительную длину, в направлении оси вращения. Для длинных или быстро вращающихся деталей необходима динамическая балансировка, которая производится на специальных балансировочных станках (балансировочных машинах). При динамической балансировке определяются не только величины неуравновешенных сил и моментов, но и положения плоскостей, в которых эти силы и моменты действуют.

На практике различают три дисбаланса колес: статический (масса колеса неравномерно распределяется относительно оси вращения), динамический (масса колеса неравномерно распределяется относительно центральной плоскости вращения), комбинированный дисбаланс (включает статический и динамический дисбаланс) (масса колеса неравномерно распределяется относительно оси вращения и центральной плоскости вращения)

При высоких скоростях вращения даже небольшая неуравновешенность (дисбаланс) автомобильных колес вызывает вибрационные нагрузки на элементы автомобиля, вызывая износ подшипников, протектора шин, деталей подвески и рулевого управления. Дисбаланс колес приводит к ухудшению устойчивости автомобиля, плавности хода, снижается эффективность торможения. В результате снижается безопасность движения автомобиля.

Причинами появления дисбаланса

Конструктивные – обусловлены конструкцией колеса (отверстия)

Технологические – следствие неточного изготовления шины и колеса, неоднородности материала

Эксплуатационные – неправильная затяжка колеса при установки на ступицу, дефекты шины при их изготовлении, так и дефекты обода или диска, износ протектора (неисправности подвески, рулевого управления) неправильной регулировки тормозов, из-за резких торможений, износа места крепления колеса на барабане и т.д.

Поэтому уравновешивание новых колес дает результаты только до определенного пробега, следовательно, уравновешенность колес должна производиться систематически. Для этих целей разрабатывается стенд для динамической балансировки колес.

Преимущества балансировки колес

Вне автомобиля

На автомобиле

Высокая точность измеряемого дисбаланса, малая площадь, занимаемая установкой, независимость операции от положения автомобиля.

Отсутствие затрат труда на снятие и установку колеса, возможность проведения экспресс-диагностики, возможность устранения неуравновешенности ходовой части, неправильное центрирование не влияет на результат.

Недостатки балансировки колес

Невозможность устранить неуравновешенность ходовой части (неправильное центрирование колеса на авто) способ непригоден на диагностике, т.к. требует снятия всех колес.

Невозможность точного измерения установленного грузика, требуется большой опыт оператора.

Оба типа стендов необходимы в современном автосервисе не заменяют друг-друга, а только дополняют.

Чтобы сократить подготовительное время колёса стали крепить на балансировочном стенде через центральное отверстие, насаживая их на конус. Но не у всех дисков центральное отверстие достаточно «центрально»: сказывается деформация диска, а штампованные диски вообще имеют центральное отверстие, которое не обрабортано для использования конусов при балансировке. Поэтому для обеспечения точности балансировки необходимо крепление колеса на стенде через родные шпильки ступицы автомобиля. Это возможно с помощью так называемых адаптеров, обеспечивающих строгую центровку колеса при балансировке. Разработчиком и производителем таких устройств является фирма HAWEKA.

Балансировка колес | Шины и диски

При движении автомобилей, особенно легковых, имеющих независимую переднюю подвеску, на высоких скоростях иногда появляется биение, виляние и подпрыгивание колес.

Причиной этого являтся дисбаланс или неуравновешенность колес, возникающая в результате неравномерного износа протектора шины, наложения манжет или заплат при ремонте покрышки или камеры, помятости или деформации диска или обода колеса и др. Это приводит к возникновению в колесе «тяжелого места», т. е. к несовпадению центра тяжести колеса с его геометрической осью. Колесо в этом случае не остается в безразличном равновесии и, если ему (в вывешенном состоянии) придать толчком руки вращение, оно остановится только в определенном положении, когда наиболее «тяжелое место» займет низшее положение, а «самое легкое место» — верхнее.

