Главная > Физика > Вибрации в технике. Т. 6. Защита от вибрации и ударов
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

6. АВТОМАТИЧЕСКАЯ БАЛАНСИРОВКА РОТОРОВ

Необходимость применения автоматической балансировки. Современные методы и средства балансировки позволяют довести конструкционную и технологическую составляющие дисбаланса вновь изготовленного или отремонтированного ротора до величины, соответствующей допустимому дисбалансу по заданному классу точности балансировки (ГОСТ 22061-76).

Однако при эксплуатации роторной машины может возникать режимное изменение дисбаланса из-за несимметрии деформаций под действием центробежных сил и температурных полей, ослабления соединений, неравномерности обжатия, коррозии, износа и ряда других причин. В центрифугах, сепараторах, отжимочных машинах, шлифовальных станках и т. п. режимное изменение дисбаланса является следствием выполняемого ими технологического процесса. При этом режимное изменение дисбаланса во времени происходит с различными скоростями и имеет, как правило, случайный характер.

Для устранения компенсации режимного изменения дисбаланса проводят дополнительную балансировку, которая связана с остановкой машины. В ряде случаев, когда остановка агрегата нежелательна или недопустима по условиям эксплуатации, применяют автобалансирующие устройства, автоматически компенсирующие изменение дисбалансов ротора в процессе работы без его остановки.

Классификация автобалансирующих устройств. На рис. 26 приведена классификация основных видов автобалансирующих устройств.

По способу компенсации дисбаланса различают устройства, балансирующие ротор путем совмещения его оси с главной центральной осью инерции (ГЦОИ) (принудительное центрирование) и балансирующие ротор путем совмещения главной центральной оси инерции с осью вращения.

В зависимости от характера слежения и воздействия на дисбаланс автобалансирующне устройства делят на пассивные — со свободным перемещением корректирующих масс, и активные — с их принудительным перемещением, присоединением или удалением.

Пассивные устройства являются регуляторами прямого действия, так как в них чувствительный элемент непосредственно создает достаточное для балансировки ротора усилие, Питание их энергией осуществляется за счет энергии самого ротора, передаваемой на чувствительный элемент. Пассивные устройства работают за счет стремления корректирующих масс, участвующих в движении ротора, занять наинизшее положение. Поэтому они снижают вибрации ротора только в зоне угловых

(кликните для просмотра скана)

скоростей, лежащих выше критической, что является их существенным недостатком. Однако простота конструкции делает целесообразным их применение в случаях, когда рабочая скорость машины выше критической, а режимное изменение дисбаланса связано с наработкой ресурса. Кроме того, пассивные автобалансирующие устройства применяют в качестве чувствительных элементов, управляющих работой исполнительных механизмов в устройствах с принудительным перемещением корректирующих масс. В этом случае они имеют малые размеры, достаточные лишь для управления, и не влияют на динамику ротора.

К активным относятся устройства с принудительным перемещением или изменением масс ротора, а также устройства принудительного центрирования. Обычно они содержат элемент, обеспечивающий перестройку цепи уравления на критической скорости, так что балансировка выполняется в областях как ниже, так и выше ее. Конструкция активных автобалансирующих устройств сложнее конструкции пассивных, но они обеспечивают более точную и, главное, всережимную балансировку.

Автобалансирующие устройства принудительного центрирования [118]. В этих устройствах совмещение оси вращения с главной центральной осью инерции достигается путем размещения между цапфами ротора и внутренними обоймами подшипников качения или между валом и балансируемым диском устройства, позволяющего создавать эксцентричность цапфы и диска относительно обоймы или вала.

Устройства принудительного центрирования применимы в случаях, когда конструкция машины не позволяет размещать корректирующие массы в требуемом месте и при этом допустимо изменение положения оси вращения. Устройства достаточно просты, надежны и пригодны для балансировки как жестких, так и гибких роторов. Жесткие роторы балансируются полностью. У гибких роторов реакции в опорах полностью устраняются только в определенном диапазоне скоростей, так как принудительное центрирование эквивалентно установке на ротор корректирующих масс, распределенных по трапецеидальному закону, балансировка которыми имеет ограничения на некоторых скоростях. Эти ограничения заложены в оснозе метода и никакими конструктивными мерами не устраняются.

