Балансиране на задвижващия вал

Публикувано от Nikolai Shelkovenko на

Съдържание

1. Видове задвижващи валове

Задвижването на универсалния шарнир (задвижващ вал) е механизъм, който предава въртящ момент между валове, които се пресичат в центъра на универсалния шарнир и могат да се движат един спрямо друг под ъгъл. В превозното средство задвижващият вал предава въртящия момент от скоростната кутия (или предавателната кутия) към задвижваните оси в случай на класическа конфигурация или конфигурация със задвижване на всички колела. При превозните средства със задвижване на всички колела универсалният шарнир обикновено свързва задвижващия вал на скоростната кутия със задвижващия вал на предавателната кутия, а задвижващите валове на предавателната кутия - със задвижващите валове на главните предавки на задвижваните оси.

Устройствата, монтирани на рамата (като скоростната кутия и предавателната кутия), могат да се движат един спрямо друг поради деформацията на опорите им и на самата рама. В същото време задвижващите оси са прикрепени към рамата чрез окачването и могат да се движат спрямо рамата и монтираните върху нея агрегати поради деформацията на еластичните елементи на окачването. Това движение може да промени не само ъглите на задвижващите валове, свързващи агрегатите, но и разстоянието между тях.

Задвижването с универсален шарнир има един съществен недостатък: неравномерното въртене на валовете. Ако единият вал се върти равномерно, другият не се върти, като тази неравномерност се увеличава с увеличаване на ъгъла между валовете. Това ограничение възпрепятства използването на задвижване с универсален шарнир в много приложения, като например в трансмисията на автомобили с предно предаване, където основният проблем е предаването на въртящия момент към въртящите се колела. Този недостатък може да бъде частично компенсиран чрез използване на двойни универсални шарнири на един вал, които се завъртат на четвърт оборот един спрямо друг. При приложения, изискващи равномерно въртене, обаче вместо тях обикновено се използват шарнири с постоянна скорост (CV-шарнири). CV-съединителите са по-усъвършенствана, но и по-сложна конструкция, която служи за същата цел.

Задвижванията с универсални шарнири могат да се състоят от един или повече универсални шарнири, свързани с карданни валове и междинни опори.

Фигура 1. Схема на задвижване с универсален шарнир: 1, 4, 6 - задвижващи валове; 2, 5 - универсални шарнири; 3 - компенсаторна връзка; u1, u2 - ъгли между валовете

В общия случай задвижването с универсален шарнир се състои от универсални шарнири 2 и 5, задвижващи валове 1, 4 и 6 и компенсаторна връзка 3. Понякога задвижващият вал е монтиран на междинна опора, прикрепена към напречната част на рамата на превозното средство. Универсалните шарнири осигуряват предаването на въртящия момент между валове, чиито оси се пресичат под ъгъл. Универсалните шарнири се разделят на типове с нееднородна и постоянна скорост. Неравномерните скоростни шарнири се разделят на еластични и твърди. Шарнирите с постоянна скорост могат да бъдат сферични с разделителни канали, сферични с разделителен лост и кулачни. Обикновено те се монтират в задвижването на водещите управляеми колела, където ъгълът между валовете може да достигне 45°, а центърът на универсалната шарнирна връзка трябва да съвпада с точката на пресичане на осите на въртене на колелото и неговата ос на въртене.

Еластичните универсални шарнири предават въртящ момент между валове с пресичащи се оси под ъгъл от 2...3° поради еластичната деформация на свързващите елементи. Твърдият неравномерен универсален шарнир предава въртящ момент от един вал към друг чрез подвижно свързване на твърди части. То се състои от две яки - 3 и 5, в чиито цилиндрични отвори на лагери са монтирани краищата А, В, V и G на свързващия елемент - кръстачката 4. Яките са неподвижно свързани с валовете 1 и 2. Ярема 5 може да се върти около оста BG на кръста и в същото време, заедно с кръста, да се върти около ос AV, като по този начин позволява предаването на въртенето от един вал на друг с променящ се ъгъл между тях.

Фигура 2. Схема на твърдо универсално съединение с неравномерна скорост

Ако вал 7 се завърти около оста си под ъгъл α, то вал 2 ще се завърти под ъгъл β за същия период. Връзката между ъглите на завъртане на валовете 7 и 2 се определя от израза tanα = tanβ * cosγ, където γ е ъгълът, под който са разположени осите на валовете. Този израз показва, че ъгълът β понякога е по-малък, равен или по-голям от ъгъла α. Равенството на тези ъгли настъпва на всеки 90° от завъртането на вала 7. Следователно при равномерно въртене на вал 1 ъгловата скорост на вал 2 е неравномерна и се изменя по синусоидален закон. Неравномерността на въртенето на вал 2 става по-значителна с увеличаване на ъгъла γ между осите на валовете.