Схема неуравновешенности колеса

Рис. Схема неуравновешенности колеса

Для устранения неуравновешенности колес их подвергают статической или динамической балансировке. Статическая балансировка заключается в определении момента силы тяжести (Гсм) неуравновешенной массы колеса относительно оси вращения и установке грузика-противовеса. Так, если в колесе имеется неуравновешенность, выраженная «тяжелым местом» 1, то статическим методом такой дисбаланс шины можно устранить, установив балансировочный грузик 2 с противоположной стороны в любом месте справа или слева от вертикальной плоскости шины. Статическая балансировка колес производится на простых балансировочных станках. Вначале колесо, установленное на станок вместе со ступицей, поворачивают в различные положения и наблюдают, остается ли оно в равновесии. Если колесо самопроизвольно поворачивается, его балансируют. Для этого несколько снижают давление воздуха в шине (для удобства установки балансировочных грузиков), затем вращают колесо толчком руки сначала по часовой, затем против часовой стрелки до полной остановки, и в обоих случаях отмечают мелом на боковине покрышки верхние точки I и II, обозначающие «самое легкое место» колеса. Половина расстояния между меловыми отметками определит действительное положение самого легкого места в колесе. Далее на этой части колеса симметрично «легкому месту» на закраине обода устанавливают по одному балансировочному грузику. Медленно вращая толчком руки колесо и перемещая в случае необходимости грузики или меняя их по весу, добиваются полного статического равновесия колеса. После балансировки давление в шине доводят до нормального.

Станок для статической балансировки колес

Рис. Станок для статической балансировки колес

 Статическая балансировка колеса

Рис. Статическая балансировка колеса:
а — крепление балансировочного грузика на ободе колеса; б — определение самой легкой части колеса: в — начальное положение балансировочных грузиков; г — конечное положение балансировочных грузиков (при равновесии колеса)

Допустимая статическая неуравновешенность колес легковых автомобилей по ГОСТу не превышает 500—1000 Гсм (в зависимости от размера шины). При статической балансировке колес легковых автомобилей радиальное биение должно быть не более 1,5—2 мм, боковое — 2—3 мм.

Вес грузика, устанавливаемого преимущественно с внутренней стороны обода колеса, обычно равен 50—75 г. Описанная балансировка может не дать нужных результатов, так как при этом нельзя определить, на какой стороне нужно установить уравновешивающий грузик. Так, если грузик установлен справа от вертикальной плоскости симметрии, как это указано на рисунок, то при вращении колеса возникнет пара сил Р-Р, которая вызовет биение колеса, независимо от его статической балансировки. Такое явление представляет динамическую неуравновешенность колеса. Для устранения биения колеса, грузики устанавливаются со стороны «тяжелого места». Наличие нескольких «тяжелых мест» вызывает необходимость уравновешивания несколькими грузиками. Определение величины и места установки уравновешивающих грузиков является динамической балансировкой.

Динамическую балансировку колеса производят на специальных станках. На рисунке показан общий вид станка ГАРО, модель 191. При балансировке колесо устанавливают на вал, одна из опор которого плавающая (имеет некоторую свободу перемещения вместе с валом). Когда колесо, имеющее дисбаланс, при своем вращении начинает бить, то эти колебания воспринимаются валом и передаются на индикатор, при помощи которого определяется положение и вес грузиков. Балансировка колеса на этих станках требует значительного времени, а поэтому они пока не получили широкого применения в автохозяйствах.

Общий вид станка для динамической балансировки колес

Рис. Общий вид станка для динамической балансировки колес:
1 — корпус станка; 2 — электродвигатель; 3 — ременная передача; 4 — тормоз; 5 — балансировочный механизм; 6 — резонансный индикатор; 7 — педаль отключения и остановки балансировочного вала

Балансировка вращающихся тел — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Балансировка вращающихся тел — процесс уравновешивания вращающихся частей машины — роторов электродвигателей и турбин, коленчатых валов, шкивов, колёс автомобиля и др. Балансировка выполняется как при помощи балансировочных станков, так и непосредственно во время эксплуатации.