Автобалансирующие устройства со свободным перемещением корректирующих масс [78]. Устройство Леблана разработано для балансировки отжимающих жидкость экстракторов, в которых наблюдается большой изменяющийся дисбаланс. В качестве корректирующих масс в нем используют отжимаемую жидкость. В коническом корпусе экстрактора один под другим расположены два ряда отжимных отверстий. Концентрично с корпусом установлены и жестко с ним скреплены две обоймы разной высоты. Наклон образующей корпуса и высота отверстий такие, что на докритических скоростях отжимаемая жидкость поступает во внутреннюю обойму и удаляется из системы, не меняя ее дисбаланса. Выше критической скорости жидкость через верхние отверстия попадает во внешнюю обойму, перетекая в наиболее удаленную от оси вращения ее часть, противоположную вектору дисбаланса, и способствуя приведению центра масс системы к оси вращения.

Эффективность устройства при характеризуемая отношением эксцентриситета центра масс вращающихся частей при действии авгобалансирующего устройства и без него,

где — масса вращающихся частей, включая автобалансирующее устройство, с жидкостью и без нее; — радиальная жесткость упругого элемента, прйведенная к центру масс экстрактора; соответственно радиус и высота внешней балансирующей обоймы; плотность балансирующей жидкости.

Формула (26) показывает, что выше критической скорости устройство достаточно эффективно, но не полностью устраняет дисбаланс.

В устройстве Сирла (рис. 27) балансировочная обойма разделена на несколько отсеков, в которые балансирующая жицкость, получаемая из отжимаемой, направляется через распределительный диск в дне корпуса экстрактора и неподвижную питающую обойму, прижимаемую к диску пружинами, Система впускных

отверстий в распределительном диске и направляющих лопаток выполнена таким обра что балансирующая жидкость поступает в отсек, расположенный диаметрально противоположно вектору дисбаланса, как при докритической, так и при закритической скорости вращения экстрактора. Однако необходимость обеспечения перекрытия впускных отверстий при уравновешенном роторе и трение между распределительным диском и неподвижной питающей обоймой приводят к наличию относительно большого остаточного дисбаланса. В этом устройстве во время балансировки скорость вращения ротора уменьшается, так как выходящая из неподвижной части машины балансирующая жидкость увеличивает момент инерции вращающейся системы и оказывает на нее тормозящее действие.

Устройство Дункан представляет собой поплавок-контейнер с неуравновешенной массой, помещенный в сосуд с тяжелой жидкостью и имеющий свободу перемещения по радиусу под давлением вращающейся жидкости. Так как под поплавком снизу нет жидкости, то выталкивающая его вверх сила отсутствует.

Принцип действия устройства следующий. Если в заполненном жидкостью вращающемся сосуде жесткой стенкой, не имеющей толщины и массы, изолировать объем жидкости с массой то равновесие сил не нарушится. На оболочку изнутри действуют внутреннее давление и центробежные силы, равнодействующая которых направлена от оси вращения Эти силы уравновешиваются действующими на наружную поверхность силами, препятствующими ее взрыву и перемещению от оси вращения. Если оболочку заменить контейнером такого же объема с грузом, общая масса которых меньше массы вытесненной жидкости, то избыточное внешнее давление воспримет контейнер.

Рис. 27. Экстрактор с автобалансирующим устройством Сирла: 1 — резервуар; 2 — корпуо экстрактора; 3 — распределительный диск; 4, 5 — направляющие лопатки; 6 — балансировочный отсек; 7 — горизонтальная перегородка; 8 — дно отсека; 9 — пружина; 10 — кольцевой канал; 11 — питающая обойма; 12 — шланг; 13 — корпус; 14 — упругий элемент; 15 — вал; двигатель

Центробежные силы внутри контейнера уменьшатся пропорционально изменению массы, и равнодействующая их будет Появится сила приложенная к центру масс контейнера с грузом, стремящаяся переместить их к оси вращения, пока эксцентриситет не станет равным нулю.

Устройство Дункан работает во всем диапазоне скоростей. Однако трение между контейнером и сосудом, а также различие скоростей вращения контейнера и жидкости приводит к наличию остаточного дисбаланса, Дисбаланс внешнего сосуда не компенсируегся.