Ако неравномерното въртене на вала 2 се предаде на валовете на агрегатите, при предаването ще възникнат допълнителни пулсиращи натоварвания, които се увеличават с ъгъла γ. За да се предотврати предаването на неравномерното въртене на вала 2 на валовете на агрегатите, в задвижването с универсален шарнир се използват два универсални шарнира. Те се монтират така, че ъглите γ1 и γ2 да са равни; вилките на универсалните шарнири, закрепени върху неравномерно въртящия се вал 4, трябва да са разположени в една и съща равнина.

Конструкцията на основните части на задвижванията с универсални шарнири е показана на фигура 3. Универсалният шарнир с неравномерна скорост се състои от две яки (1), свързани с кръст (3). Едното от съединенията понякога има фланец, а другото е заварено към тръбата на задвижващия вал или има шлицов край (6) (или втулка) за свързване към задвижващия вал. Кръстосаните плунжери се монтират в ушите на двете яки върху иглени лагери (7). Всеки лагер е поставен в калъф (2) и се държи в окото на ярема с капачка, която е прикрепена към ярема с два болта, застопорени с табиети на шайбата. В някои случаи лагерите се закрепват в яките с пристягащи пръстени. За да се задържи смазката в лагера и да се предпази от вода и замърсяване, има гумено самозатягащо се уплътнение. Вътрешната кухина на кръста се запълва с грес през смазочен фитинг, който достига до лагерите. Кръстът обикновено има предпазен клапан, който предпазва уплътнението от повреда поради налягането на смазката, която се изпомпва в кръста. Шпонковото съединение (6) се смазва с помощта на грес фитинга (5).

Фигура 3. Детайли на твърдо универсално съединение с неравномерна скорост

Максималният ъгъл между осите на валовете, свързани с твърди универсални шарнири с неравномерна скорост, обикновено не надвишава 20°, тъй като ефективността значително намалява при по-големи ъгли. Ако ъгълът между осите на валовете варира в рамките на 0...2%, триъгълниците на кръста се деформират от иглените лагери, което води до бърза повреда на универсалната връзка.

В трансмисиите на високоскоростните гъсенични превозни средства често се използват универсални шарнири със зъбни съединения, които позволяват предаването на въртящ момент между валове с оси, пресичащи се под ъгъл до 1,5...2°.

Задвижващите валове обикновено се изработват от тръби, като се използват специални стоманени безшевни или заварени тръби. Към тръбите се заваряват яките на универсалните шарнири, шлицовите втулки или накрайниците. За да се намалят напречните натоварвания, действащи върху задвижващия вал, динамичното балансиране се извършва при сглобени универсални шарнири. Дисбалансът се коригира чрез заваряване на балансиращи плочи към задвижващия вал или понякога чрез монтиране на балансиращи плочи под капачките на лагерите на универсалните шарнири. Относителното положение на частите на шлицовото съединение след сглобяването и балансирането на задвижването на универсалния шарнир в завода обикновено се отбелязва със специални етикети.

Компенсаторното съединение на задвижването на универсалния шарнир обикновено е под формата на шлицово съединение, което позволява аксиално движение на частите на задвижването на универсалния шарнир. Тя се състои от шлицовиден накрайник, който се поставя в шлицовата втулка на задвижването на универсалния шарнир. Смазката се въвежда в шлицовото съединение чрез смазочен фитинг или се нанася по време на монтажа и се сменя след продължителна експлоатация на превозното средство. Обикновено се монтират уплътнение и капак, за да се предотврати изтичане на смазка и замърсяване.

При дълги задвижващи валове обикновено се използват междинни опори при задвижвания с универсални шарнири. Междинната опора обикновено се състои от конзола, закрепена с болтове към напречния елемент на рамата на автомобила, в която е монтиран сачмен лагер в гумен еластичен пръстен. Лагерът е уплътнен от двете страни с капачки и има смазочно устройство. Еластичният гумен пръстен помага да се компенсират неточностите при монтажа и несъосността на лагера, които могат да възникнат поради деформации на рамата.

Универсалният шарнир с иглени лагери (фигура 4а) се състои от съединители, кръст, иглени лагери и уплътнения. Чашките с иглени лагери се монтират върху триъгълниците на кръста и се уплътняват с уплътнения. Чашките се закрепват в хомовете със скрепителни пръстени или капачки, закрепени с винтове. Универсалните шарнири се смазват чрез грес-фитинги през вътрешни отвори в кръста. Използва се предпазен клапан за премахване на излишното налягане на маслото в шарнира. По време на равномерното въртене на задвижващия хомот, задвижваният хомот се върти неравномерно: той напредва и изостава от задвижващия хомот два пъти на оборот. За да се елиминира неравномерното въртене и да се намалят инерционните натоварвания, се използват два универсални шарнира.

В задвижването на предните задвижващи колела са монтирани универсални шарнири с постоянна скорост. Задвижването с постоянни скоростни шарнири на автомобилите ГАЗ-66 и ЗИЛ-131 се състои от шарнири 2, 5 (фигура 4б), четири топки 7 и централна топка 8. Задвижващата шарнирна връзка 2 е неразделна част от вътрешния вал на моста, докато задвижващата шарнирна връзка е изкована заедно с външния вал на моста, в края на който е закрепена главината на колелото. Задвижващият момент от ходовата част 2 към ходовата част 5 се предава чрез топките 7, които се движат по кръгли канали в ходовете. Централната сачма 8 служи за центриране на хомовете и се държи на място чрез шпилки 3, 4. Честотата на въртене на хомовете 2 и 5 е една и съща поради симетрията на механизма спрямо хомовете. Промяната на дължината на вала се осигурява от свободните шлицови връзки на яките с вала.