Балансировка включает в себя определение значений и углов дисбаланса и установку корректирующих масс для уравновешивания ротора.

Несовпадение оси вращения ротора с главной центральной осью инерции приводит к появлению нескомпенсированных центробежных сил и моментов.

Несбалансированная деталь вызывает дополнительные динамические нагрузки на подшипниковые узлы, что приводит их ускоренному износу и уменьшению срока службы. Балансировка позволяет уменьшить вибрацию и дополнительные нагрузки, что увеличивает срок службы машины.

Различают 3 вида балансировки.

1. Статическая балансировка

Определяется и уменьшается статическая неуравновешенность. Чтобы статически уравновесить вращающуюся деталь, надо центр её тяжести перенести на геометрическую ось вращения. Такой вид уравновешивания называется статической балансировкой.

Используется для дискообразных роторов с соотношением длины к диаметру менее 0,25

При статической балансировке необходимо выбрать одну плоскость коррекции, не являющуюся технологической, выбрать радиус и рассчитать величину массы, которую необходимо добавить (убрать) на данном радиусе. Используются простые стенды для нахождения центра масс.

2. Моментная балансировка

Определяется и уменьшается главный момент дисбаланса ротора, характеризующий его моментную неуравновешенность.

Моментную балансировку проводят не менее чем в двух плоскостях коррекции.

3. Динамическая балансировка

Определяются и уменьшаются дисбалансы ротора, характеризующие динамическую неуравновешенность, включающую в себя статическую и моментную неуравновешенность.

Используется для длинных роторов.

При динамической балансировке необходимо найти две плоскости коррекции, не являющиеся технологическими, выбрать радиус и рассчитать величину масс, которые необходимо добавить (убрать) на данном радиусе в обеих плоскостях.

Балансировка состоит из нескольких этапов:

  1. Подготовка инструментов и балансируемого изделия
  2. Проведение измерений с целью определения параметров исходной вибрации
  3. Расчёт масс и углов установки корректирующих грузов.
  4. Установка корректирующих грузов, проведение измерения остаточной вибрации с целью проверки качества балансировки.
  5. Завершение балансировки (оформление протокола)

Список используемых стандартов[править | править код]

ГОСТы[править | править код]
  • ГОСТ 19534-74. Балансировка вращающихся тел. Термины.
  • ГОСТ 20076-89. Станки балансировочные. Нормы точности. (заменён)
  • ГОСТ 22061-76. Система классов точности балансировки. Основные положения. (заменён на ГОСТ ИСО 1940-1-2007 Вибрация. Требования к качеству балансировки жестких роторов. Часть 1. Определение допустимого дисбаланса)
  • ГОСТ ИСО 1940-1-2007 Вибрация. Требования к качеству балансировки жестких роторов. Часть 1. Определение допустимого дисбаланса
  • ГОСТ ИСО 1940-2-99 Вибрация. Требования к качеству балансировки жестких роторов. Часть 2. Учёт погрешностей оценки остаточного дисбаланса
Международные стандарты[править | править код]
  • ISO 1925:2001 Mechanical vibration—Balancing—Vocabulary (Вибрация. Балансировка. Термины и определения)
  • ISO 1940-1:2003 Mechanical vibration—Balance quality requirements for rotors in a constant (rigid) state—Part 1: Specification and verification of balance tolerances
  • ISO 1940-1:2003/Cor 1:2005
  • ISO 1940-2:1997 Mechanical vibration—Balance quality requirements of rigid rotors—Part 2: Balance errors
  • ISO 2953:1999 Mechanical vibration—Balancing machines—Description and evaluation (Балансировочные станки — описание и оценка)
  • ISO 3719:1994 Mechanical vibration—Symbols for balancing machines and associated instrumentation
  • ISO 7475:2002 Mechanical vibration—Balancing machines—Enclosures and other protective measures for the measuring station
  • ISO 8821:1989 Mechanical vibration—Balancing—Shaft and fitment key convention
  • ISO 10814:1996 Mechanical vibration—Susceptibility and sensitivity of machines to unbalance
  • ISO 11342:1998 Mechanical vibration—Methods and criteria for the mechanical balancing of flexible rotors
  • ISO 11342:1998/Cor 1:2000
  • ISO 18431-1:2005 Mechanical vibration and shock—Signal processing—Part 1: General introduction
  • ISO 18431-2:2004 Mechanical vibration and shock—Signal processing—Part 2: Time domain windows for Fourier Transform analysis
  • ISO 18431-2:2004/Cor 1:2008
  • ISO 18431-4:2007 Mechanical vibration and shock—Signal processing—Part 4: Shock-response spectrum analysis
  • ISO 19499:2007 Mechanical vibration—Balancing—Guidance on the use and application of balancing standards
  • ISO 20806:2009 Mechanical vibration—Criteria and safeguards for the in-situ balancing of medium and large rotors