Большинство жидкостных автобалансирующих устройств применяется только на роторах с вертикальной осью вращения.

Шаровое устройство (рис. 28, а) представляет собой заполненную маслом обойму с несколькими шарами, центр которой совпадает с центром ротора. Диаметр нижней цилиндрической части обоймы такой, что лежащие в ней на малых скоростях шары прижаты друг к другу и равномерно распределены по окружности, не увеличивая дисбаланс. При скорости, превышающей критическую и определяемой углом наклона конической части, шары переходят в верхнюю цилиндрическую часть обоймы, имеющую больший диаметр. При достаточной емкости устройства шары, перемещаясь по окружности, займут положение, автоматически устраняющее

дисбаланс системы. При шарах условия равновесия определяются уравнениями

где углы, определяющие положения шаров относительно вектора дисбаланса; соответственно масса ротора и шара; эксцентриситет центра масс ротора; соответственно радиусы обоймы и шара.

Для многошарового устройства имеется множество положений шаров, соответствующих балансировке, а для двухшарового — только одно такое положение.

Рис. 28. Механические автобалансирующие устройства: а — механические; маятниковые

Если вместимость обоймы недостаточна, то шары будут соприкасаться и прогиб ротора

где — коэффициент жесткости вала.

Выражения (27), (28) получены без учета трения. Наличие трения качения шаров снижает чувствительность устройства — оно начинает работать только после появления эксцентриситета Для двухшарового устройства мера чувствительности

где — коэффициент трения качения; Наибольший устраняемый дисбаланс двухшарового устройства

где плотность материала шаров.

Маятниковое устройство (рис. 28, б) содержит закрепленные на валу два диска с осями, на которых свободно вращаются маятники массой Расстояние от осей маятников до центров дисков должно быть больше максимально возможного эксцентриситета центра вала в месте установки устройства. Эффективность его определяется формулой

где .

Уравнения (29) и (26) по форме подобны, т. е. устройства Леблана и маятниковое имеют похожие характеристики. Маятники увеличивают дисбаланс системы на дорезонансных скоростях и ухудшают условия перехода через критическую скорость. При закритических скоростях маятники уменьшают вибрацию системы, но не очень эффективно.

При уменьшении величины до нуля маятниковое устройство превращается в кольцевое, которое может быть выполнено так, что оно не будет увеличивать дисбаланс на малых скоростях. Однако из-за трения между кольцами и валом эффективность балансировки уменьшается, а для устранения большого дисбаланса кольцевое автобалансирующее устройство получается громоздким.

Автобалансирующие устройства с принудительным перемещением корректирующих масс. Принудительное перераспределение корректирующих масс на роторе может производиться как случайным образом, так и направленно с учетом динамических свойств ротора.

Устройство со случайным поиском положений корректирующих масс [179] содержит систему подвижных масс, расположенных на роторе и способных по команде изменять свое положение. Перемещение корректирующих масс производится исполнительными механизмами, получающими команды с генераторов случайных величин блока управления с равной вероятностью движения в каждом направлении. Воспринимаемые датчиками сигналы вибрации опор через усилители подаются в блок сравнения и сравниваются с их предыдущим значением. При этом в блок управления поступает информация об изменении уровня вибраций. Если направление движения корректирующих масс выбрано неправильно и уровень вибраций не уменьшается, то случайный поиск продолжается по другому, также случайно выбранному варианту движения до тех пор, пока выбранное направление движения не приведет к уменьшению уровня вибраций. Такое направление движения корректирующих масс становится предпочтительным и сохраняется все время, пока вибрации уменьшаются. Если балансировка приводит к достижению необходимого уровня вибраций, то подача сигналов прекращается и исполнительные механизмы останавливаются. Если после некоторого уменьшения вибраций они начинают увеличиваться, то блок управления выдает другой случайный вариант перемещения корректирующих масс и балансировка продолжается, как описано выше.