Фигура 4. Универсални шарнири: а - универсален шарнир: 1 - капачка; 2 - чашка; 3 - иглен лагер; 4 - уплътнение; 5, 9 - хомот; 6 - предпазен клапан; 7 - кръст; 8 - смазка; 10 - винт; б - универсален шарнир с постоянна скорост: 1 - вътрешен ос; 2 - задвижващ хомот; 3, 4 - шпилки; 5 - задвижван хомот; 6 - външен ос; 7 - сачми; 8 - централна сачма

2. Неизправности в задвижването на универсалния шарнир

Неизправностите в задвижването на универсалните шарнири обикновено се проявяват като резки удари в универсалните шарнири, които се появяват по време на движение на автомобила, особено при превключване между предавките и внезапно увеличаване на скоростта на коляновия вал на двигателя (например при преминаване от спиране към ускоряване). Признак за неизправност на универсалния шарнир може да бъде нагряването му до висока температура (над 100°C). Това се случва поради значителното износване на втулките и куплунзите на универсалната шарнирна връзка, иглените лагери, кръстовищата и шлицовите връзки, което води до разминаване на универсалната шарнирна връзка и значителни ударни осови натоварвания върху иглените лагери. Повредите на корковите уплътнения на кръста на универсалния шарнир водят до бързо износване на цапфата и нейния лагер.

По време на техническото обслужване задвижването на кардана се проверява чрез рязко завъртане на задвижващия вал с ръка в двете посоки. Степента на свободно въртене на вала определя износването на универсалните шарнири и шлицовите връзки. На всеки 8-10 хил. км се проверява състоянието на болтовите връзки на фланците на задвижващия вал на скоростната кутия и задвижващия вал на главното предаване с фланците на крайните универсални шарнири и закрепването на междинната опора на задвижващия вал. Проверява се също така състоянието на гумените ботуши на шлицовите връзки и на корковите уплътнения на кръстосаните универсални шарнири. Всички закрепващи болтове трябва да бъдат напълно затегнати (момент на затягане 8-10 kgf-m).

Игловите лагери на универсалните шарнири се смазват с течно масло, използвано за трансмисиите; шлицовите съединения в повечето превозни средства се смазват с грес (US-1, US-2, 1-13 и др.); използването на грес за смазване на игловите лагери е строго забранено. В някои превозни средства шлицовите връзки се смазват с трансмисионно масло. Междинният опорен лагер, монтиран в гумена втулка, на практика не се нуждае от смазване, тъй като е смазан по време на монтажа в завода. При превозното средство ZIL-130 опорният лагер се смазва с грес през напорен фитинг по време на редовната поддръжка (на всеки 1100-1700 км).

Фигура 5. Задвижване на универсалния шарнир: 1 - фланец за закрепване на задвижващия вал; 2 - кръст на универсалния шарнир; 3 - ярем на универсалния шарнир; 4 - плъзгащ се ярем; 5 - тръба на задвижващия вал; 6 - иглен ролкови лагер със затворен край

Задвижването с универсален шарнир се състои от два универсални шарнира с иглени лагери, свързани с кух вал, и плъзгащ се ярем с еволвентни шлици. За да се осигури надеждна защита от замърсяване и да се осигури добро смазване на шлицовото съединение, плъзгащият се ярем (6), свързан с вторичния вал (2) на скоростната кутия, е поставен в удължител (1), прикрепен към корпуса на скоростната кутия. Освен това това разположение на шлицовото съединение (извън зоната между шарнирите) значително увеличава твърдостта на универсалното шарнирно задвижване и намалява вероятността от вибрации на вала при износване на плъзгащото се шлицово съединение.

Задвижващият вал е изработен от тънкостенна електрозаварена тръба (8), в която са вградени два еднакви съединителя (9), монтирани с преса във всеки край и след това заварени чрез електродъгово заваряване. Корпусите на иглените лагери (18) на кръста (25) се монтират с преса в отворите на яките (9) и се закрепват с пружинни фиксиращи пръстени (20). Всеки универсален шарнирен лагер съдържа 22 игли (21). Върху стърчащите шарнири на кръста се монтират с преса щамповани капачки (24), в които се поставят коркови пръстени (23). Лагерите се смазват с помощта на ъглов мазилен фитинг (17), завит в резбова дупка в центъра на кръста, свързан с проходни канали в шарнирите на кръста. От противоположната страна на кръста на универсалния шарнир в центъра му е разположен предпазен клапан (16), предназначен да изпуска излишната грес при пълненето на кръста и лагерите и да предотвратява натрупването на налягане в кръста по време на работа (клапанът се задейства при налягане от около 3,5 kg/cm²). Необходимостта от включването на предпазен клапан се дължи на факта, че прекомерното повишаване на налягането вътре в кръста може да доведе до повреда (екструзия) на корковите уплътнения.