3. Методика статической балансировки

В процессе производства турбоустановок практически невозможно выполнить рабочее колесо так, чтобы центр тяжести его совпадал с осью вращения. Несовпадение центра тяжести турбинного диска с его осью вращения приводит при работе турбины к появлению неуравновешенной центробежной силы. С целью ликвидации такого рода неуравновешенности колеса производят его статическую балансировку на балансировочном стенде (рис. I). Этот стенд состоит из двух жестких стоек 2 с закрепленными на них призмами 3 и оправки 4 с насаженным на нее рабочим колесом I. Колеса с помощью конических втулок 5 насаживают на оправку, причем посадка должна обеспечить строгую концентричность расточки втулки турбинного диска относительно шеек оправки. Последние должны быть одинакового диаметра, а также иметь точную геометрическую форму. Отклонение по форме и по величине допускается не более 0,01-0,02 мм. Оправку устанавливают шейками на призмах станка.

Рис.1. Схема станка для статической балансировки диска и рабочих колес турбомашин.

1 – рабочее колесо; 2 – стойка; 3 – призма; 4 – оправка; 5 – коническая втулка; 6 – гайка.

Призмы изготовляются из стали с последующей закалкой. Длину призм выбирают из расчета, чтобы вал оправки мог сделать 1,5-2 оборота. Ширину рабочей поверхности призмы определяют из условия контактной прочности на смятие. Практически при балансировке деталей весом менее 1000 кг ширину призм выбирают от 3 до 6 мм.

Рабочие плоскости призм должны быть тщательно отшлифованы, края призм слегка закруглены. Призмы должны быть выверены так, чтобы их рабочие поверхности располагались в одной горизонтальной плоскости.

Оправка после изготовления тщательно балансируется вместе с коническими втулками и прижимной гайкой 6. Как оправка, так и конические втулки калятся и шлифуются.

Статическая балансировка в процессе изготовления рабочих колес турбомашин производится обычно дважды. Первый раз — предварительная, после окончательной механической обработки турбинного диска перед его облопачиванием. Второй раз — после наборки лопаток перед посадкой облопачиваемого диска, то есть рабочего колеса, на вал ротора турбомашины. В первом случае неуравновешенность диска только определяется, но лишняя масса металла с диска не снимается. Место, с которого требуется снять лишний металл, в этом случае отмечается с обозначением веса.

В процессе статической балансировки допускается минимальный остаточный небаланс, не превышающий определенной величины, указываемой в чертеже рабочего колеса. Обычно на практике принимают, что центробежная сила, возникающая из-за остаточного небаланса диска, при рабочем числе оборотов ротора не должна превышать 3-5 % от веса балансируемого колеса.

Такая балансировка обеспечивает спокойную эксплуатацию турбоустановки.

Допускаемая неуравновешенность (в кг), отнесенная к радиусу R (в м), определяется из уравнения:

или

Отсюда ,

где n — рабочее число оборотов ротора турбомашин в минуту;

к — коэффициент, принимаемый в пределах от 0,03 до 0,05.

Таким образом, прежде, чем выполнить практическую часть работы, следует вычислить допустимую величину остаточного небаланса рабочего колеса с тем, чтобы выполнить статическую балансировку колеса с необходимой точностью.