Случайный поиск обеспечивает независимость работы автобалансирующего устройства от скорости вращения и устраняет вибрации не только от дисбаланса, но и от таких факторов, как нагрев, трение и т. п. Система не требует измерения фаз и может работать с аппаратурой, показывающей только наличие вибраций опор и изменение их амплитуд. Однако она достаточно сложна и требует наличия каналов передачи энергии и информации с неподвижных частей машины не вращающиеся. В силу случайного характера поиска время балансировки непостоянно и нет гарантии достижения уравновешенности в практически приемлемое время. В процессе балансировки дисбаланс может возрастать на неопределенную величину. Эти свойства ограничивают использование метода. Однако конструкция устройства может быть упрощена, а процесс балансировки стать более надежным, если в метод случайного поиска ввести некоторую закономерность, например задать траекторию движения массы, оставив случайным только выбор направления ее движения.

Автобаланснрующие устройства с направленным перемещением корректирующих масс. Достаточно точная и производительная автоматическая балансировка роторов в работающей машине на всех скоростях обеспечивается устройствами с

направленным перемещением корректирующих масс, управляемых с помощью следящих систем [1]. Такие устройства (рис. 20) являются замкнутой системой автоматического регулирования непрямого действия, питающейся от внешнего источника энергии Система содержит чувствительный элемент 2, определяющий положение и величину вектора дисбаланса 3 в результате учета динамических свойств балансируемой роторной системы 4, исполнительный механизм 5, обеспечивающий требуемое перемещение корректирующих масс 6, усилительно-преобразующее устройство для усиления снимаемых с чувствительного элемента сигналов 7 и программное устройство 8 — регулятор, с помощью которого корректируется работа системы для учета изменения фазы между векторами дисбаланса и прогиба на разных скоростях вращения.

В качестве чувствительных элементов применяют автобалансирующие устройства со свободным перемещением малых масс. На докритических скоростях чувствительный элемент показывает тяжелую, а на закрнтических — легкую стороны ротора. При уравновешенном состоянии ротора чувствительный элемент отключает исполнительный механизм.

Рис. 29. Структурная схема замкнутой системы автоматического регулирования непрямого действия

Жидкостный исполнительный механизм управляется с помощью клапанов для пропуска жидкости, подача которой производится принудительно от насоса или под действием центробежных сил. Механический исполнительный механизм имеет электродвигатели, перемещающие тем или иным способом корректирующие массы и управляемые с помощью системы контактов. Переключение клапанов или контактов производится чувствительным элементом.

Для работающих на закритических скоростях роторов с изменяющимся дисбалансом применяется регулятор типа центробежного, отрегулированный так, что на критической скорости он изменяет настройку системы управления на обратную для учета изменения фаз при переходе через эту скорость.

Автобалансирующее устройство с направленным перемещением корректирующих масс балансирует ротор на всех скоростях. Применение его не требует измерительной и управляющей электронной аппаратуры. Вся система расположена на роторе и не требует каналов передачи информации, поэтому ее можно применять для балансировки роторов в действующей машине. Функциональная зависимость между скоростью вращения, положением и величинами дисбаланса и прогиба и устойчивое положение чувствительного элемента обеспечивают перемещение корректирующих масс всегда в сторону уменьшения дисбаланса.

Автоматическая балансировка удалением корректирующей массы с поверхности ротора [147]. В автоматических балансировочных станках применяют метод уменьшения дисбаланса путем удаления частиц материала с поверхности ротора во время его вращения, осуществляемого различными способами.

Наибольшую производительность обеспечивает применение специальной головки, оснащенной вращающимся режущим или абразивным инструментом, с помощью которого производится съем материала с поверхности ротора в «тяжелом месте». Однако точность балансировки при этом невелика, так как режущий инструмент оказывает давление на ротор. Этого недостатка лишены бесконтактные (физические) методы удаления материала. Так как измерение и устранение дисбаланса происходят во время вращения, число циклов балансировки может быть большим и точность балансировки высокой при невысокой точности измерения дисбаланса в каждом цикле.

Электроэрозионный способ применяют в приборостроении. При этом дисбаланс уменьшается с помощью электрической искры, возникающей между поверхностью металлического ротора в месте дисбаланса и положительным электродом. Применение этого метода ограничено тем, что необходимо пропускать значительные токи через опоры ротора, недопустимые в точном приборостроении. Метод неприменим для роторов, изготовленных из токонепроводящих материалов.