Фигура 6. Сглобяване на задвижващия вал: 1 - удължител на скоростната кутия; 2 - вторичен вал на скоростната кутия; 3 и 5 - дефлектори за мръсотия; 4 - гумени уплътнения; 6 - плъзгащо се яремно съединение; 7 - балансираща плоча; 8 - тръба на задвижващия вал; 9 - яремно съединение; 10 - фланцово яремно съединение; 11 - болт; 12 - фланец на задвижващия механизъм на задния мост; 13 - пружинна шайба; 14 - гайка; 15 - заден мост; 16 - предпазен клапан; 17 - ъглова гарнитура за смазване; 18 - иглен лагер; 19 - ухо на ярема; 20 - пружинен задържащ пръстен; 21 - игла; 22 - шайба с тороидален край; 23 - корков пръстен; 24 - щампована капачка; 25 - кръст

Задвижващият вал, сглобен с двата универсални шарнира, е внимателно динамично балансиран в двата края чрез заваряване на балансиращи пластини (7) към тръбата. Поради това при разглобяването на вала всички негови части трябва да бъдат внимателно маркирани, за да могат да бъдат сглобени отново в първоначалните им позиции. При неспазване на това указание се нарушава балансът на вала, което води до вибрации, които могат да повредят трансмисията и каросерията на автомобила. Ако отделни части се износят, особено ако тръбата се огъне вследствие на удар и стане невъзможно динамичното балансиране на вала след сглобяването му, целият вал трябва да се замени.

Възможни неизправности на задвижващия вал, причини за тях и решения

Причина за неизправността Решение
Вибрации на задвижващия вал
1. Огъване на вала поради препятствие 1. Изправете и динамично балансирайте сглобения вал или сменете сглобения вал
2. Износване на лагерите и кръста 2. Сменете лагерите и кръстовете и динамично балансирайте сглобения вал.
3. Износване на удължителните втулки и плъзгащия се хомот 3. Заменете удължителя и плъзгащия се ярем и динамично балансирайте сглобения вал.
Чукане при стартиране и потегляне
1. Износване на шлицовете на плъзгащите се яки или на вала на вторичната скоростна кутия 1. Заменете износените части. При подмяна на плъзгащия се хомот динамично балансирайте сглобения вал.
2. Разхлабете болтовете, които закрепват яката на фланеца към фланеца на задвижващия механизъм на задния мост. 2. Затегнете болтовете
Изхвърляне на масло от уплътненията на универсалните шарнири
Износване на коркови пръстени в уплътнения на универсални шарнири Заменете корковите пръстени, като запазвате относителното положение на всички части на задвижващия вал по време на повторното сглобяване. Ако има износване на кръстачките и лагерите, сменете лагерите и кръстачките и динамично балансирайте сглобения вал.

3. Балансиране на задвижващия вал

След ремонта и сглобяването на задвижващия вал той се балансира динамично на машина. Една конструкция на балансираща машина е показана на фигура 7. Машината се състои от плоча (18), рамка на махало (8), монтирана на четири вертикални еластични пръта (3), осигуряващи колебанието му в хоризонтална равнина. Върху надлъжните тръби на рамката на махалото (8) са монтирани конзола и предна стойка (9), закрепени върху конзола (4). Задната стойка (6) е разположена върху подвижна траверса (5), която позволява динамично балансиране на задвижващи валове с различна дължина. Шпинделите на главината са монтирани на прецизни сачмени лагери. Шпинделът на предния челник (9) се задвижва от електродвигател, монтиран в основата на машината, чрез задвижване с клиновиден ремък и междинен вал, на който е монтиран крайник (10) (градуиран диск). Освен това върху плочата на машината (18) са монтирани две стойки (15) с прибиращи се фиксиращи щифтове (17), които осигуряват фиксирането на предния и задния край на рамката на махалото в зависимост от балансирането на предния или задния край на задвижващия вал.

Фигура 7. Машина за динамично балансиране на задвижващи валове

1 - скоба; 2 - демпфери; 3 - еластичен прът; 4 - скоба; 5 - подвижна траверса; 6 - задна стойка; 7 - напречна греда; 8 - рамка на махалото; 9 - предна задвижваща стойка; 10 - диск; 11 - миливолтметър; 12 - вал на комутатора-изправител; 13 - магнитоелектрически сензор; 14 - фиксирана стойка; 15 - стойка на фиксатора; 16 - опора; 17 - фиксатор; 18 - опорна плоча

Неподвижните стойки (14) са монтирани в задната част на плочата на машината и върху тях са монтирани магнитоелектрически сензори (13), чиито пръти са свързани с краищата на рамката на махалото. За да се предотвратят резонансните вибрации на рамката, под конзолите (4) се монтират демпфери (2), напълнени с масло.

По време на динамичното балансиране комплектът на задвижващия вал с плъзгащата се яка се монтира и закрепва на машината. Единият край на задвижващия вал е свързан с фланцово яке към фланеца на предната задвижваща главина, а другият край - с опорната шийка на плъзгащото се яко към шлицовата втулка на задната главина. След това се проверява лекотата на въртене на задвижващия вал и единият край на рамката на махалото на машината се фиксира с помощта на фиксатора. След стартиране на машината крайникът на токоизправителя се завърта по посока, обратна на часовниковата стрелка, като иглата на миливолтметъра достига максималното си показание. Показанието на миливолтметъра съответства на големината на дисбаланса. Скалата на миливолтметъра е градуирана в грам-сантиметри или грамове противотежест. Продължавайки да въртите изправителния крайник обратно на часовниковата стрелка, показанието на миливолтметъра се свежда до нула и машината се спира. Въз основа на показанията на изправителния крайник се определя ъгловото преместване (ъгълът на преместване на дисбаланса) и чрез ръчно завъртане на задвижващия вал тази стойност се задава на междинния крайник на вала. Мястото на заваряване на балансиращата плоча ще бъде в горната част на задвижващия вал, а претеглената част - в долната част в равнината на корекция. След това балансиращата пластина се закрепва и завързва с тънка тел на разстояние 10 mm от заваръчния шев, машината се пуска и се проверява балансът на края на задвижващия вал с пластината. Дисбалансът не трябва да е по-голям от 70 g cm. След това, като се отпусне единият край и се закрепи другият край на рамката на махалото с фиксиращата стойка, се извършва динамично балансиране на другия край на задвижващия вал в съответствие с технологичната последователност, описана по-горе.

Задвижващите валове имат някои балансиращи функции. При повечето части основата за динамично балансиране са опорните шийки (например ротори на електродвигатели, турбини, шпиндели, колянови валове и т.н.), но при задвижващите валове това са фланците. По време на сглобяването неизбежно се появяват пропуски в различните връзки, които водят до дисбаланс. Ако по време на балансирането не може да се постигне минимален дисбаланс, валът се отхвърля. Точността на балансирането се влияе от следните фактори:

  • Пропуск във връзката между лентата за приземяване на фланеца на задвижващия вал и вътрешния отвор на притискащия фланец на лявата и дясната опорни главини;
  • Радиално и крайно биене на базовите повърхности на фланеца;
  • Пропуски в шарнирните и шлицовите връзки. Наличието на грес в кухината на шлицовата връзка може да доведе до "плаващ" дисбаланс. Ако това пречи да се постигне необходимата точност на балансиране, задвижващият вал се балансира без грес.

Някои дисбаланси могат да бъдат напълно непоправими. Ако се наблюдава повишено триене в универсалните шарнири на задвижващия вал, взаимното влияние на равнините за корекция се увеличава. Това води до намаляване на ефективността и точността на балансирането.

В съответствие с OST 37.001.053-74 са установени следните норми за дисбаланс: задвижващите валове с две съединения (с две опори) се балансират динамично, а с три (с три опори) - сглобени с междинната опора; фланците (яките) на задвижващите валове и съединенията с тегло над 5 kg се балансират статично преди сглобяването на вала или съединението; нормите за остатъчен дисбаланс за задвижващите валове във всеки край или в междинната опора на задвижващите валове с три съединения се оценяват чрез специфичен дисбаланс;

Максимално допустимата норма за специфичен остатъчен дисбаланс във всеки край на вала или в междинната опора, както и за триставни задвижващи валове в каквото и да е положение върху балансиращия стенд, не трябва да надвишава: за трансмисии на леки автомобили и камиони с малък товар (до 1 t) и много малки автобуси - 6 g-cm/kg, за останалите - 10 g-cm/kg. Максимално допустимата норма за остатъчен дисбаланс на задвижващия вал или триставния задвижващ вал трябва да се осигури на балансиращия стенд при честота на въртене, съответстваща на честотите им в трансмисията при максималната скорост на превозното средство.

За задвижващи валове и триставни задвижващи валове на товарни автомобили с товароносимост 4 t и повече, малки и големи автобуси се разрешава намаляване на честотата на въртене на балансиращия стенд до 70% от честотата на въртене на предавателните валове при максимална скорост на превозното средство. Съгласно OST 37.001.053-74 честотата на въртене на балансиращите задвижващи валове трябва да бъде равна на:

nb = (0.7 ... 1.0) nr,

където nb - честота на въртене на балансиращия механизъм (трябва да съответства на основните технически данни на стенда, n=3000 min-1; nr - максимална работна честота на въртене, min-1.

На практика, поради разстоянието между съединенията и шлицовите връзки, задвижващият вал не може да бъде балансиран при препоръчаната честота на въртене. В този случай се избира друга честота на въртене, при която той се балансира.

4. Съвременни балансиращи машини за задвижващи валове

Фигура 8. Балансираща машина за задвижващи валове с дължина до 2 метра и тегло до 500 кг

Моделът има 2 стойки и позволява балансиране в 2 равнини на корекция.

Балансираща машина за задвижващи валове с дължина до 4200 мм и тегло до 400 кг

Фигура 9. Балансираща машина за задвижващи валове с дължина до 4200 mm и тегло до 400 kg

Моделът има 4 стойки и позволява балансиране в 4 равнини на корекция едновременно.

Фигура 10. Хоризонтална машина за балансиране на твърди лагери за динамично балансиране на задвижващи валове

1 - Балансиращ елемент (задвижващ вал); 2 - Основа на машината; 3 - Опори на машината; 4 - Задвижване на машината; Конструктивните елементи на опорите на машината са показани на фигура 9.

Фигура 11. Опорни елементи на машината за динамично балансиране на задвижващи валове

1 - Лява нерегулируема опора; 2 - Междинна регулируема опора (2 бр.); 3 - Дясна нерегулируема неподвижна опора; 4 - Дръжка за заключване на рамката на опората; 5 - Подвижна платформа на опората; 6 - Гайка за вертикално регулиране на опората; 7 - Дръжки за заключване на вертикалното положение; 8 - Скоба за притискане на опората; 9 - Подвижна скоба за междинния лагер; 10 - Дръжка за заключване на скобата; 11 - Заключване на скобата за притискане; 12 - Задвижващ (водещ) шпиндел за монтаж на елемента; 13 - Задвижващ шпиндел

5. Подготовка за балансиране на задвижващия вал

По-долу ще разгледаме настройката на опорите на машината и монтирането на балансиращия елемент (задвижващ вал с четири опори) върху опорите на машината.

Фигура 12. Монтиране на преходни фланци върху шпинделите на балансиращата машина

Фигура 13. Монтаж на задвижващия вал върху опорите на балансиращата машина

Фигура 14. Хоризонтално нивелиране на задвижващия вал върху опорите на балансиращата машина с помощта на балонния нивелир

Фигура 15. Закрепване на междинните опори на балансиращата машина за предотвратяване на вертикалното изместване на задвижващия вал

Завъртете изделието ръчно за един пълен оборот. Уверете се, че той се върти свободно и не се заклещва в опорите. След това механичната част на машината е настроена и монтажът на елемента е завършен.

6. Процедура за балансиране на задвижващия вал

Процесът на балансиране на задвижващия вал на балансираща машина ще бъде разгледан, като за пример ще бъде използвана измервателната система Balanset-4. Balanset-4 е преносим комплект за балансиране, предназначен за балансиране в една, две, три и четири равнини на корекция на ротори, въртящи се в собствени лагери или монтирани на балансираща машина. Устройството включва до четири вибрационни сензора, сензор за фазов ъгъл, четириканален измервателен блок и преносим компютър.

Целият процес на балансиране, включително измерването, обработката и показването на информация за големината и местоположението на коригиращите тежести, се извършва автоматично и не изисква от потребителя да има допълнителни умения и познания извън предоставените инструкции. Резултатите от всички операции по балансиране се записват в архива за балансиране и при необходимост могат да бъдат отпечатани като отчети. В допълнение към балансирането Balanset-4 може да се използва и като обикновен вибротахометър, като позволява измерване по четири канала на средноквадратичната стойност (RMS) на общите вибрации, RMS на ротационната компонента на вибрациите и контрол на честотата на въртене на ротора.

Освен това устройството позволява да се показват графики на функцията на времето и спектъра на вибрациите по скорост на вибрациите, които могат да бъдат полезни за оценка на техническото състояние на балансираната машина.

Фигура 16. Външен изглед на устройството Balanset-4 за използване като измервателна и изчислителна система на машината за балансиране на задвижващия вал

Фигура 17. Пример за използване на устройството Balanset-4 като измервателна и изчислителна система на машината за балансиране на задвижващия вал

Фигура 18. Потребителски интерфейс на устройството Balanset-4

Устройството Balanset-4 може да бъде оборудвано с два вида сензори - вибрационни акселерометри за измерване на вибрации (вибрационно ускорение) и сензори за сила. Вибрационните сензори се използват за работа с машини за балансиране от пострезонансен тип, докато сензорите за сила се използват за машини от предрезонансен тип.

Фигура 19. Монтиране на сензорите за вибрации Balanset-4 върху опорите на балансиращата машина

Посоката на оста на чувствителност на сензорите трябва да съвпада с посоката на вибрационното преместване на опората, в този случай - хоризонтална. За допълнителна информация относно монтажа на сензорите вижте УРАВНОВЕСЯВАНЕ НА РОТОРИТЕ В РАБОТНИ УСЛОВИЯ. Монтирането на датчиците за сила зависи от конструктивните особености на машината.

  1. Монтирайте сензорите за вибрации 1, 2, 3 и 4 върху опорите на балансиращата машина.
  2. Свържете сензорите за вибрации към съединителите X1, X2, X3, X4.
  3. Монтирайте сензора за фазов ъгъл (лазерен тахометър) 5 така, че номиналната междина между радиалната (или крайната) повърхност на балансирания ротор и корпуса на сензора да е в диапазона от 10 до 300 mm.
  4. Залепете върху повърхността на ротора знак от светлоотразителна лента с ширина най-малко 10-15 mm.
  5. Свържете сензора за фазов ъгъл към съединителя X5.
  6. Свържете измервателния модул към USB порта на компютъра.
  7. Когато използвате мрежово захранване, свържете компютъра към захранващия блок.
  8. Свържете захранващия блок към мрежа с напрежение 220 V, 50 Hz.
  9. Включете компютъра и изберете програмата "BalCom-4".
  10. Натиснете бутона "F12-четири равнини" (или функционалния клавиш F12 на клавиатурата на компютъра), за да изберете режим за едновременно измерване на вибрации в четири равнини с помощта на вибрационни сензори 1, 2, 3 и 4, свързани съответно към входовете X1, X2, X3 и X4 на измервателния блок.
  11. На дисплея на компютъра се появява мнемонична диаграма, илюстрираща процеса на измерване на вибрациите едновременно в четири измервателни канала (или процеса на балансиране в четири равнини), както е показано на фигура 16.

Преди да извършите балансиране, се препоръчва да направите измервания в режим на виброметър (бутон F5).

Фигура 20. Измервания в режим на виброметър

Ако общата големина на вибрациите V1s (V2s) приблизително съвпада с големината на ротационния компонент V1o (V2o), може да се приеме, че основният принос за вибрациите на механизма се дължи на дисбаланса на ротора. Ако общата големина на вибрациите V1s (V2s) значително превишава ротационната компонента V1o (V2o), се препоръчва да се направи проверка на механизма - да се провери състоянието на лагерите, да се осигури сигурно монтиране върху фундамента, да се провери дали роторът не се допира до неподвижни части по време на въртене, да се отчете влиянието на вибрациите от други механизми и т.н.

Тук може да бъде полезно изучаването на графиките на функцията на времето и спектрите на вибрациите, получени в режим "Графики-спектрален анализ".

Софтуер за преносим балансьор и анализатор на вибрации Balanset-1A. Графики на вибрационния спектър.

Фигура 21. Графики на функцията на времето и спектъра на вибрациите

Графиката показва при кои честоти нивата на вибрациите са най-високи. Ако тези честоти се различават от честотата на въртене на ротора на балансирания механизъм, е необходимо да се идентифицират източниците на тези вибрационни компоненти и да се вземат мерки за отстраняването им преди балансирането.

Важно е също така да се обърне внимание на стабилността на показанията в режим на виброметър - амплитудата и фазата на вибрациите не трябва да се променят с повече от 10-15% по време на измерването. В противен случай механизмът може да работи в близост до резонансна област. В този случай трябва да се регулира скоростта на ротора.

При извършване на балансиране на четири равнини в режим "Първичен" са необходими пет калибрирания и поне едно проверяване на балансираната машина. Измерването на вибрациите по време на първия пробег на машината без пробна тежест се извършва в работното пространство "Четирипланово балансиране". Следващите пробези се извършват с пробно тегло, последователно монтирано на задвижващия вал във всяка равнина на корекция (в областта на всяка опора на балансиращата машина).

Преди всяко следващо пускане трябва да се предприемат следните стъпки:

  • Спрете въртенето на ротора на балансираната машина.
  • Отстранете предварително монтираната пробна тежест.
  • Монтирайте пробното тегло в следващата равнина.

Фигура 23. Работно пространство за балансиране на четири равнини

След приключване на всяко измерване резултатите за честотата на въртене на ротора (Nob), както и ефективните стойности (Vo1, Vo2, Vo3, Vo4) и фазите (F1, F2, F3, F4) на вибрациите при честотата на въртене на балансирания ротор се записват в съответните полета в прозореца на програмата. След петото пускане (тегло в равнина 4) се появява работното пространство "Балансиращи тежести" (вж. фигура 24), в което се показват изчислените стойности на масите (M1, M2, M3, M4) и ъглите на монтаж (f1, f2, f3, f4) на коригиращите тежести, които трябва да се монтират на ротора в четири равнини, за да се компенсира дисбалансът му.

Фигура 24. Работно пространство с изчислените параметри на коригиращите тежести в четири равнини

Внимание!: След приключване на процеса на измерване по време на петия пробег на балансираната машина е необходимо да се спре въртенето на ротора и да се отстрани предварително монтираната пробна тежест. Едва след това може да се пристъпи към инсталиране (или премахване) на коригиращите тежести на ротора.

Ъгловата позиция за добавяне (или премахване) на коригиращото тегло върху ротора в полярната координатна система се измерва от мястото на инсталиране на пробното тегло. Посоката на измерване на ъгъла съвпада с посоката на въртене на ротора. В случай на балансиране чрез лопатки, лопатката на балансирания ротор, която условно се счита за първа лопатка, съвпада с местоположението на инсталиране на пробната тежест. Посоката на номериране на лопатките, показана на компютърния дисплей, следва посоката на въртене на ротора.

В тази версия на програмата по подразбиране се приема, че коригиращото тегло ще бъде добавено към ротора. Това е обозначено със знака, поставен в полето "Добавяне". Ако е необходимо коригиране на дисбаланса чрез отстраняване на тежестта (напр. чрез пробиване), задайте знака в полето "Remove" (Отстраняване) с помощта на мишката, след което ъгловото положение на коригиращата тежест автоматично ще се промени на 180 градуса.

След като инсталирате коригиращите тежести върху балансирания ротор, натиснете бутона "Exit - F10" (или функционалния клавиш F10 на клавиатурата на компютъра), за да се върнете в предишното работно пространство "Четирипланово балансиране" и да проверите ефективността на операцията по балансиране. След приключване на проверовъчната операция се отчитат резултатите от честотата на въртене на ротора (Nob) и ефективните стойности (Vo1, Vo2, Vo3, Vo4) и фази (F1, F2, F3, F4) на вибрациите при честотата на въртене на балансирания ротор. Едновременно с това върху работното пространство "Четирипланово балансиране" се появява работното пространство "Балансиращи тежести" (вж. Фигура 21), в което се показват изчислените параметри на допълнителните коригиращи тежести, които трябва да се монтират (или демонтират) на ротора, за да се компенсира остатъчният му дисбаланс. Освен това това работно пространство показва стойностите на остатъчния дисбаланс, постигнат след балансирането. Ако стойностите на остатъчните вибрации и/или остатъчния дисбаланс на балансирания ротор отговарят на изискванията за допустими отклонения, посочени в техническата документация, процесът на балансиране може да бъде завършен. В противен случай процесът на балансиране може да продължи. Този метод позволява да се коригират възможните грешки чрез последователни приближения, които могат да възникнат при монтирането (демонтирането) на коригиращата тежест върху балансирания ротор.

Ако процесът на балансиране продължи, на балансирания ротор трябва да се монтират (или демонтират) допълнителни коригиращи тежести в съответствие с параметрите, посочени в работното пространство "Балансиращи тежести".

Бутонът "Коефициенти - F8" (или функционалният клавиш F8 на клавиатурата на компютъра) се използва за преглед и записване в паметта на компютъра на коефициентите на балансиране на ротора (коефициенти на динамично влияние), изчислени от резултатите от петте калибрирания.

7. Препоръчителни класове на точност на балансиране за твърди ротори

Таблица 2. Препоръчителни класове на точност на балансиране за твърди ротори.

Фиг. 7.34. Прозорец за изчисляване на допустимото отклонение при балансиране

Препоръчителни класове на точност на балансиране за твърди ротори

Видове машини (ротори) Клас на точност на балансиране Стойност eper Ω mm/s
Задвижващи колянови валове (конструктивно небалансирани) за големи нискооборотни корабни дизелови двигатели (скорост на буталото по-малка от 9 m/s) G 4000 4000
Задвижващи колянови валове (структурно балансирани) за големи нискооборотни корабни дизелови двигатели (скорост на буталото по-малка от 9 m/s) G 1600 1600
Задвижване на колянови валове (конструктивно небалансирани) върху виброизолатори G 630 630
Задвижване на колянови валове (конструктивно небалансирани) върху твърди опори G 250 250
Бутални двигатели, сглобени за пътнически автомобили, камиони и локомотиви G 100 100
Части за автомобили: колела, джанти, колесници, трансмисии
Задвижващи колянови валове (структурно балансирани) върху виброизолатори G 40 40
Селскостопански машини G 16 16
Задвижване на колянови валове (балансирани) върху твърди опори
Дробилки
Задвижващи валове (карданни валове, винтови валове)
Газови турбини за самолети G 6.3 6.3
Центрофуги (сепаратори, утаители)
Електрически двигатели и генератори (с височина на вала най-малко 80 mm) с максимална номинална скорост на въртене до 950 min-1
Електрически двигатели с височина на вала по-малка от 80 mm
Вентилатори
Зъбни задвижвания
Машини с общо предназначение
Машини за рязане на метал
Машини за производство на хартия
Помпи
Турбокомпресори
Водни турбини
Компресори
Компютърно управлявани задвижвания G 2.5 2.5
Електрически двигатели и генератори (с височина на вала най-малко 80 mm) с максимална номинална скорост на въртене над 950 min-1
Газови и парни турбини
Задвижвания на машини за рязане на метал
Текстилни машини
Задвижвания на аудио и видео оборудване G 1 1
Задвижвания на шлифовъчни машини
Шпиндели и задвижвания на високопрецизно оборудване G 0.4 0.4

 

Категории: Пример:роториРешенияСъдържание
Тагове:

0 Коментари

Вашият коментар

Заместител на аватар
bg_BGBulgarian
bg_BGBulgarian en_USEnglish zh_CNChinese hrCroatian cs_CZCzech da_DKDanish nl_NLDutch etEstonian fiFinnish fr_FRFrench de_DEGerman elGreek hu_HUHungarian id_IDIndonesian it_ITItalian jaJapanese ko_KRKorean lvLatvian lt_LTLithuanian nb_NONorwegian pl_PLPolish pt_BRPortuguese (Brazil) pt_PTPortuguese (Portugal) ro_RORomanian ru_RURussian sk_SKSlovak sl_SISlovenian es_ESSpanish sv_SESwedish tr_TRTurkish ukUkrainian