Предварительно следует выбрать окружность на колесе и замерить ее радиус R.

Вес балансируемого рабочего колеса G следует вычислить на основании обмеров, приняв удельный вес материала 7,8 г/см3 (или определить путем взвешивания), различают явный и неявныйнебалансы. При явном небалансе после установки колеса с оправкой на параллелях колесо покатится по ним и через некоторое время остановится в положении, когда его тяжелая сторона окажется внизу. Подвешивая различные по величине грузы на окружности выбранного радиуса R с противоположной стороны, можно добиться безразличного состояния колеса в любом его положении. Величину найденного таким образом уравновешивающего грузаопределяют с помощью весов, а сам груз опять прикрепляют к диску на то же место и не снимают до конца балансировки.

Однако безразличное положение колеса на параллелях еще не указывает на полное отсутствие у последнего небаланса. Объясняется это тем, что при качении оправки по параллелям возникает сила трения качения, причем величина ее зависит от размеров и качества поверхностей контакта и материалов пары. Небаланс, связанный с нечувствительностью, вызванной наличием момента трения, называют неявным.

Существующие методы статической балансировки предусматривают устранение явного и неявного небалансов либо одновременно, либо в два приема. Последний метод использован в настоящей работе. В этом случае сначала устраняют явный небаланс, добиваясь безразличного положения диска на параллелях, как было показано выше, и лишь после этого неявный небаланс.

Для определения неявного небаланса окружность, которая ранее была принята за исходную при устранении явного небаланса, делят на 8 равных частей (рис.4). Каждую отмеченную точку на этой окружности устанавливают в горизонтальной плоскости и с помощью пластилина прикрепляют в этой точке к диску пробный груз массой Р. Масса груза должна быть такой, чтобы диск сделал поворот на некоторый угол (например, 30°). Угол поворота должен быть одинаковым при подвеске грузов последовательно во всех восьми точках окружности. При точном проведении балансировки, правильно выставленных параллелях и полной их исправности, а также при отсутствии на шейках оправки забоин масса грузов, подобранная таким образом для различных точек должны изменяться по гармоническому закону (рис.3). На основании полученной кривой находят тяжелое место диска, которое будет соответствовать точке, где масса пробного груза будет минимальной Рmin.Для устранения неявного небаланса необходимо в диаметрально противоположном месте, т.е. в точке, соответствующей массе пробного груза Рmах, поставить балансирующий груз. Массу балансирующего груза определяют по формуле:

С помощью приведенной кривой (рис.2) можно вычислить величину силы трения качения, отнесенную к радиусу R:

,

а также момент этой силы трения

.

Рис.2. Схема к выводу уравнений равновесия диска.

Выражения для и к могут быть получены, если соста­вить уравнение моментов для двух положений диска, принимая, что неявный небаланс приложен на радиусе х (рис.2):

;

.

Явный и неясный небалансы вызывают при работе турбомашины неуравновешенные центробежные силы, которые в общем случае имеют различные линии действия.

Следовательно, в общем случае для определения величины суммарного небаланса и его положения (при заданном радиусе R) следует исходить из равнодействующей этих центробежных сил. Однако, в том случае, когда для определения явного и неявного небалансов использовали одну и ту же окружность радиуса R, величину суммарного небаланса и его положения на этой окружности находят путем геометрического сложения величины обоих небалансов (рис.4). Если же при определении значений небалансов за исходные были приняты окружности разных радиусов, величины небалансов следует привести к одному радиусу и лишь после этого выполнять геометрическое суммирование небалансов.

Положение суммарного небаланса ∆G на окружности радиуса отвечает «тяжелому» месту диска. На турбостроительных заводах небаланс чаще всего устраняется с «тяжелой» стороны диска, обрабатывая его на карусельном станке (при наклонной установке диска) или вручную шлифовальным кругом с последующими взвешиванием стружки и проверкой балансировки на параллельных призмах.