Электрохимический способ осуществляется анодным растворением металлов. К ротору 1 (рис. 30) подводятся два рабочих электрода 3, расположенные в плоскостях коррекции, и центральный токоподводящий электрод 5. В зазор между ротором и электродами через отверстия в них подается электролит. Вращение ротора создает условия для хорошей эвакуации продуктов анодного растворения и препятствует поляризации, что позволяет подавать электролит под давлением и избежать помех измерений от воздействия струи. Система управления 4 по командам датчиков 2 формирует ток съема, отрицательная полуволна которого на электродах совпадает с прохождением «тяжелого места» ротора перед ними. Способ не лимитирует скорость вращения ротора; его призводительность зависит от площади поверхности электродов и межэлектродного зазора (его производительность более чем в 10 раз превышает производительность другйх электрофизических способов).

Рис. 30. Схема электрохимического устройства

Рис. 31. Структурная схема электронно-лучевого устройства: 1 — ротор; 2 — вакуумная камера; 3 — электронно-оптические системы; 4 — блоки питания; 5 — блоки управления; в — блоки измерения дисбаланса; 7 — схема разделения; 8 — датчики

Однако возможности применения электрохимического процесса ограничиваются конструкцией и материалом объектов балансировки. Кроме того, требуются специальные меры защиты окружающей среды от продуктов анодного растворения.

Электронно-лучевой метод автоматической балансировки малогабаритных роторов поясняется схемой, приведенной на рис. 31, Ротор с системой подвеса помещен в вакуумную камеру так, что линии действия электронных лучей находятся в соответствующих плоскостях коррекции, частота вращения ротора равна эксплуатационной. Разрежение в камере . Колебания оси ротора воспринимаются датчиками, выделенные сигналы которых, характеризующие величину и фазу дисбаланса в каждой плоскости коррекции, запускают электронно-оптическую систему в момент прохождения тяжелого места через линии действия электронных лучей. Взаимодействие лучей с твердым телом характеризуется удалением материала из зоны действия луча, обеспечивающего высокую степень локальности нагрева. В зоне испарения металла температура достигает 6000 °С, а на расстоянии 1 мкм от нее 300 °С. Балансировка осуществляется с высокой точностью, но с небольшой производительностью, а необходимость помещения ротора в вакуумную камеру ограничивает область применения способа.

Лазерные методы [147] позволяют балансировать роторы, выполненные из любых материалов. Возможность управления энергией и длительностью импульса светового луча обеспечивает высокую точность и производительность балансировки. Процесс балансировки можно осуществлять по двум схемам — когда световой луч вращается синхронно с балансируемым ротором, и когда луч неподвижен (рис. 32).

В первом случае (рис. 32, а) луч ОКГ 1 через оптическую систему 2 и фокусирующую оптику 3 поступает на балансируемый ротор 4. С Помощью привода 6

оптическая головка 5 вращается синхронно с ротором. При этом на поверхности ротора от действия луча образуется след в виде глухого отверстия. В данной схеме каждый последующий импульс ОКГ имеет энергию излучения меньшую, чем предыдущий. Автоматическое регулирование энергии предусмотрено во всех балансировочных станках и осуществляется пропорционально изменению дисбаланса. В качестве ОКГ здесь применяются твердотельные лазеры, работающие в режиме свободной генерации.

Во втором случае (рис. 32, б) луч лазера непосредственно воздействует через оптическую систему на поверхность вращающегося ротора. ОКГ при этом могут работать как в режиме свободной генерации, так и в режиме модулированной добротности. При режиме свободной генерации на поверхности ротора образуется след в виде непрерывного реза каплевидной или конической формы. Общая длина следа при частоте вращения ротора его диаметре и длительности излучения

При режиме регулируемой добротности за счет сокращения длительности импульса уменьшается длина следа — масса удаляется непосредственно в зоне тяжелого места.

Рис. 32. Способы балансировки роторов с помощью ОКГ с вращающимся (а) и с неподвижным (б) световым лучом

Рис. 33. (см. скан) Автобалансирующее устройство в положении заряжения (а) и выброса (б) корректирующих масс: 1 — корпус; 2 — камера; 3 — изолятор; 4 — электроды. 5 — затвор, 6 — магазин; 7 — выемка, 8 — корректирующая масса; 9 — ствол; 10 - паз; 11 - ротор; 12 — батарея, 13 — конденсатор, 14 — коммутирующее устройство

Однако при этом в зоне взаимодействия возникают давления от что оказывает нежелательное воздействие на подшипники ротора и снижает точность балансировки, которая на лазерных балансировочных станках может достигать

Производительность балансировки обусловливается частотой импульсов малой величиной снимаемой массы и находится в пределах 10—20 роторов в час. Характеристики некоторых лазерных балансировочных станков приведены в табл. 15.