Если по технологическим или иным соображениям металл снимают на окружности, радиус которой отличен от принятого R , то делают пересчет по формуле:

,

где r — радиус окружности участка диска, откуда снимается небаланс.

После устранения неуравновешенности проводят аналогичным способом контрольную статическую балансировку. Если величина остаточного небаланса ∆G не превышает допустимую , балансировка считается законченной. В противном случае она повторяется до получения положительного результата.

  1. Порядок проведения работы

  1. Взвесить балансируемый диск (в нашем случае обмерить и вычислить его массу). Выбрать исходную для балансировки окружность, отметить и замерить ее радиус R.

  2. Посадить диск на оправку (в нашем случае уже выполнено).

  3. Тщательно осмотреть рабочие поверхности параллелей и шеек оправки. Они не должны иметь забоин, царапин и грязи.

  4. Установить и выверить стойки с призмами в двух направлениях в горизонтальной плоскости по уровню.

  5. Установить оправку с закрепленным на ней диском на стойки и проверить по уровню неизменность положения стоек.

  6. Определить величину явного небаланса. Для этого дать возможность диску перемещаться по параллелям до тех пор, пока его тяжелая часть не установится внизу.

  7. С помощью пластилина прикрепить груз на теле диска по окружности радиуса R. диаметрально противоположно тяжелому месту и повторить операцию, указанную в п. 6.

  8. Повторять операции, указанные в п. 7 и 6 до тех пор, пока не наступит положение безразличного равновесия.

  9. Убедиться в устранении явного небаланса, установить рабочее колесо так, чтобы тяжелое место и место установки уравновешивающего груза, расположенные диаметрально противоположно, находились в горизонтальной плоскости. При этом отбалансированный диск должен оставаться в покое.

  10. Снять груз и определить его массу на весах.

  11. Прикрепить груз на прежнее место и для проверки повторять операцию, указанную в п. 9.

  12. Определить величину неявного небаланса. Для этого окружность радиуса R разделить на восемь равных частей. При этом точку «I» рекомендуется совместить с положением груза, уравновешивающего явный небаланс.

  13. Установить диск с делением «I» в горизонтальной плоскости. Прикрепить пластилином к телу диска в точке «I» груз. Массу груза следует подобрать таким образом, чтобы под ее воздействием диск начал поворачиваться на определенный угол (например, 30°).

  14. Снять груз, взвесить на весах и его массу записать в таблицу.

  15. Проделать операцию, указанную в п. 13 и 14, для всех остальных точек «2», «3» и т.д. Угол поворота диска при этом должен быть одинаковым для всех точек. Направление поворота диска сохраняется для всех точек.

  16. Построить диаграмму, аналогичную на рис. 2.

  17. Определить величину неявного небаланса и точку приложения уравновешивающего этот небаланс груза на окружности радиуса R .

  18. Определить величину суммарного небаланса (см. рис. 4) и его положение на окружности радиуса R . Это тяжелое место рабочего колеса. Здесь следует снять лишний металл в количестве ∆G. Однако, небаланс диска можно устранить также следующим образом, как указано в п. 19.

  19. В диаметрально противоположной положению небаланса (точка «С» на рис. 4) на окружности радиуса R закрепить груз, масса которого равна суммарному небалансу ∆G.

  20. Провести контрольную статическую балансировку.

  21. Сопоставить величину остаточного небаланса ∆Gост с его допустимым значением ∆Gg. Решить вопрос о повторной балансировке диска.

  1. Обработка результатов измерений

Исходные данные:

R = 0,2713 м.

m = 55,5 кг.

ρ = 7,8 г /cм3.

х = 0,2125 м.

Явный небаланс ∆G’ = 65 грамм.

вес ∆G’=0,638 Н.

Допускаемая неуравновешенность:

.

По кривой для определения величины неявного небаланса при статической балансировке диска определяем:

Pmax = 65 гр.

Pmin = 32 гр.

Рис.3. Кривая для определения величины неявного небаланса при статической балансировке диска.

Вес балансирующего груза:

Н.

Величина силы трения качения, отнесённая к радиусу R:

Н.

Момент этой силы трения:

Мтр = k·R=0,476·0,2713=0,129 Н·м.

Рис.4. Схема определения величины и положения суммарного небаланса при статической балансировке диска.

Определяем величины и положения суммарного небаланса при статической балансировке диска:

(см. схему)

α = 450.

АВ = 0,16 м.

∆G = 0,755 H и β = 8,12о определяем путём решения ∆OFH.

Вывод: в лабораторной работе мы ознакомились с методикой статической балансировки рабочих колёс и расчётным путём определили величину допустимого остаточного небаланса балансируемого рабочего колеса экспериментальной воздушной турбины.

Для балансировки диска необходимо в точке Е добавить металл весом G = 0,755 Н, т. е. массой m=77 г.

Балансировка колёс — виды балансировки

По страницам старых изданий         

Почти все автомобилисты знают (а многие убедились на своем опыте), что неуравновешенные шины изнашиваются быстрее. Не случайно заводы пред писывают проверять балансировку колес регулярно (обычно при каждом ТО), не ставя это в зависимость от каких-либо внешних признаков. Что ж, задача несложная, на специальном стенде проверка делается быстро. А как обходиться собственными силами, тоже не все знают. Читатели просят вернуться к данной теме, что мы и делаем.

Различают два вида балансировки — статическую и динамическую.

Статический дисбаланс — это неуравно вешенность колеса относительно оси вра щения. Вследствие этого во время дви жения возникает центробежная сила, ко торая направлена от центра в сторону самого тяжелого места шины. А поскольку колесо крутится и направление силы непрерывно меняется, естественно, появ ляются вибрации — ив подвеске, и в рулевом приводе, и в самой эластичной шине. Ускоряется износ этих элементов ходовой части, а управляемость и устой чивость автомобиля ухудшаются.

Дисбаланс, о котором мы говорим, по тому и называется статическим, что опре деляют его, когда колесо находится в спокойном и ненагруженном состоянии, проще говоря — предоставлено само себе. Вот несколько отвлеченный, но простой пример. Переднее колесо велосипеда, как известно, очень легко вращается на подшипниках. Будучи приподнято, оно начинает качаться подобно маятнику и останавливается тяжелым местом вниз. Если теперь в верхней, легкой части прикрепить к ободу какой-то грузик и подобрать нужную его массу, можно добиться, что у колеса наступит состояние безразличного равновесия. Иными словами — оно будет статически отбалансировано.

У автомобиля посложнее. Тут колеса прокручиваются довольно тяжело, поэтому на месте ничего сделать нельзя. Иное дело, если изготовить приспособление в виде упрощенной ступицы, сидящей на очень легких и «нежных» шарикопод шипниках (его схема показана на рис. 1, а размеры рукодельный автомобилист без труда определит по месту). Снятое с машины колесо устанавливают на эту ступицу и находят тяжелое место, после чего на противоположной стороне обода закрепляют стандартные балансировочные грузики, добиваясь равновесия. Грузики надо размещать и на наружной, и на внутренней сторонах колеса так, чтобы общая масса противовеса поделилась между ними примерно поровну (о причи нах поговорим ниже).

Описанный метод (его называют балансировкой с горизонтальной осью вращения) положен в основу целого ряда про мышленных изделий, которые можно встретить в магазинах . Каких-то особых достоинств у них нет, и грамотная самоделка ничем не хуже, однако ее изготовление требует квалифицированных токарных работ.

Вот почему широкое распространение получила другая система — балансировка с вертикальной осью вращения, которая в свое время была предложена автолюбителем В. Белугиным (ЗР, 1978, № 12). ее действие заключается в следующем.

Предположим, что мы кладем колесо плашмя, причем так, что его единственной опорой является точка (острие какогото штыря), расположенная на оси вращения. Естественно, оно сразу же станет крениться в сторону наиболее тяжелого места. Но если точка опоры находится выше центра тяжести колеса, то оно не опрокинется и не упадет, а зависнет в наклонном положении. Величина этого наклона будет определяться двумя факторами — дисбалансом колеса и расстоянием от опоры до центра тяжести. В случае, когда дисбаланса вообще нет, колесо должно расположиться строго горизонтально (к этому, собственно, и надо стремиться).

Приспособление, позволяющее балансировать колесо на основе описанного принципа, устроено предельно просто и состоит всего из двух деталей — фланца и опорного винта с заостренной концевой частью. Опорой, на которую ставят приспособление вместе с колесом, может послужить любой подходящий металлический предмет. Учитывая, что при уменьшении расстояния от опоры до центра тяжести колесо при том же дисбалансе наклоняется на больший угол, в ходе работы можно увеличивать чувствительность приспособления, ввертывая опорный винт во фланец. Подобранные балансировочные грузики, как упоминалось ранее, надо размещать симметрично на внешней и внутренней сторонах колеса.

Существует и другой вариант балансировки с вертикальной осью вращения (предложение В. Веретенникова — ЗР, 1984, № 12), являющийся, по существу, технологической разновидностью того, что описан выше. Как следует из схемы (рис, 3), в зтом случае регулировочный винт снабжен маленьким ушком, за которое его (вместе с фланцем и проверяемым колесом) подвешивают при помощи какого-то гибкого элемента — шнура, цепочки, прочной капроновой нити и т. п. Понятно, что ушко должно располагаться выше центра тяжести колеса. Выявляют легкое место колеса и навешивают балансировочные грузики в том же порядке. В определенных условиях этот вариант может оказаться предпочтительнее.

Вкратце остановимся на том, от чего зависит точность статической балансировки.

Прежде всего, колесо следует тщательно очищать от налипшей грязи. Это требование, при всей его банальности, не напрасно выдвинуто на первое место.

Геометрические размеры колеса «обязаны» быть правильными. Под этим подразумевается, что боковое и радиальное биение обода, а также радиальное биение протектора шины не должны быть больше одного миллиметра. Дело не только в том, что деформации служат причиной дисбаланса. В конечном счете, отбалансировать деформированное колесо можно, но повышенное биение само по себе дает в эксплуатации примерно тот же отрицательный эффект, что и повышенный дисбаланс.

Наконец, несколько слов о динамическом дисбалансе. Суть этого явления состоит в следующем. Представим себе колесо, у которого есть определенные скопления массы (проще говоря, тяжелые места), расположенные так, что при статической проверке колесо находится в состоянии безразличного равновесия. Экстремальный случай такого рода показан на рис. 4. Когда такое колесо вращается, отмеченные на рисунке массы становятся источником центробежных сил. В рассматриваемом примере эти силы равны по величине, направлены в противоположные стороны, но все же не уравновешиваются, поскольку каждая действует на определенном плече относительно средней плоскости вращения колеса.

Выходит, статически отбалансированное колесо тоже может быть причиной вредных вибраций. Но положение отнюдь не безысходно. Лучше, конечно, когда колесо отбалансировано на стенде и грузики на нем расположены так, что не отмечается никаких вибраций при движении машины. Но если в ходе статической балансировки мы вешаем грузики на обе стороны колеса, динамический дисбаланс практически будет столь невелик, что им можно пренебречь. Если, конечно, держаться в пределах тех скоростных режимов, которые допускаются правилами движения и здравым смыслом.

В заключение стоит напомнить одну простую вещь. Гвоздей у нас на дорогах хватает, поэтому латать и монтировать шины приходится не так уж редко. Делают это зачастую второпях; положение покрышки относительно обода не отмечают и ставят ее как придется. А внешне все выглядит благопристойно — ведь грузики на ободе остались, хотя теперь они, возможно, только увеличивают дисбаланс. Сплошь и рядом именно здесь кроется разгадка многих казусных явлений. Поэтому возьмите за правило перед тем, как демонтировать покрышку, пометить ее мелом — проще всего возле золотника камеры.

         

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о