Автоматическая балансировка добавлением корректирующих масс на ротор. В устройстве, показанном на рис. 33 [Пат. 62471 (ГДР)], корректирующие массы, выполненные из пластичного материала в виде шариков, выстреливаются в нужные моменты в концентричный оси ротора паз с V-образным выступом, имеющийся на балансируемом роторе. В положении заряжения (рис. 33, а) вращающийся затвор 5 из магазина 6 принимает в выемку 7 корректирующую массу 8 и затем с помощью поворотного магнита переходит в рабочее положение (рис, 33, б). По сигналу с

датчика вибрации опор коммутирующее устройство 14 подключает конденсатор 13, заряженный от батареи 12, к цепи разряда с электродами 4. Происходит разряд конденсатора через разрядный промежуток между электродами, создающий в камере 2 волну сжатия, которая выбрасывает шарики через ствол 9 в направлении паза 10 в роторе И. При размыкании цепи поворотного магнита затвор возвращается под действием пружины в положение заряжания, а коммутатор включает цепь заряда конденсатора. Система подготовлена для зарядки и выброса следующей массы.

Наличие в устройстве вращающегося затвора снижает надежность его работы и ограничивает частоту выбросов масс. Для повышения производительности необходимо увеличить корректирующие массы, а это снижает точность балансировки. Эксплуатация устройства осложняется и удорожается необходимостью обеспечения его калиброванными шариками.

Имеются автобалансирующие устройства, в которых в качестве корректирующей массы используется жидкий материал, наносимый на поверхность ротора в «легком месте».

Известно устройство, имеющее два электрода, подключенных к сети постоянного тока: вращающийся с частотой ротора и неподвижный. Для установки вращающегося электрода в положение, при котором он проходит мимо неподвижного электрода несколько раньше легкого места ротора, служит специальный механизм. Кроме того, имеется сопло, через которое непрерывно подается струя воздуха. В момент прохождения вращающегося электрода перед неподвижным между ними возникает дуга, и продукты расплавления электрода струей воздуха наносятся на «легкое место» ротора. Из-за короткого времени существования дуги производительность устройства мала, хотя точность может быть высокой. Кроме того, для работы требуется большой расход воздуха.

В другом устройстве через сопло непрерывно подается струя жидкой корректирующей массы, которая перекрывается диском с отверстием, вращающимся синхронно с ротором; положение отверстия может быть отрегулировано так, что оно проходит перед соплом одновременно с легким местом ротора и пропускает на него струю жидкой корректирующей массы. В остальное время струя, перекрытая диском, отбрасывается в защитный кожух, обусловливая этим большой непроизводительный расход корректирующей массы. Налипающая на диске и в зазорах корректирующая масса может заклинить диск, что делает работу устройства ненадежной.

Автобалансирующее устройство [Пат. 3130075 (США)] содержит датчик вибрации опор ротора, регулирующий механизм с электродвигателем, приводным и кулачковым дисками с катушкой возбуждения и ударным элементом, камеру с поршнем, служащую резервуаром для корректирующей массы, расплавляемой с помощью нагревательного элемента, и механизм для выбрасывания жидкой массы, представляющий собой цилиндр с внутренним каналом, заканчивающимся соплом, и поршень, с помощью которого корректирующая масса выталкивается через сопло. Во время вращения балансируемого ротора сигнал датчика вибрации опор через контрольное устройство подается на обмотки возбуждения кулачкового диска, последний притягивается к приводному диску и, поворачиваясь на некоторый угол, ударяет по головке поршня, перемещая его в цилиндре и выбрасывая порцию корректирующей массы. Одним из недостатков этого устройства является малая частота выбросов, так как механизм содержит ряд деталей, связанных между собой механически. Величина порций определена объемом цилиндра и не регулируется в зависимости от размеров ротора и дисбаланса. Большое число подвижных деталей и узлов делает устройство ненадежным в работе.

В одном из устройств [145] в качестве корректирующей массы использован металлический расплав, наносимый на «легкое место» ротора посредством взрыва тонкой проволоки, происходящего при электрическом разряде. Устройство содержит электромагнит, в сердечнике которого имеется зазор. По обе стороны от зазора установлены направляющие ролики, между которыми электроприводом протягивается тонкая проволока, подающаяся к высоковольтным контактам, подключенным к батарее конденсаторов. В момент касания проволоки высоковольтных контактов между ними происходит короткое замыкание и взрыв проволоки, а образующийся при этом жидкий металл выбрасывается на ротор. За один цикл в зависимости от степени диафрагмирования пучка наносится от 0,01 до

расплавленных частиц, а производительность установки составляет В качестве корректирующей массы можно использовать только металлический расплав, что ограничивает область применения способа. При взрыве проволоки образуется металлическое облако, и только часть расплавленного металла наносится на ротор, что снижает рентабельность способа.

Известны автобалансирующие устройства [1], в которых для выбросов порций корректирующих масс на поверхность ротора используется энергия электрогидравлического эффекта или импульсного магнитного поля. Это обеспечиваетбольшую частоту выбросов и эффективную балансировку даже при малой величине отдельной порции, необходимой для достижения балансировки высокой точности. В качестве балансирующих веществ можно применять расплавы металлов, смолы, клеи, пластмассы и т. п., что существенно расширяет область использования устройств.

Рис. 34. Структурная схема устройства с использованием электрогидравлического эффекта [1]: 1 — исполнительный орган; 2 — ротор; 3 — управляемый генератор импульсных токов; 4 — блок управления; 5 — сопло; 6 — электроды; 7 — перегородка; 8, 9 — полости камер; 10 — датчик

Блок-схема устройства с использованием электрогидравлического эффекта (рис. 34) со! держит исполнительный орган 1 для направленного выброса порций жидкой корректирующей массы на легкое место поверхности ротора 2 у, заданные моменты времени; управляемый генератор 3 для производства электрических импульсов высокого напряжения и подачи их по сигналу от блока управления 4 в исполнительный орган; датчик 10 для измерения параметров вибрации опор балансируемого ротора а, подачи сигналов в блок управления. Исполнительный орган представляет собой камеру с соплом 5 и электродами 6, подключенными к разрядному контуру генератора 3. В камере установлена подвижная перегородка 7 в виде мембраны или поршня, разделяющая ее на две изолированные полости 8 и 9, заполненные соответственно жидкостью, в которой осуществляется электрогидравлический удар, и жидким балансирующим веществом. При электрическом разряде в полости 8 перегородка 7 воспринимает возникающее повышение давления, передает его на вещество, находящееся в полости 9, выбрасывая вещество через сопло на ротор. Камера может иметь систему обогрева для поддержания балансирующего вещества во время работы в жидком состоянии. Для повышения точности балансировки путем уменьшения порций корректирующей массы и увеличения начальной скорости выброса поршень может быть выполнен двухступенчатым и установлен меньшей ступенью в полость 9. Для регулирования производительности и точности балансировки сопло выполнено сменным.

Блок-схема устройства с использованием энергии импульсного магнитного поля и конструкция исполнительного органа аналогична блок-схеме устройства с использованием электрогидравлического эффекта, только в камере исполнительного органа вместо электродов установлен индуктор, а сама камера не разделена на две полости. Система управления этих устройств обеспечивает решение следующих задач. Устройство включается в работу при наличии на роторе дисбаланса, превышающего допустимый, и отключается после окончания балансировки. Моменты выбросов порций корректирующих масс не зависят от абсолютной величины дисбаланса, а определяются только наличием превышения величины дисбаланса над допустимой. Колебания ротора, вызванные ударами наносимых масс, не снижают точности балансировки. Эти устройства перспективны с точки зрения компактности и простоты использования источника энергии большой мощности и возможности производительной балансировки с большой точностью в процессе работы. Малые размеры исполнительного органа позволяют устанавливать его в машине вблизи балансируемого ротора, в то время как блок управления может располагаться в другом, удобном для размещения месте [1].

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление