1. Johdanto

(Miksi oli tarve kirjoittaa tämä teos?)

LLC "Kinematics" (Vibromera) -yhtiön valmistamien tasapainotuslaitteiden kulutusrakenteen analyysi paljastaa, että noin 301 TP3T:tä ostetaan käytettäväksi tasapainotuskoneiden ja/tai -telineiden kiinteinä mittaus- ja laskentajärjestelminä. Laitteidemme kuluttajaryhmät voidaan jakaa kahteen ryhmään.

Ensimmäiseen ryhmään kuuluvat yritykset, jotka ovat erikoistuneet tasapainotuskoneiden massatuotantoon ja myyvät niitä ulkopuolisille asiakkaille. Näissä yrityksissä työskentelee erittäin päteviä asiantuntijoita, joilla on syvällinen tietämys ja laaja kokemus erityyppisten tasapainotuskoneiden suunnittelusta, valmistuksesta ja käytöstä. Tämän kuluttajaryhmän kanssa käytävässä vuorovaikutuksessa esiin tulevat haasteet liittyvät useimmiten mittausjärjestelmiemme ja ohjelmistojemme mukauttamiseen olemassa oleviin tai vastikään kehitettyihin koneisiin ilman, että niiden rakenteelliseen toteutukseen liittyviä kysymyksiä käsitellään.

Toinen ryhmä koostuu kuluttajista, jotka kehittävät ja valmistavat koneita (jalustoja) omiin tarpeisiinsa. Tämä lähestymistapa selittyy useimmiten riippumattomien valmistajien halulla alentaa omia tuotantokustannuksiaan, jotka voivat joissakin tapauksissa laskea kaksi- tai kolminkertaisiksi tai jopa suuremmiksi. Tällä kuluttajaryhmällä ei useinkaan ole kunnollista kokemusta koneiden luomisesta, ja tyypillisesti se luottaa työssään terveen järjen, internetistä saatavien tietojen ja mahdollisten saatavilla olevien analogien käyttöön.

Vuorovaikutus niiden kanssa herättää monia kysymyksiä, jotka tasapainotuskoneiden mittausjärjestelmiä koskevien lisätietojen lisäksi kattavat monenlaisia kysymyksiä, jotka liittyvät koneiden rakenteelliseen toteutukseen, niiden asennustapoihin perustukseen, taajuusmuuttajien valintaan ja asianmukaisen tasapainotustarkkuuden saavuttamiseen jne.

Ottaen huomioon suuren kuluttajaryhmän osoittaman merkittävän kiinnostuksen tasapainotuskoneiden itsenäiseen valmistukseen liittyvissä kysymyksissä, LLC "Kinematics" (Vibromera) -yrityksen asiantuntijat ovat laatineet kokoelman kommentteineen ja suosituksineen useimmin kysyttyihin kysymyksiin.

2. Tasapainotuskonetyypit (jalustat) ja niiden rakennepiirteet

Tasapainotuskone on teknologinen laite, joka on suunniteltu poistamaan roottoreiden staattinen tai dynaaminen epätasapaino erilaisiin tarkoituksiin. Se sisältää mekanismin, joka kiihdyttää tasapainotetun roottorin tiettyyn pyörimistaajuuteen, sekä erikoistuneen mittaus- ja laskentajärjestelmän, joka määrittää roottorin epätasapainon kompensoimiseksi tarvittavien korjauspainojen massat ja sijoittelun.

Koneen mekaanisen osan rakenne koostuu tyypillisesti rungosta, johon on asennettu tukipylväät (laakerit). Näitä käytetään tasapainotetun tuotteen (roottorin) kiinnittämiseen, ja ne sisältävät roottorin pyörittämiseen tarkoitetun käyttölaitteen. Tasapainotuksen aikana, joka suoritetaan tuotteen pyöriessä, mittausjärjestelmän anturit (joiden tyyppi riippuu koneen suunnittelusta) rekisteröivät joko laakereiden värähtelyjä tai laakereihin kohdistuvia voimia.

Näin saatujen tietojen perusteella voidaan määrittää epätasapainon kompensoimiseksi tarvittavien korjaavien painojen massat ja asennuspaikat.

Tällä hetkellä on yleisimmin käytössä kahdenlaisia tasapainotuskoneiden (jalustojen) malleja:

• Pehmeät laakerikoneet (joustavat tuet);
• Kovat laakerikoneet (jäykillä tuilla).

2.1. Pehmeästi laakeroidut koneet ja jalustat

Soft Bearing -tasapainotuskoneiden (telineiden) perusominaisuus on, että niissä on suhteellisen joustavat tuet, jotka on valmistettu jousijousitettujen, jousitettujen vaunujen, litteiden tai sylinterimäisten jousitukien jne. pohjalta. Näiden tukien ominaistaajuus on vähintään 2-3 kertaa pienempi kuin niihin asennetun tasapainotetun roottorin pyörimistaajuus. Klassinen esimerkki joustavien Soft Bearing -tukien rakenteellisesta toteutuksesta on DB-50-mallin koneen tuki, jonka kuva on esitetty kuvassa 2.1.

Kuva 2.1. Tasapainotuskoneen malli DB-50.

Kuten kuvassa 2.1 on esitetty, liikkuva kehys (liukukelkka) 2 on kiinnitetty tukirakenteen kiinteisiin pylväisiin 1 liuskajousiin 3 perustuvalla ripustuksella. Tukeen asennetun roottorin epätasapainon aiheuttaman keskipakovoiman vaikutuksesta vaunu (liukukelkka) 2 voi suorittaa vaakasuuntaisia värähtelyjä suhteessa paikallaan olevaan pylvääseen 1, jotka mitataan värähtelyanturin avulla.

Tämän tuen rakenteellinen toteutus takaa sen, että vaunun ominaistaajuus on alhainen, noin 1-2 Hz. Tämä mahdollistaa roottorin tasapainottamisen laajalla alueella sen pyörimisfrekvensseistä alkaen 200 kierrosta minuutissa. Tämä ominaisuus sekä tällaisten tukien valmistuksen suhteellinen yksinkertaisuus tekevät tästä rakenteesta houkuttelevan monille kuluttajillemme, jotka valmistavat tasapainotuskoneita omiin tarpeisiinsa eri tarkoituksiin.

Kuva 2.2. Pehmeä laakerituki tasapainotuskoneelle, valmistaja "Polymer LTD", Makhachkala

Kuvassa 2.2 on valokuva pehmeälaakerista koostuvasta tasapainotuskoneesta, jonka tuet on valmistettu jousista. Kone on valmistettu Mahatškalan "Polymer LTD" -yrityksen omiin tarpeisiin. Kone on suunniteltu polymeerimateriaalien tuotannossa käytettyjen telojen tasapainottamiseen.

Kuva 2.3 on valokuva tasapainotuskoneesta, jossa on samanlainen nauhajousitus vaunua varten ja joka on tarkoitettu erikoistyökalujen tasapainottamiseen.

Kuvat 2.4.a ja 2.4.b. näyttää valokuvia kotitekoisesta Soft Bearing -koneesta, jolla tasapainotetaan vetoakseleita ja jonka tuet on myös valmistettu nauhajousien avulla.

Kuva 2.5 esittää valokuvan turboahtimien tasapainottamiseen suunnitellusta pehmeälaakerikoneesta, jonka vaunujen tuet on myös ripustettu nauhajousille. A. Shahgunyanin (Pietari) yksityiskäyttöön valmistettu kone on varustettu "Balanset 1" -mittausjärjestelmällä.

Valmistajan mukaan (ks. kuva 2.6) tällä koneella voidaan tasapainottaa turbiinit, joiden jäännösepätasapaino on enintään 0,2 g*mm.

Kuva 2.3. Pehmeä laakerikone työkalujen tasapainottamista varten, jossa on nauhajousilla varustettu tukijousitus.

Kuva 2.4.a. Pehmeä laakerikone vetoakselien tasapainottamiseen (kone koottuna).

Kuva 2.4.b. Pehmeä laakerikone vetoakselien tasapainottamiseen, kun vaunun tuet on ripustettu nauhajousiin. (Johtavan karan tuki jousiliuskajousituksella)

Kuva 2.5. A. Shahgunyanin (Pietari) valmistama pehmeä laakerointikone turboahtimien tasapainottamiseen nauhajousien varassa.

Kuva 2.6. Näyttökuva 'Balanset 1' -mittausjärjestelmästä, joka näyttää A. Shahgunyanin koneen turbiiniroottorin tasapainotuksen tulokset.

Edellä käsitellyn Soft Bearing -tasapainotuskonetukien klassisen version lisäksi myös muut rakenteelliset ratkaisut ovat yleistyneet.

Kuva 2.7 ja 2.8 valokuvia tasajousien varassa toimivien vetoakseleiden tasapainotuskoneista. Nämä koneet valmistettiin yksityisyrityksen "Dergacheva" ja LLC "Tatcardan" ("Kinetics-M") omiin tarpeisiin.

Tällaisilla tuilla varustettuja pehmeiden laakereiden tasapainotuskoneita valmistavat usein amatöörivalmistajat niiden suhteellisen yksinkertaisuuden ja valmistettavuuden vuoksi. Nämä prototyypit ovat yleensä joko "K. Schenckin" VBRF-sarjan koneita tai vastaavia kotimaisia tuotantokoneita.

Kuvissa 2.7 ja 2.8 esitetyt koneet on suunniteltu kaksi-, kolmi- ja nelitukisten vetoakselien tasapainottamiseen. Ne ovat rakenteeltaan samankaltaisia:

• hitsattu sängynrunko 1, joka perustuu kahteen I-palkkiin, jotka on liitetty toisiinsa poikkihaaroilla;
• paikallaan oleva (etummainen) karan tuki 2;
• liikkuva (taka)karan tuki 3;
• yksi tai kaksi siirrettävää (väli)tukea 4. Tukiin 2 ja 3 sijoitetaan karayksiköt 5 ja 6, jotka on tarkoitettu tasapainotetun vetoakselin 7 kiinnittämiseen koneeseen.

Kuva 2.7. Yksityisen yrityksen "Dergacheva" valmistama pehmeälaakerikone vetoakseleiden tasapainottamiseen, jossa on lattajousilla varustetut tuet.

Kuva 2.8. Pehmeälaakerikone vetoakseleiden tasapainottamiseen, valmistaja LLC "Tatcardan" ("Kinetics-M"), jossa on lattajousien varassa olevat tuet

Kaikkiin tukiin asennetaan tärinäanturit 8, joilla mitataan tukien poikittaisvärähtelyjä. Tukeen 2 asennettua etukaraa 5 pyörittää sähkömoottori hihnakäytön avulla.

Kuvat 2.9.a ja 2.9.b. näyttää valokuvia tasapainotuskoneen tuesta, joka perustuu litteisiin jousiin.

Kuva 2.9. Pehmeä laakeripainotuskoneen tuki, jossa on litteät jouset.

• a) Sivukuva;
• b) Etunäkymä

Koska harrastajavalmistajat käyttävät usein tällaisia tukia suunnitelmissaan, on hyödyllistä tarkastella niiden rakennepiirteitä yksityiskohtaisemmin. Kuten kuvassa 2.9.a esitetään, tämä tuki koostuu kolmesta pääkomponentista:

• Alempi tukilevy 1: Etummaisen karan tuen osalta levy on jäykästi kiinnitetty ohjaimiin; välitukien tai takimmaisten karan tukien osalta alempi levy on suunniteltu vaunuksi, joka voi liikkua rungon ohjaimia pitkin.
• Ylempi tukilevy 2, joihin tukilaitteet on asennettu (rullakannattimet 4, karat, välilaakerit jne.).
• Kaksi litteää jousta 3, alemman ja ylemmän laakerilevyn yhdistäminen.

Jotta estettäisiin tukien lisääntynyt tärinä käytön aikana, jota voi esiintyä tasapainotetun roottorin kiihdytyksen tai hidastuksen aikana, tuet voivat sisältää lukitusmekanismin (ks. kuva 2.9.b). Tämä mekanismi koostuu jäykästä kannattimesta 5, joka voidaan kytkeä yhteen tuen litteistä jousista, johon on liitetty eksentrinen lukko 6. Tämä lukitusmekanismi voidaan kytkeä yhteen tuen litteistä jousista. Kun lukko 6 ja kiinnike 5 ovat kytkettyinä, tuki lukittuu, jolloin kiihdytyksen ja hidastuksen aikana tapahtuvan tärinän lisääntymisen riski poistuu.

Kun koneenvalmistaja suunnittelee litteillä (levy-) jousilla varustettuja tukia, hänen on arvioitava niiden ominaistärinän taajuus, joka riippuu jousien jäykkyydestä ja tasapainotetun roottorin massasta. Tämän parametrin tunteminen antaa suunnittelijalle mahdollisuuden valita tietoisesti roottorin käyttötaajuusalue ja välttää tukien resonanssivärähtelyjen vaara tasapainotuksen aikana.

Jaksossa 3 käsitellään suosituksia tukien ja muiden tasapainotuskoneiden osien värähtelyjen ominaistaajuuksien laskemista ja kokeellista määrittämistä varten.

Kuten aiemmin todettiin, litteitä (levy)jousia käyttävän tukirakenteen yksinkertaisuus ja valmistettavuus houkuttelevat harrastajia kehittämään tasapainotuskoneita eri tarkoituksiin, kuten kampiakselien, autojen turboahtimien roottoreiden jne. tasapainottamiseen tarkoitettuja koneita.

Esimerkkinä kuvissa 2.10.a ja 2.10.b on esitetty yleiskuva turboahtimen roottorien tasapainottamiseen tarkoitetusta koneesta. Tämä kone on valmistettu ja sitä käytetään omiin tarpeisiin LLC "SuraTurbo" -yrityksessä Penzassa.

2.10.a. Turboahtimen roottorien tasapainotuskone (sivukuva)

2.10.b. Turboahtimen roottorien tasapainotuskone (näkymä etutuen puolelta)

Aiemmin käsiteltyjen Soft Bearing -tasapainotuskoneiden lisäksi luodaan toisinaan suhteellisen yksinkertaisia Soft Bearing -telineitä. Näillä jalustoilla voidaan tasapainottaa pyöriviä mekanismeja laadukkaasti eri tarkoituksia varten mahdollisimman pienin kustannuksin.

Seuraavassa tarkastellaan useita tällaisia jalustoja, jotka on rakennettu sylinterimäisten puristusjousien varaan asennetun tasaisen levyn (tai rungon) pohjalle. Nämä jouset valitaan yleensä siten, että tasapainotetun mekanismin omavärähtelytaajuus levyssä on 2–3 kertaa pienempi kuin mekanismin roottorin pyörimistaajuus tasapainotuksen aikana.

Kuva 2.11 kuvassa on valokuva P. Asharinin omaa tuotantoa varten valmistamasta hiomapyörien tasapainotustelineestä.

Kuva 2.11. Jalusta hiomapyörien tasapainottamista varten

Teline koostuu seuraavista pääkomponenteista:

• Lautanen 1, joka on asennettu neljän sylinterimäisen jousen varaan 2;
• Sähkömoottori 3, jonka roottori toimii myös karana, johon on asennettu kara 4, jota käytetään hiomalaikan asentamiseen ja kiinnittämiseen karaan.

Tämän jalustan keskeinen ominaisuus on sähkömoottorin roottorin pyörimiskulman pulssianturi 5, jota käytetään osana jalustan mittausjärjestelmää ("Balanset 2C") kulma-asennon määrittämiseen korjausmassan poistamiseksi hiomalaikasta.

Kuva 2.12 näyttää valokuvan tyhjiöpumppujen tasapainottamiseen käytetystä jalustasta. Tämä jalusta on kehitetty JSC "Measurement Plant" -yrityksen tilauksesta.

Kuva 2.12. Mittauslaitoksen JSC:n tasapainottavien tyhjiöpumppujen jalusta"

Tämän jalustan perustana käytetään myös Lautanen 1, sylinterimäisten jousien varaan asennettuna 2. Levylle 1 on asennettu tyhjiöpumppu 3, jossa on oma sähkökäyttö, jonka nopeus voi vaihdella laajasti 0-60 000 kierrosta minuutissa. Pumpun koteloon on asennettu tärinäanturit 4, joita käytetään tärinän mittaamiseen kahdessa eri korkeudella sijaitsevassa eri osassa.

Tärinänmittausprosessin synkronoimiseksi pumpun roottorin pyörimiskulman kanssa jalustassa käytetään laservaihekulma-anturia 5. Huolimatta tällaisten jalustojen näennäisen yksinkertaisesta ulkoisesta rakenteesta, se mahdollistaa pumpun juoksupyörän erittäin laadukkaan tasapainotuksen.

Esimerkiksi alikriittisillä pyörimistaajuuksilla pumpun roottorin jäännösepätasapaino täyttää tasapainolaatuluokalle G0.16 asetetut vaatimukset standardin ISO 1940-1-2007 "Tärinä. Jäykkien roottoreiden tasapainolaatua koskevat vaatimukset. Osa 1. Sallitun epätasapainon määritys" mukaisesti."

Pumpun kotelon jäännösvärähtely, joka saavutetaan tasapainotuksen aikana pyörimisnopeudella 8 000 kierrosta minuutissa, ei ylitä 0,01 mm/s.

Edellä kuvatun järjestelmän mukaisesti valmistetut tasapainotustelineet ovat tehokkaita myös muiden mekanismien, kuten puhaltimien, tasapainottamisessa. Esimerkkejä puhaltimien tasapainottamiseen suunnitelluista telineistä on esitetty kuvissa 2.13 ja 2.14.

Kuva 2.13. Tuulettimen juoksupyörien tasapainottamiseen tarkoitettu jalusta

Tällaisilla telineillä saavutetun puhaltimien tasapainotuksen laatu on melko korkea. "Atlant-project" LLC:n asiantuntijoiden mukaan heidän "Kinematics" LLC:n suositusten mukaisesti suunnittelemassa telineessä (katso kuva 2.14) puhaltimia tasapainotettaessa saavutettu jäännösvärähtelyn taso oli 0,8 mm/s. Tämä on yli kolme kertaa parempi kuin standardin ISO 31350-2007 "Tärinä. Teollisuuspuhaltimet. Tuotetun värähtelyn ja tasapainotuksen laadun vaatimukset" mukainen BV5-luokan puhaltimille asetettu toleranssi."

Kuva 2.14. Jalusta räjähdyssuojattujen laitteiden puhaltimien siipipyörien tasapainottamiseen, valmistaja "Atlant-project" LLC, Podolsk

Samankaltaiset tiedot JSC "Lissant Fan Factory" -yhtiöstä osoittavat, että kanavatuulettimien sarjatuotannossa käytetyt tällaiset jalustat varmistivat jatkuvasti, että jäännösvärähtely ei ylittänyt 0,1 mm/s.

2.2. Kovat laakerikoneet

Kovalaakeriset tasapainotuskoneet eroavat aiemmin käsitellyistä pehmeälaakerisista koneista niiden tukien rakenteen osalta. Niiden tuet on valmistettu jäykistä levyistä, joissa on monimutkaisia uria (leikkauksia). Näiden tukien ominaistaajuudet ylittävät huomattavasti (vähintään 2-3 kertaa) koneessa tasapainotetun roottorin maksimipyörimistaajuuden.

Kovalaakeriset koneet ovat monipuolisempia kuin pehmeälaakeriset koneet, koska niillä voidaan yleensä tasapainottaa roottorit laadukkaasti laajemmalla alueella niiden massa- ja mittaominaisuuksien osalta. Näiden koneiden tärkeä etu on myös se, että ne mahdollistavat roottoreiden erittäin tarkan tasapainotuksen suhteellisen alhaisilla pyörimisnopeuksilla, jotka voivat olla 200-500 kierrosta minuutissa ja sitä alhaisemmilla kierrosluvuilla.

Kuva 2.15 esittää valokuvan tyypillisestä "K. Schenkin" valmistamasta kovalaakeritasapainotuskoneesta. Kuvasta käy ilmi, että monimutkaisten urien muodostamilla tuen yksittäisillä osilla on vaihteleva jäykkyys. Roottorin epätasapainon voimien vaikutuksesta tämä voi johtaa tuen joidenkin osien muodonmuutoksiin (siirtymiin) suhteessa toisiin. (Kuvassa 2.15 tuen jäykempi osa on korostettu punaisella katkoviivalla ja sen suhteellisen joustava osa sinisellä).

Näiden suhteellisten muodonmuutosten mittaamiseen Hard Bearing -koneissa voidaan käyttää joko voima-antureita tai erityyppisiä erittäin herkkiä värähtelyantureita, kuten kosketuksettomia värähtelysiirtymäantureita.

Kuva 2.15. K. Schenkin valmistama kovakuoristen laakereiden tasapainotuskone"

Asiakkailta "Balanset"-sarjan instrumentteja koskevien kyselyiden analyysin mukaan kiinnostus kovalaakerikoneiden valmistukseen omaan käyttöön on jatkuvasti kasvanut. Tätä helpottaa kotimaisten tasapainotuskoneiden suunnitteluominaisuuksia koskevien mainostietojen laaja leviäminen, joita amatöörivalmistajat käyttävät analogeina (tai prototyyppeinä) omiin kehityshankkeisiinsa.

Tarkastellaan joitakin "Balanset"-sarjan instrumenttien useiden kuluttajien sisäisiin tarpeisiin valmistettujen kovalaakerikoneiden muunnelmia.

Kuviot 2.16.a-2.16.d. Kuvassa on valokuvia N. Obyedkovin (Magnitogorskin kaupunki) valmistamasta kardaanilaakerikoneesta, joka on suunniteltu vetoakseleiden tasapainottamiseen. Kuten kuvasta 2.16.a nähdään, kone koostuu jäykästä rungosta 1, johon on asennettu tuet 2 (kaksi karaa ja kaksi välikaraa). Koneen pääkaraa 3 pyörittää asynkroninen sähkömoottori 4 hihnakäytön kautta. Taajuusmuuttajaa 6 käytetään sähkömoottorin 4 pyörimisnopeuden säätämiseen. Kone on varustettu "Balanset 4" -mittaus- ja laskentajärjestelmällä 5, joka sisältää mittausyksikön, tietokoneen, neljä voima-anturia ja vaihekulma-anturin (antureita ei ole esitetty kuvassa 2.16.a).

Kuva 2.16.a. N. Objedkovin (Magnitogorsk) valmistama kovalaakerikone vetoakselien tasapainottamiseen.

Kuva 2.16.b kuvassa on valokuva koneen etutelineestä, jossa on etukara 3, jota käytetään, kuten edellä todettiin, asynkronisesta sähkömoottorista 4 saatavalla hihnakäyttöisellä voimansiirrolla. Tämä tuki on asennettu jäykästi runkoon.

Kuva 2.16.b. Etummainen (etummainen) karan tuki.

Kuva 2.16.c on valokuva toisesta koneen kahdesta siirrettävästä välituesta. Tämä tuki lepää liukukiskojen 7 varassa, mikä mahdollistaa sen pituussuuntaisen liikkeen runko-ohjaimia pitkin. Tähän tukeen kuuluu erityinen laite 8, joka on suunniteltu tasapainotetun vetoakselin välilaakerin asennukseen ja korkeuden säätämiseen.

Kuva 2.16.c. Koneen liikkuva välituki

Kuva 2.16.d näyttää valokuvan takimmaisesta (käyttöisestä) karan tuesta, joka välitukien tavoin mahdollistaa liikkeen koneen rungon ohjaimia pitkin.

Kuva 2.16.d. Taka-akselin tuki.

Kaikki edellä käsitellyt tuet ovat pystysuoria levyjä, jotka on asennettu tasaiselle alustalle. Levyissä on T:n muotoiset urat (ks. kuva 2.16.d), jotka jakavat tuen sisäosaan 9 (jäykempi) ja ulko-osaan 10 (vähemmän jäykkä). Tuen sisä- ja ulko-osien erilainen jäykkyys voi johtaa näiden osien suhteelliseen muodonmuutokseen tasapainotetun roottorin aiheuttamien epätasapainovoimien vaikutuksesta.

Voima-antureita käytetään yleensä kotitekoisten koneiden tukien suhteellisen muodonmuutoksen mittaamiseen. Esimerkki siitä, miten voima-anturi asennetaan Hard Bearing -tasapainotuskoneen tukeen, on esitetty kuvassa 2.16.e. Kuten kuvasta nähdään, voima-anturi 11 painetaan tuen sisäosan sivupintaa vasten pultilla 12, joka kulkee tuen ulko-osassa olevan kierrereiän läpi.

Pultin 12 tasaisen paineen varmistamiseksi koko voima-anturin 11 tasolla sen ja anturin väliin asetetaan litteä aluslevy 13.

Kuva 2.16.d. Esimerkki voima-anturin asennuksesta tukeen.

Koneen käytön aikana tasapainotetun roottorin epätasapainovoimat vaikuttavat tukiyksiköiden (karojen tai välilaakereiden) kautta tuen ulko-osaan, joka alkaa syklisesti liikkua (muodonmuuttua) sisäosaan nähden roottorin pyörimisnopeudella. Tämä johtaa anturiin 11 vaikuttavaan muuttuvaan voimaan, joka on verrannollinen epätasapainovoimaan. Sen vaikutuksesta voima-anturin ulostuloon syntyy sähköinen signaali, joka on verrannollinen roottorin epätasapainon suuruuteen.

Kaikkiin tukiin asennettujen voima-antureiden signaalit syötetään koneen mittaus- ja laskentajärjestelmään, jossa niitä käytetään korjauspainojen parametrien määrittämiseen.

Kuva 2.17.a. Kuvassa on valokuva erikoistuneesta kovalaakerikoneesta, jota käytetään ruuviakseleiden tasapainottamiseen. Kone valmistettiin Ufatverdosplavin LLC:n omaan käyttöön.

Kuten kuvasta näkyy, koneen pyöritysmekanismi on yksinkertaistettu rakenne, joka koostuu seuraavista pääkomponenteista:

• Hitsattu runko 1, joka toimii sänkynä;
• Kaksi kiinteää tukea 2jäykästi runkoon kiinnitettynä;
• Sähkömoottori 3, joka pyörittää tasapainotettua akselia (ruuvia) 5 hihnakäytön 4 kautta.

Kuva 2.17.a. Kovalaakerikone ruuviakseleiden tasapainottamiseen, valmistaja LLC "Ufatverdosplav""

Koneen tuet 2 ovat pystysuoraan asennettuja teräslevyjä, joissa on T-muotoiset urat. Kunkin tuen yläreunassa on vierintälaakereilla valmistetut tukirullat, joiden päällä tasapainotettu akseli 5 pyörii.

Roottorin epätasapainon aiheuttaman tukien muodonmuutoksen mittaamiseen käytetään voima-antureita 6 (katso kuva 2.17.b), jotka on asennettu tukien uriin. Nämä anturit on kytketty "Balanset 1" -laitteeseen, jota käytetään tässä koneessa mittaus- ja laskentajärjestelmänä.

Koneen pyöritysmekanismin suhteellisesta yksinkertaisuudesta huolimatta se mahdollistaa ruuvien riittävän laadukkaan tasapainotuksen, sillä kuvassa 2.17.a. esitetyllä tavalla on monimutkainen kierrepinta.

LLC "Ufatverdosplavin" mukaan ruuvin alkuperäinen epätasapaino pieneni tässä koneessa lähes 50-kertaisesti tasapainotusprosessin aikana.

Kuva 2.17.b. Kovalaakeroitu konetuki tasapainottavia ruuviakseleita varten, joissa on voima-anturi.

Saavutettu jäännösepätasapaino oli 3552 g*mm (19,2 g 185 mm:n säteellä) ruuvin ensimmäisessä tasossa ja 2220 g*mm (12,0 g 185 mm:n säteellä) toisessa tasossa. 500 kg painavalla ja 3500 rpm:n pyörimisnopeudella toimivalla roottorilla tämä epätasapaino vastaa standardin ISO 1940-1-2007 mukaista luokkaa G6.3, joka täyttää sen teknisessä dokumentaatiossa esitetyt vaatimukset.

S. V. Morozov ehdotti omaperäistä suunnittelua (katso kuva 2.18), jossa käytetään yhtä jalustaa kahden erikokoisen tasapainotuskoneen tukien samanaikaiseen asentamiseen. Tämän teknisen ratkaisun ilmeisiä etuja, jotka mahdollistavat valmistajan tuotantokustannusten minimoinnin, ovat:

• Tuotantotilan säästäminen;
• Yhden taajuusmuuttajalla varustetun sähkömoottorin käyttö kahden eri koneen käyttämiseen;
• Yhden mittausjärjestelmän käyttö kahden eri koneen käyttämiseen.

Kuva 2.18. Kovalaakeritasapainotuskone ("Tandem"), valmistaja SV Morozov

3. Tasapainotuskoneiden perusyksiköiden ja mekanismien rakentamista koskevat vaatimukset.

3.1. Laakerit

3.1.1. Laakerisuunnittelun teoreettiset perusteet

Edellisessä osiossa käsiteltiin yksityiskohtaisesti tasapainotuskoneiden pehmeiden ja kovien laakereiden pääsuunnitteluratkaisuja. Ratkaiseva parametri, joka suunnittelijoiden on otettava huomioon näitä tukia suunnitellessaan ja valmistaessaan, on niiden luonnollinen värähtelytaajuus. Tämä on tärkeää, koska paitsi tukien värähtelyn amplitudin (syklisen muodonmuutoksen) myös värähtelyn vaiheen mittaus on tarpeen korjauspainojen parametrien laskemiseksi koneen mittaus- ja laskentajärjestelmillä.

Jos tuen ominaistaajuus on sama kuin tasapainotetun roottorin pyörimistaajuuden (tuen resonanssi), värähtelyn amplitudin ja vaiheen tarkka mittaus on käytännössä mahdotonta. Tämä näkyy selvästi kaavioissa, jotka esittävät tuen värähtelyjen amplitudin ja vaiheen muutoksia tasapainotetun roottorin pyörimistaajuuden funktiona (katso kuva 3.1).

Näistä kuvaajista käy ilmi, että kun tasapainotetun roottorin pyörimisfrekvenssi lähestyy tuen värähtelyjen ominaistaajuutta (eli kun suhde fp/fo on lähellä 1), tuen resonanssivärähtelyihin liittyvä amplitudi kasvaa merkittävästi (ks. kuva 3.1.a). Samanaikaisesti kuvaajasta 3.1.b käy ilmi, että resonanssialueella vaihekulma ∆F° muuttuu jyrkästi ja voi olla jopa 180°.

Toisin sanoen tasapainotettaessa mitä tahansa mekanismia resonanssivyöhykkeellä pienetkin muutokset sen pyörimistaajuudessa voivat johtaa merkittävään epävakauteen sen värähtelyn amplitudin ja vaiheen mittaustuloksissa, mikä johtaa virheisiin korjaavien painojen parametrien laskennassa ja vaikuttaa kielteisesti tasapainotuksen laatuun.

Yllä olevat kaaviot vahvistavat aiempia suosituksia, joiden mukaan kovalaakerikoneissa roottorin käyttötaajuuksien ylärajan tulisi olla (vähintään) 2–3 kertaa tuen ominaistaajuus, fo, pienempi. Pehmeälaakerikoneissa tasapainotetun roottorin sallittujen käyttötaajuuksien alarajan tulisi olla (vähintään) 2–3 kertaa tuen ominaistaajuus suurempi.

Kuva 3.1. Kaaviot, jotka osoittavat tasapainotuskoneen tuen värähtelyjen suhteellisen amplitudin ja vaiheen muutokset pyörimistaajuuden muutosten funktiona.

• Ад - Tuen dynaamisten värähtelyjen amplitudi;
• e = m*r / M - Tasapainotetun roottorin ominaisepätasapaino;
• m - Roottorin epätasapainoinen massa;
• M - Roottorin massa;
• r - Säde, jolla epätasapainotettu massa sijaitsee roottorissa;
• fp - Roottorin pyörimistaajuus;
• fo - Tuen värähtelyjen ominaistaajuus

Esitettyjen tietojen perusteella ei ole suositeltavaa käyttää konetta sen tukien resonanssialueella (kuvassa 3.1 punaisella korostettuna). Kuvassa 3.1 esitetyt kuvaajat osoittavat myös, että samoilla roottorin epätasapainotiloilla todelliset värähtelyt ovat huomattavasti pienempiä kuin Soft Bearing -koneen tuilla esiintyvät värähtelyt.

Tästä seuraa, että kovalaakerikoneiden tukien värähtelyjen mittaamiseen käytettävien antureiden on oltava herkempiä kuin pehmeälaakerikoneiden antureiden. Tätä päätelmää tukee hyvin antureiden todellinen käyttökäytäntö, joka osoittaa, että pehmeälaakerisissa tasapainotuskoneissa menestyksekkäästi käytetyillä absoluuttisilla värähtelyantureilla (värähtelykiihtyvyys- ja/tai värähtelynopeusantureilla) ei useinkaan saavuteta tarvittavaa tasapainotuslaatua kovalaakerisissa koneissa.

Näissä koneissa suositellaan käytettäväksi suhteellisia tärinäantureita, kuten voima-antureita tai erittäin herkkiä siirtymäantureita.

3.1.2. Tukien ominaistaajuuksien arviointi laskentamenetelmien avulla

Suunnittelija voi suorittaa likimääräisen (arvioivan) laskelman tukipilarin ominaistaajuudesta kaavaa 3.1 käyttäen käsittelemällä sitä yksinkertaistetusti värähtelyjärjestelmänä, jolla on yksi vapausaste ja jota (ks. kuva 2.19.a) edustaa massa M, joka värähtelee jousen, jonka jäykkyys on K, päällä.

Symmetrisen laakereiden välisen roottorin laskennassa käytetty massa M voidaan arvioida kaavalla 3.2.

jossa Mo​ on tuen liikkuvan osan massa kilogrammoina; Mr​ on tasapainotetun roottorin massa kilogrammoina; n on tasapainotukseen osallistuvien koneen tukien lukumäärä.

Tuen jäykkyys K lasketaan kaavalla 3.3 sellaisten kokeellisten tutkimusten tulosten perusteella, joissa mitataan tuen muodonmuutos ΔL, kun sitä kuormitetaan staattisella voimalla P (ks. kuvat 3.2.a ja 3.2.b).

jossa ΔL on tuen muodonmuutos metreinä; P on staattinen voima Newtoneina.

Kuormitusvoiman P suuruus voidaan mitata voimanmittauslaitteella (esim. dynamometrillä). Tuen siirtymä ΔL määritetään lineaaristen siirtymien mittaamiseen tarkoitetulla laitteella (esim. mittatikulla).

3.1.3. Kokeelliset menetelmät tukien ominaistaajuuksien määrittämiseen

Koska edellä käsitelty tukien ominaistaajuuksien laskenta yksinkertaistetulla menetelmällä voi johtaa merkittäviin virheisiin, useimmat amatöörikehittäjät mieluummin määrittävät nämä parametrit kokeellisilla menetelmillä. Tätä varten he hyödyntävät tasapainotuskoneiden nykyaikaisten värähtelymittausjärjestelmien, mukaan lukien "Balanset"-sarjan instrumenttien, tarjoamia ominaisuuksia.

3.1.3.1. Tukien ominaistaajuuksien määrittäminen iskuherätemenetelmällä

Iskuherätysmenetelmä on yksinkertaisin ja yleisin tapa määrittää tuen tai minkä tahansa muun koneen osan värähtelyn ominaistaajuus. Se perustuu siihen, että kun mitä tahansa esinettä, kuten kelloa (ks. kuva 3.3), ärsytetään iskuilla, sen vaste ilmenee asteittain vähenevänä värähtelyvasteena. Värähtelysignaalin taajuus määräytyy kappaleen rakenteellisten ominaisuuksien mukaan ja vastaa sen ominaistärinän taajuutta. Värähtelyn herättämiseen iskulla voidaan käyttää mitä tahansa raskasta työkalua, kuten kumivasaraa tai tavallista vasaraa.

Kuva 3.3. Kaavio iskuärsytyksestä, jota käytetään esineen ominaistaajuuksien määrittämiseen.

Vasaran massan on oltava suunnilleen 10% herätettävän kappaleen massasta. Värähtelyvasteen tallentamiseksi tutkittavaan kohteeseen on asennettava värähtelyanturi, jonka mittausakseli on kohdistettu iskun herätteen suuntaan. Joissakin tapauksissa kohteen värähtelyvasteen havaitsemiseen voidaan käyttää anturina melunmittauslaitteen mikrofonia.

Anturi muuntaa kappaleen värähtelyt sähköiseksi signaaliksi, joka sitten lähetetään mittauslaitteeseen, kuten spektrianalysaattorin tuloon. Tämä laite tallentaa vaimenevan värähtelyprosessin aikafunktion ja spektrin (katso kuva 3.4), joiden analysointi mahdollistaa kappaleen luonnollisten värähtelyjen taajuuden (taajuudet) määrittämisen.

Kuva 3.5. Ohjelman käyttöliittymä, jossa näkyvät ajan funktion kuvaajat ja tutkittavan rakenteen iskuvärähtelyjen hajoamisspektri.

Kuvassa 3.5 (ks. työikkunan alaosa) esitetyn spektrikuvion analyysi osoittaa, että tutkittavan rakenteen ominaistärinän pääkomponentti, joka on määritetty kuvion abskissa-akselilla, esiintyy 9,5 Hz:n taajuudella. Tätä menetelmää voidaan suositella sekä pehmeä- että kovalaakeristen tasapainotuskoneiden tukien ominaistärinän tutkimiseen.

3.1.3.2. Tukien ominaistaajuuksien määrittäminen rantautumistilassa

Joissakin tapauksissa tukien ominaistaajuudet voidaan määrittää mittaamalla värähtelyn amplitudi ja vaihe syklisesti "rannikolla". Tässä menetelmässä tutkittavaan koneeseen asennettu roottori kiihdytetään aluksi suurimpaan pyörimisnopeuteensa, minkä jälkeen sen käyttö kytketään irti, ja roottorin epätasapainoon liittyvän häiriövoiman taajuus laskee vähitellen suurimmasta pysähtymispisteeseen.

Tällöin tukien ominaistaajuudet voidaan määrittää kahden ominaisuuden avulla:

• Resonanssialueilla havaitun värähtelyamplitudin paikallisen hyppäyksen avulla;
• amplitudihypyn alueella havaittu jyrkkä muutos (jopa 180°) värähtelyvaiheessa.

"Balanset"-sarjan laitteissa "Vibrometri"-tilaa ("Balanset 1") tai "Tasapainotus. Valvonta"-tilaa ("Balanset 2C" ja "Balanset 4") voidaan käyttää "rannikolla" olevien kohteiden luonnollisten taajuuksien havaitsemiseen, mikä mahdollistaa värähtelyn amplitudin ja vaiheen sykliset mittaukset roottorin pyörimistaajuudella.

Lisäksi "Balanset 1" -ohjelmisto sisältää erikoistuneen "Graphs. Coasting" -tilan, jonka avulla voidaan piirtää kuvaajia rannikolla tapahtuvien tukivärähtelyjen amplitudin ja vaiheen muutoksista pyörimistaajuuden muutoksen funktiona, mikä helpottaa merkittävästi resonanssien diagnosointiprosessia.

On huomattava, että ilmeisistä syistä (ks. 3.1.1 kohta) rannikolla sijaitsevien tukien ominaistaajuuksien tunnistamismenetelmää voidaan käyttää vain tutkittaessa pehmeälaakerisia tasapainotuskoneita, joissa roottorin pyörimisen työtaajuudet ylittävät huomattavasti tukien ominaistaajuudet poikittaissuunnassa.

Kovalaakeroiduissa koneissa, joissa roottorin pyörimisen työtaajuudet, jotka jännittävät rannikolla olevien tukien värähtelyjä, ovat huomattavasti alle tukien ominaistaajuuksien, tämän menetelmän käyttö on käytännössä mahdotonta.

3.1.4. Käytännön suositukset tasapainotuskoneiden tukien suunnittelua ja valmistusta varten.

3.1.2. Tukien ominaistaajuuksien laskeminen laskennallisin menetelmin

Tukien ominaistaajuuksien laskeminen edellä esitetyllä laskentakaavalla voidaan suorittaa kahteen suuntaan:

• Tukien poikittaissuunnassa, joka vastaa roottorin epätasapainon aiheuttamien voimien aiheuttamien värähtelyjen mittaussuuntaa;
• Aksiaalisuunnassa, joka on sama kuin koneen kannattimiin asennetun tasapainotetun roottorin pyörimisakseli.

Tukien ominaistaajuuksien laskeminen pystysuunnassa vaatii monimutkaisemman laskentatekniikan käyttöä, jossa (tuen ja tasapainotetun roottorin itsensä parametrien lisäksi) on otettava huomioon rungon parametrit ja koneen asennuksen erityispiirteet perustukselle. Tätä menetelmää ei käsitellä tässä julkaisussa. Kaavan 3.1 analysointi mahdollistaa joitakin yksinkertaisia suosituksia, jotka konesuunnittelijoiden tulisi ottaa huomioon käytännön toiminnassaan. Erityisesti tuen ominaistaajuutta voidaan muuttaa muuttamalla sen jäykkyyttä ja/tai massaa. Jäykkyyden lisääminen lisää tuen ominaistaajuutta, kun taas massan lisääminen pienentää sitä. Näillä muutoksilla on epälineaarinen, käänteinen neliösuhde. Esimerkiksi tuen jäykkyyden kaksinkertaistaminen lisää sen ominaistaajuutta vain kertoimella 1,4. Vastaavasti tuen liikkuvan osan massan kaksinkertaistaminen pienentää sen ominaistaajuutta vain kertoimella 1,4.

3.1.4.1. Pehmeästi laakeroidut koneet, joissa on tasolevyjouset

Useita tasojousilla valmistettujen tasapainotuskoneiden tukien suunnittelumuunnelmia on käsitelty edellä osiossa 2.1 ja esitetty kuvissa 2.7–2.9. Tietojemme mukaan tällaisia malleja käytetään yleisimmin koneissa, jotka on tarkoitettu vetoakseleiden tasapainottamiseen.

Esimerkkinä tarkastellaan yhden asiakkaan (LLC "Rost-Service", Pietari) käyttämiä jousiparametreja omien koneen tukien valmistuksessa. Tämä kone oli tarkoitettu tasapainottamaan 2-, 3- ja 4-tuentaisia vetoakseleita, joiden massa ei ylitä 200 kg. Asiakkaan valitsemien koneen veto- ja käyttökarojen tukien jousien geometriset mitat (korkeus * leveys * paksuus) olivat vastaavasti 300 * 200 * 3 mm.

Kuormittamattoman tuen ominaisvärähtelytaajuudeksi, joka määritettiin kokeellisesti iskuherätemenetelmällä käyttäen "Balanset 4" -koneen standardimittausjärjestelmää, havaittiin 11–12 Hz. Tällaisella tukien värähtelyjen ominaisvärähtelytaajuudella tasapainotetun roottorin suositeltu pyörimistaajuus tasapainotuksen aikana ei saisi olla alle 22–24 Hz (1320–1440 rpm).

Saman valmistajan välituissa käyttämien litteiden jousien geometriset mitat olivat vastaavasti 200 * 200 * 3 mm. Lisäksi, kuten tutkimukset osoittivat, näiden tukien ominaistaajuudet olivat korkeammat, saavuttaen 13–14 Hz:n tason.

Testitulosten perusteella koneen valmistajia kehotettiin tasaamaan karan ja välitukien ominaistaajuudet. Tämän pitäisi helpottaa käyttöakselien pyörimistaajuusalueen valintaa tasapainotuksen aikana ja välttää mittausjärjestelmän lukemien mahdolliset epävakaudet, jotka johtuvat tukien joutumisesta resonanssivärähtelyjen alueelle.

Menetelmät tasajousilla olevien tukien värähtelyjen ominaistaajuuksien säätämiseksi ovat ilmeisiä. Säätö voidaan toteuttaa muuttamalla litteiden jousien geometrisia mittoja tai muotoa esimerkiksi jyrsimällä pituussuuntaisia tai poikittaissuuntaisia uria, jotka vähentävät niiden jäykkyyttä.

Kuten aiemmin mainittiin, tällaisen säädön tulokset voidaan todentaa määrittämällä tukien värähtelyjen ominaistaajuudet 3.1.3.1 ja 3.1.3.2 kohdassa kuvatuilla menetelmillä.

Kuva 3.6 esittelee klassisen version litteisiin jousiin perustuvasta tukirakenteesta, jota A. Sinitsyn käytti yhdessä koneessaan. Kuten kuvasta käy ilmi, tuki sisältää seuraavat osat:

• Ylempi levy 1;
• Kaksi litteää jousta 2 ja 3;
• Alempi levy 4;
• Pysäytysteline 5.

Kuva 3.6. Tasajousien varassa olevan tuen suunnitteluvaihtelu

Tuen ylälevyä 1 voidaan käyttää karan tai välilaakerin kiinnittämiseen. Tuen käyttötarkoituksesta riippuen alempi levy 4 voidaan kiinnittää jäykästi koneen ohjaimiin tai asentaa liikkuviin liukukiskoihin, jolloin tuki voi liikkua ohjaimia pitkin. Kannattimella 5 asennetaan tukeen lukitusmekanismi, jonka avulla tuki voidaan kiinnittää tukevasti tasapainotetun roottorin kiihdytyksen ja hidastuksen aikana.

Pehmeillä laakereilla varustettujen koneentukien litteät jouset tulee valmistaa lehtijousista tai korkealaatuisesta seosteräksestä. Tavanomaisten, alhaisen myötölujuuden omaavien rakenneterästen käyttöä ei suositella, koska niihin voi muodostua jäännösmuodonmuutoksia staattisten ja dynaamisten kuormien vaikutuksesta käytön aikana, mikä johtaa koneen geometrisen tarkkuuden heikkenemiseen ja jopa tuen vakauden menetykseen.

Koneissa, joiden tasapainotetun roottorin massa on enintään 300–500 kg, tuen paksuutta voidaan nostaa 30–40 mm:iin, ja koneissa, jotka on suunniteltu tasapainottamaan roottoreita, joiden enimmäismassa on 1000–3000 kg, tuen paksuus voi olla 50–60 mm tai enemmän. Kuten edellä mainittujen tukien dynaamisten ominaisuuksien analyysi osoittaa, niiden luonnolliset värähtelytaajuudet, mitattuna poikittaistasossa ("joustavien" ja "jäykkien" osien suhteellisten muodonmuutosten mittaustaso), ovat yleensä yli 100 Hz tai enemmän. Kovalaakeristen tukipukkien luonnolliset värähtelytaajuudet etutasossa, mitattuna tasapainotetun roottorin pyörimisakselin suuntaan, ovat yleensä huomattavasti pienempiä. Ja juuri nämä taajuudet tulisi ensisijaisesti ottaa huomioon määritettäessä koneessa tasapainotettujen pyörivien roottorien toimintataajuusalueen ylärajaa. Kuten edellä todettiin, näiden taajuuksien määritys voidaan suorittaa luvussa 3.1 kuvatulla iskuherätemenetelmällä.

Kuva 3.7. Sähkömoottorin roottorien tasapainotuskone, koottu, A. Mokhovin kehittämä.

Kuva 3.8. G. Glazovin (Bishkek) kehittämä kone turbopumpun roottorien tasapainottamiseen.

3.1.4.2. Pehmeästi laakeroidut konetuet, joissa on ripustus nauhajousiin

Tukiripustuksissa käytettäviä nauhajousia suunniteltaessa on kiinnitettävä huomiota jousinauhan paksuuden ja leveyden valintaan, sillä niiden on toisaalta kestettävä roottorin staattinen ja dynaaminen kuormitus tukeen ja toisaalta estettävä tukiripustuksen vääntövärähtelyt, jotka ilmenevät aksiaalisena ulosajona.

Esimerkkejä nauhajousitusta käyttävien tasapainotuskoneiden rakenteellisesta toteutuksesta on esitetty kuvissa 2.1–2.5 (katso kohta 2.1) sekä tämän osan kuvissa 3.7 ja 3.8.

3.1.4.4. Koneiden kovat laakerituet

Kuten laaja kokemuksemme asiakkaista osoittaa, merkittävä osa itse tehtyjen tasapainottimien valmistajista on viime aikoina alkanut suosia kovalaakeroituja koneita, joissa on jäykät tuet. Kohdassa 2.2 kuvissa 2.16–2.18 on valokuvia erilaisista tällaisia tukia käyttävien koneiden rakennesuunnitelmista. Tyypillinen luonnos jäykästä tuesta, jonka yksi asiakkaistamme on kehittänyt koneenrakennustaan varten, on esitetty kuvassa 3.10. Tämä tuki koostuu litteästä teräslevystä, jossa on P-muotoinen ura, joka tavanomaisesti jakaa tuen "jäykkään" ja "joustavaan" osaan. Epätasapainovoiman vaikutuksesta tuen "joustava" osa voi muuttaa muotoaan suhteessa "jäykkään" osaansa. Tämän muodonmuutoksen suuruus, joka määräytyy tuen paksuuden, urien syvyyden ja tuen "joustavia" ja "jäykkiä" osia yhdistävän sillan leveyden mukaan, voidaan mitata koneen mittausjärjestelmän sopivilla antureilla. Koska tällaisten tukien poikittaisjäykkyyden laskemiseen ei ole menetelmää, jossa otettaisiin huomioon P-muotoisen uran syvyys h, sillan leveys t sekä tuen paksuus r (katso kuva 3.10), nämä suunnitteluparametrit määritetään tyypillisesti kokeellisesti kehittäjien toimesta.

Koneissa, joiden tasapainotetun roottorin massa on enintään 300–500 kg, tuen paksuutta voidaan nostaa 30–40 mm:iin, ja koneissa, jotka on suunniteltu tasapainottamaan roottoreita, joiden enimmäismassa on 1000–3000 kg, tuen paksuus voi olla 50–60 mm tai enemmän. Kuten edellä mainittujen tukien dynaamisten ominaisuuksien analyysi osoittaa, niiden luonnolliset värähtelytaajuudet, mitattuna poikittaistasossa ("joustavien" ja "jäykkien" osien suhteellisten muodonmuutosten mittaustaso), ovat yleensä yli 100 Hz tai enemmän. Kovalaakeristen tukipukkien luonnolliset värähtelytaajuudet etutasossa, mitattuna tasapainotetun roottorin pyörimisakselin suuntaan, ovat yleensä huomattavasti pienempiä. Ja juuri nämä taajuudet tulisi ensisijaisesti ottaa huomioon määritettäessä koneessa tasapainotettujen pyörivien roottorien toimintataajuusalueen ylärajaa.

Kuva 3.26. Esimerkki käytetyn sorvin sängyn käyttämisestä kovan laakerikoneen valmistamiseen keernojen tasapainottamiseen.

Kuva 3.27. Esimerkki käytetyn sorvin sängyn käytöstä pehmeän laakerikoneen valmistukseen akselien tasapainottamista varten.

Kuva 3.28. Esimerkki kootun sängyn valmistamisesta kanavista.

Kuva 3.29. Esimerkki hitsatun sängyn valmistamisesta kanavista.

Kuva 3.30. Esimerkki hitsatun sängyn valmistamisesta kanavista

Kuva 3.31. Esimerkki polymeeribetonista valmistetusta tasapainotuskoneen sängystä.

Tällaisia sänkyjä valmistettaessa niiden yläosa vahvistetaan tyypillisesti teräspalkeilla, joita käytetään ohjaimina, joille tasapainotuskoneen tukijalat perustuvat. Viime aikoina on laajalti käytetty polymeeribetonista valmistettuja sänkyjä, joissa on tärinää vaimentavia pinnoitteita. Tätä sänkyjen valmistustekniikkaa kuvataan hyvin verkossa, ja tee-se-itse-valmistajat voivat helposti ottaa sen käyttöön. Suhteellisen yksinkertaisuuden ja alhaisten tuotantokustannusten ansiosta näillä sängyillä on useita keskeisiä etuja metallisiin vastineisiinsa verrattuna:

• Suurempi vaimennuskerroin värähtelyille;
• Alhaisempi lämmönjohtavuus, joka takaa sängyn minimaalisen lämpömuodonmuutoksen;
• Korkeampi korroosionkestävyys;
• Sisäisten rasitusten puuttuminen.

3.1.4.3. Lieriöjousilla valmistetut pehmeät laakeroidut koneen tuet

Kuvassa 3.9 on esimerkki Soft Bearing -tasapainotuskoneesta, jossa tukien suunnittelussa käytetään sylinterimäisiä puristusjousia. Tämän suunnitteluratkaisun suurin haittapuoli liittyy etu- ja takatukien jousien eriasteisiin muodonmuutoksiin, joita esiintyy, jos tukiin kohdistuvat kuormat ovat epätasaisia epäsymmetristen roottorien tasapainotuksen aikana. Tämä johtaa luonnollisesti tukien virheelliseen linjaukseen ja roottorin akselin vinoutumiseen pystytasossa. Yksi tämän vian kielteisistä seurauksista voi olla sellaisten voimien syntyminen, jotka aiheuttavat roottorin aksiaalisen siirtymisen pyörimisen aikana.

Kuva 3.9. Pehmeän laakerituen rakennevaihtoehto lieriöjousia käyttäviä tasapainotuskoneita varten.

3.1.4.4. Koneiden kovat laakerituet

Kuten laaja kokemuksemme asiakkaista osoittaa, merkittävä osa itse tehtyjen tasapainottimien valmistajista on viime aikoina alkanut suosia kovalaakeroituja koneita, joissa on jäykät tuet. Kohdassa 2.2 kuvissa 2.16–2.18 on valokuvia erilaisista tällaisia tukia käyttävien koneiden rakennesuunnitelmista. Tyypillinen luonnos jäykästä tuesta, jonka yksi asiakkaistamme on kehittänyt koneenrakennustaan varten, on esitetty kuvassa 3.10. Tämä tuki koostuu litteästä teräslevystä, jossa on P-muotoinen ura, joka tavanomaisesti jakaa tuen "jäykkään" ja "joustavaan" osaan. Epätasapainovoiman vaikutuksesta tuen "joustava" osa voi muuttaa muotoaan suhteessa "jäykkään" osaansa. Tämän muodonmuutoksen suuruus, joka määräytyy tuen paksuuden, urien syvyyden ja tuen "joustavia" ja "jäykkiä" osia yhdistävän sillan leveyden mukaan, voidaan mitata koneen mittausjärjestelmän sopivilla antureilla. Koska tällaisten tukien poikittaisjäykkyyden laskemiseen ei ole menetelmää, jossa otettaisiin huomioon P-muotoisen uran syvyys h, sillan leveys t sekä tuen paksuus r (katso kuva 3.10), nämä suunnitteluparametrit määritetään tyypillisesti kokeellisesti kehittäjien toimesta.

Kuva 3.10. Tasapainotuskoneen kovan laakerituen luonnos.

Kuvissa 3.11 ja 3.12 on esitetty valokuvia, jotka esittävät erilaisia toteutuksia asiakkaidemme omiin koneisiin valmistamista tuista. Yhteenvetona useilta konevalmistajiltamme saaduista tiedoista voidaan muotoilla tukien paksuusvaatimuksia eri kokoisille ja kuormituskapasiteeteille tarkoitetuille koneille. Esimerkiksi koneille, jotka on tarkoitettu tasapainottamaan 0,1 - 50-100 kg painavia roottoreita, tuen paksuus voi olla 20 mm.

Kuva 3.11. A. Sinitsynin valmistaman tasapainotuskoneen kovat laakerituet.

Kuva 3.12. D. Krasilnikovin valmistama kova laakerituki tasapainotuskoneeseen.

Koneissa, joiden tasapainotetun roottorin massa on enintään 300–500 kg, tuen paksuutta voidaan nostaa 30–40 mm:iin, ja koneissa, jotka on suunniteltu tasapainottamaan roottoreita, joiden enimmäismassa on 1000–3000 kg, tuen paksuus voi olla 50–60 mm tai enemmän. Kuten edellä mainittujen tukien dynaamisten ominaisuuksien analyysi osoittaa, niiden luonnolliset värähtelytaajuudet, mitattuna poikittaistasossa ("joustavien" ja "jäykkien" osien suhteellisten muodonmuutosten mittaustaso), ovat yleensä yli 100 Hz tai enemmän. Kovalaakeristen tukipukkien luonnolliset värähtelytaajuudet etutasossa, mitattuna tasapainotetun roottorin pyörimisakselin suuntaan, ovat yleensä huomattavasti pienempiä. Ja juuri nämä taajuudet tulisi ensisijaisesti ottaa huomioon määritettäessä koneessa tasapainotettujen pyörivien roottorien toimintataajuusalueen ylärajaa. Kuten edellä todettiin, näiden taajuuksien määritys voidaan suorittaa luvussa 3.1 kuvatulla iskuherätemenetelmällä.

3.2. Tasapainotuskoneiden tukikokoonpanot

3.2.1. Tukikokoonpanojen päätyypit

Sekä kovalaakeristen että pehmeälaakeristen tasapainotuskoneiden valmistuksessa voidaan suositella seuraavia tunnettuja tukikokoonpanoja, joita käytetään tasapainotettujen roottoreiden asentamiseen ja pyörittämiseen tukien varaan:

• Prismaattiset tukikokoonpanot;
• Pyörivillä rullilla varustetut tukikokoonpanot;
• Karan tukikokoonpanot.

3.2.1.1. Prismaattiset tukikokoonpanot

Nämä kokoonpanot, joilla on erilaisia suunnitteluvaihtoehtoja, asennetaan yleensä pienten ja keskisuurten koneiden tuille, joille voidaan tasapainottaa roottoreita, joiden massa on enintään 50–100 kg. Esimerkki yksinkertaisimmasta prismaattisesta tukikokoonpanosta on esitetty kuvassa 3.13. Tämä tukikokoonpano on valmistettu teräksestä ja sitä käytetään turbiinin tasapainotuskoneessa. Useat pienten ja keskisuurten tasapainotuskoneiden valmistajat suosivat prismaattisten tukikokoonpanojen valmistuksessa ei-metallisten materiaalien (dielektristen aineiden), kuten tekstoliittien, fluoroplastien, kaprolonien jne., käyttöä.

3.13. Autoturbiinien tasapainotuskoneessa käytettävän prismaattisen tukikokoonpanon toteutusvaihtoehto.

Samankaltaisia tukirakenteita (katso kuva 3.8 yllä) on toteuttanut esimerkiksi G. Glazov koneessaan, joka on myös tarkoitettu autojen turbiinien tasapainottamiseen. Alkuperäisen teknisen ratkaisun, prismaattisen, fluoroplastisesta materiaalista valmistetun tukirakenteen (katso kuva 3.14), on ehdottanut LLC "Technobalance".

Kuva 3.14. Prismaattinen tukikokoonpano, valmistaja LLC "Technobalance""

Tämä erityinen tukirakenne on muodostettu käyttämällä kahta toisiinsa nähden kulmassa olevaa sylinterimäistä holkkia 1 ja 2, jotka on asennettu tukiakseleille. Tasapainotettu roottori koskettaa holkkien pintoja sylinterien generaattorilinjoja pitkin, mikä minimoi roottorin akselin ja tuen välisen kosketuspinnan ja siten vähentää tuen kitkavoimaa. Tarvittaessa, jos tukipinta kuluu tai vaurioituu roottorin akselin kosketusalueella, kulumisen kompensointimahdollisuus varmistetaan kiertämällä holkkia akselinsa ympäri tietyssä kulmassa. On huomattava, että käytettäessä ei-metallisista materiaaleista valmistettuja tukirakenteita on tarpeen huolehtia rakenteellisesta mahdollisuudesta maadoittaa tasapainotettu roottori koneen runkoon, mikä poistaa voimakkaiden staattisten sähkövarausten riskin käytön aikana. Tämä ensinnäkin auttaa vähentämään sähköisiä häiriöitä, jotka voivat vaikuttaa koneen mittausjärjestelmän suorituskykyyn, ja toiseksi poistaa riskin, että staattinen sähkö vaikuttaa henkilöstöön.

3.2.1.2. Rullien tukikokoonpanot

Nämä kokoonpanot asennetaan tyypillisesti yli 50 kilogramman painoisten roottoreiden tasapainottamiseen suunniteltujen koneiden tuille. Niiden käyttö vähentää merkittävästi tukien kitkavoimia verrattuna prismatukiin, mikä helpottaa tasapainotetun roottorin pyörimistä. Esimerkkinä kuvassa 3.15 on esitetty tukikokoonpanon rakennevaihtoehto, jossa tuotteen asemointiin käytetään rullia. Tässä rakenteessa rullina 1 ja 2 käytetään vakiorullalaakereita, joiden ulkorenkaat pyörivät koneen tuen 3 runkoon kiinnitettyjen kiinteiden akseleiden varassa. Kuvassa 3.16 on luonnos monimutkaisemmasta rullan tukikokoonpanon rakenteesta, jonka yksi tasapainotuskoneiden itse valmistavista yrityksistä on toteuttanut projektissaan. Kuten piirustuksesta nähdään, rullan (ja siten koko tukirakenteen) kantavuuden lisäämiseksi rullan runkoon 3 on asennettu vierintälaakeripari 1 ja 2. Tämän rakenteen käytännön toteutus kaikista ilmeisistä eduistaan huolimatta näyttää olevan melko monimutkainen tehtävä, joka liittyy rullan rungon 3 itsenäisen valmistuksen tarpeeseen, jolle asetetaan erittäin korkeat vaatimukset geometriselle tarkkuudelle ja materiaalin mekaanisille ominaisuuksille.

Kuva 3.15. Esimerkki rullan kannatinkokoonpanon suunnittelusta

Kuva 3.16. Esimerkki kahden vierintälaakerin rullakokoonpanon suunnittelusta.

Kuvassa 3.17 on esitetty LLC "Technobalance" -yrityksen asiantuntijoiden kehittämä itseasettuvan rullan tukikokoonpanon rakennemuunnos. Tässä rakenteessa rullien itseasettuva kyky saavutetaan antamalla niille kaksi lisävapausastetta, joiden avulla rullat voivat tehdä pieniä kulmaliikkeitä X- ja Y-akseleiden ympäri. Tällaisia tukikokoonpanoja, jotka varmistavat tasapainotettujen roottoreiden asennuksen suuren tarkkuuden, suositellaan yleensä käytettäväksi raskaiden tasapainotuskoneiden tuissa.

Kuva 3.17. Esimerkki itsesuuntautuvan rullan kannatinkokoonpanon suunnittelusta

Kuten aiemmin mainittiin, rullakannakkeiden valmistustarkkuus- ja jäykkyysvaatimukset ovat yleensä melko korkeat. Erityisesti rullien säteittäiselle pyörimisliikkeelle asetetut toleranssit eivät saisi ylittää 3-5 mikronia.

Käytännössä tätä eivät aina saavuta edes tunnetut valmistajat. Esimerkiksi kirjoittajan testatessa uusien rullan tukikokoonpanojen säteittäistä heittoa, jotka oli ostettu varaosiksi tasapainotuskoneen malliin H8V, merkki "K. Shenk", niiden rullan säteittäinen heitto oli 10-11 mikronia.

3.2.1.3. Karan tukikokoonpanot

Kun tasapainotuskoneissa tasapainotetaan roottoreita, joissa on laippakiinnitys (esimerkiksi kardaaniakselit), karoja käytetään tukiasennelmina tasapainotettavien tuotteiden asemointiin, kiinnittämiseen ja pyörittämiseen.

Karat ovat yksi tasapainotuskoneiden monimutkaisimmista ja kriittisimmistä osista, jotka ovat suurelta osin vastuussa vaaditun tasapainotuslaadun saavuttamisesta.

Karojen suunnittelun ja valmistuksen teoria ja käytäntö ovat varsin hyvin kehittyneitä ja heijastuvat laajaan valikoimaan julkaisuja, joista Dr. Eng. D. N. Reshetovin toimittama monografia "Metallinleikkauskoneiden yksityiskohdat ja mekanismit" [1] erottuu hyödyllisimpänä ja kehittäjille helpoimmin saatavilla olevana.

Tasapainotuskoneiden karojen suunnittelussa ja valmistuksessa huomioon otettavista tärkeimmistä vaatimuksista seuraavat olisi asetettava etusijalle:

a) Karan kokoonpanorakenteen suuri jäykkyys, joka riittää estämään epätasapainoisen roottorin epätasapainovoimien vaikutuksesta mahdollisesti syntyvät muodonmuutokset, joita ei voida hyväksyä;

b) Karan pyörimisakselin asennon vakauden varmistaminen, jolle on ominaista karan radiaali-, aksiaali- ja aksiaalipoikkeamien sallitut arvot;

c) Varmistetaan karan nivelten sekä sen istukan ja tasapainotettujen tuotteiden kiinnittämiseen käytettävien tukipintojen asianmukainen kulumiskestävyys.

Näiden vaatimusten käytännön toteutusta on kuvattu yksityiskohtaisesti työn [1] osiossa VI "Karat ja niiden tuet".

Erityisesti esitetään menetelmiä karojen jäykkyyden ja pyörimistarkkuuden tarkistamiseksi, suosituksia laakereiden valinnasta, karamateriaalin valinnasta ja sen karkaisumenetelmistä sekä paljon muuta hyödyllistä tietoa tästä aiheesta.

Teoksessa [1] todetaan, että useimpien metallia leikkaavien työstökoneiden karojen suunnittelussa käytetään pääasiassa kahden laakerin järjestelmää.

Kuvassa 3.18 on esimerkki jyrsinkoneiden karoissa käytetystä kahden laakerin järjestelmästä (yksityiskohdat löytyvät teoksesta [1]).

Tämä järjestelmä soveltuu varsin hyvin tasapainotuskoneiden karojen valmistukseen, ja kuvissa 3.19-3.22 on esitetty esimerkkejä näiden koneiden suunnitteluvaihtoehdoista.

Kuva 3.18. Luonnos kaksilaakerisen jyrsinkoneen karasta

Kuvassa 3.19 esitetään yksi tasapainotuskoneen johtavan kara-asennelman rakennevaihtoehdoista, joka pyörii kahdella säteittäislukulaakerilla, joilla kummallakin on oma itsenäinen kotelo 1 ja 2. Tämä kotelo pyörii kahdella säteittäislukulaakerilla. Karan akselille 3 on asennettu laippa 4, joka on tarkoitettu kardaaniakselin laippakiinnitystä varten, ja hihnapyörä 5, jota käytetään pyörimisliikkeen välittämiseen karalle sähkömoottorista kiilahihnalla.

Kuva 3.19. Esimerkki karan rakenteesta kahdella erillisellä laakeripesällä.

Kuvat 3.20 ja 3.21 esitetään kaksi läheisesti toisiinsa liittyvää johtavan karan kokoonpanon mallia. Molemmissa tapauksissa karan laakerit on asennettu yhteiseen koteloon 1, jossa on karan aksiaalinen läpireikä, joka on välttämätön karan akselin asentamista varten. Tämän reiän sisään- ja ulostulon kohdalla kotelossa on erityiset reiät (joita ei ole esitetty kuvissa), jotka on suunniteltu radiaalisten työntölaakereiden (rulla- tai kuulalaakerit) ja erityisten laippakansistojen 5 asentamista varten, joita käytetään laakereiden ulkorenkaiden kiinnittämiseen.

Kuva 3.20. Esimerkki 1 johtavan karan rakenteesta kahdella laakerituella, jotka on asennettu yhteiseen koteloon.

Kuva 3.21. Esimerkki 2 johtavan karan rakenteesta kahdella laakeripesällä, jotka on asennettu yhteiseen koteloon.

Kuten edellisessä versiossa (ks. kuva 3.19), karan akselille asennetaan etulevy 2, joka on tarkoitettu vetoakselin laippakiinnitystä varten, ja hihnapyörä 3, jota käytetään siirtämään sähkömoottorilta tuleva pyörimisliike karaan hihnavetoisesti. Karan akseliin on myös kiinnitetty karan akselin kulma-asennon määrittämiseen käytettävä varsi 4, jota käytetään asennettaessa roottoriin testi- ja korjauspainoja tasapainotuksen aikana.

Kuva 3.22. Esimerkki vetävän (taka)karan rakenteesta.

Kuva 3.22 esittää koneen vetävän (taka)karan kokoonpanon rakennevaihtoehdon, joka eroaa johtavasta karasta ainoastaan siten, että vetohihnapyörä ja rauta puuttuvat, koska niitä ei tarvita.

Kuva 3.23. Esimerkki pyörivän (taka)karan suunnittelun toteutuksesta

As seen in Kuvat 3.20 - 3.22Edellä käsitellyt karakokoonpanot kiinnitetään tasapainotuskoneiden pehmeisiin laakeritukiin erityisillä kiinnittimillä (hihnoilla) 6. Tarvittaessa voidaan käyttää myös muita kiinnitystapoja, joilla varmistetaan, että kara-asennelma on riittävän jäykkä ja tarkasti sijoitettu tukeen.

Kuva 3.23 havainnollistaa kyseisen karan kaltaista laippakiinnitysmallia, jota voidaan käyttää sen asentamiseen tasapainotuskoneen Hard Bearing -tukeen.

3.2.1.3.4. Karan jäykkyyden ja säteittäisen heiton laskeminen

Karan jäykkyyden ja odotetun säteittäisen heiton määrittämiseen voidaan käyttää kaavaa 3.4 (katso laskentakaavio kuvassa 3.24):

missä:

• Y - karan elastinen siirtymä karan konsolin päässä, cm;
• P - karan konsoliin vaikuttava laskettu kuormitus, kg;
• A - karan takalaakerin tuki;
• B - karan etulaakerin tuki;
• g - karan konsolin pituus, cm;
• c - karan tukien A ja B välinen etäisyys, cm;
• J1 - karan poikkileikkauksen keskimääräinen hitausmomentti tukien välillä, cm⁴;
• J2 - karan konsoliosan keskimääräinen hitausmomentti, cm⁴;
• jB ja jA - karan etu- ja takatukien laakereiden jäykkyys, kg/cm.

Muuntamalla kaava 3.4 saadaan haluttu laskettu arvo karan kokoonpanon jäykkyydelle. jшп voidaan määrittää:

Kun otetaan huomioon työn [1] suositukset keskikokoisia tasapainotuskoneita varten, tämä arvo ei saisi olla alle 50 kg/µm.

Radiaalisen heiton laskemiseen käytetään kaavaa 3.5:

missä:

• ∆ on karan konsolin päähän kohdistuva pyöristymiskulma, µm;
• ∆B on karan etulaakerin pyöristymiskulma, µm;
• ∆A on takimmaisen karan laakerin radiaalipoikkeama, µm;
• g on karan konsolin pituus, cm;
• c on karan tukien A ja B välinen etäisyys, cm.

3.2.1.3.5. Karan tasapainovaatimusten varmistaminen

Tasapainotuskoneiden karakokoonpanojen on oltava hyvin tasapainotettuja, koska mahdollinen todellinen epätasapaino siirtyy lisävirheenä tasapainotettavaan roottoriin. Karan jäännösepätasapainon teknologisia toleransseja asetettaessa on yleensä suositeltavaa, että tasapainotuksen tarkkuusluokka on vähintään 1–2 luokkaa korkeampi kuin koneella tasapainotettavan tuotteen tarkkuusluokka.

Kun otetaan huomioon edellä käsitellyt karojen rakennepiirteet, niiden tasapainotus olisi suoritettava kahdessa tasossa.

3.2.1.3.6. Karan laakereiden kantavuus- ja kestävyysvaatimusten varmistaminen

Karan suunnittelussa ja laakerikokojen valinnassa on suositeltavaa arvioida alustavasti laakereiden kestävyys ja kuormituskyky. Näiden laskelmien suorittamismenetelmä on esitetty yksityiskohtaisesti standardissa ISO 18855-94 (ISO 281-89) "Vierintälaakerit - Dynaamiset kuormitusluokat ja käyttöikä" [3] sekä lukuisissa (myös digitaalisissa) vierintälaakerikäsikirjoissa.

3.2.1.3.7. Karalaakerien hyväksyttävää lämmittämistä koskevien vaatimusten varmistaminen

Työssä [1] annettujen suositusten mukaan karalaakerien ulkorenkaiden suurin sallittu lämpeneminen ei saisi ylittää 70 °C:n lämpötilaa. Laadukkaan tasapainotuksen varmistamiseksi ulkorenkaiden suositeltu lämmitys ei kuitenkaan saisi ylittää 40-45 °C:ta.

3.2.1.3.8. Hihnakäyttölaitteen tyypin valinta ja karan vetohihnapyörän rakenne

Tasapainotuskoneen käyttökaraa suunniteltaessa on suositeltavaa varmistaa sen pyöriminen tasahihnavetoisesti. Esimerkki tällaisen voimansiirron asianmukaisesta käytöstä karan toiminnassa on esitetty asiakirjassa Kuvat 3.20 ja 3.23. Kiila- tai hammashihnakäyttöjen käyttö ei ole toivottavaa, koska ne voivat kohdistaa karaan lisää dynaamisia kuormia hihnojen ja hihnapyörien geometristen epätarkkuuksien vuoksi, mikä puolestaan voi johtaa lisämittausvirheisiin tasapainotuksen aikana. Suositellut vaatimukset lattahihnojen hihnapyörille on esitetty standardissa ISO 17383-73 "Lattahihnojen hihnapyörät" [4].

Vetohihnapyörä on sijoitettava karan takapäähän mahdollisimman lähelle laakerikokoonpanoa (mahdollisimman pienellä ylityksellä). Suunnittelupäätös hihnapyörän ulkonevasta sijoittamisesta, joka on tehty valmistettaessa kohdassa Kuva 3.19voidaan pitää epäonnistuneena, koska se lisää merkittävästi karan tukiin vaikuttavaa dynaamisen käyttökuorman momenttia.

Toinen tämän rakenteen merkittävä haittapuoli on kiilahihnaveto, jonka valmistus- ja kokoonpanotarkkuudet voivat myös aiheuttaa ei-toivottua lisäkuormaa karalle.

3.3. Sänky (runko)

Sänky on tasapainotuskoneen tärkein tukirakenne, johon sen tärkeimmät osat, kuten tukipylväät ja käyttömoottori, perustuvat. Kun tasapainotuskoneen sänkyä valitaan tai valmistetaan, on varmistettava, että se täyttää useita vaatimuksia, kuten tarvittava jäykkyys, geometrinen tarkkuus, tärinänkestävyys ja ohjainten kulumiskestävyys.

Käytäntö osoittaa, että valmistettaessa koneita omiin tarpeisiin käytetään yleisimmin seuraavia sänkyvaihtoehtoja:

• käytetyistä metallintyöstökoneista (sorvit, puuntyöstökoneet jne.) peräisin olevat valurautaiset sängyt;
• kanaviin perustuvat kootut sängyt, jotka on koottu ruuviliitoksia käyttäen;
• kanaviin perustuvat hitsatut vuoteet;
• polymeeribetonipohjat, joissa on tärinää vaimentavat pinnoitteet.

Kuva 3.25. Esimerkki käytetyn puuntyöstökoneen sängyn käyttämisestä kardaaniakselien tasapainotuskoneen valmistukseen.

3.4. Tasapainotuskoneiden käyttölaitteet

Kuten asiakkaidemme tasapainotuskoneiden valmistuksessa käyttämien suunnitteluratkaisujen analyysi osoittaa, taajuusmuuttajien suunnittelussa keskitytään pääasiassa taajuusmuuttajilla varustettujen vaihtovirtamoottoreiden käyttöön. Tämä lähestymistapa mahdollistaa laajan valikoiman säädettäviä pyörimisnopeuksia tasapainotetuille roottoreille mahdollisimman pienin kustannuksin. Tasapainotusroottoreiden pyörittämiseen käytettävien pääkäyttömoottoreiden teho valitaan yleensä näiden roottoreiden massan perusteella, ja se voi olla noin:

• 0,25–0,72 kW koneille, jotka on suunniteltu ≤ 5 kg painavien roottorien tasapainottamiseen;
• 0,72–1,2 kW koneille, jotka on suunniteltu tasapainottamaan roottoreita, joiden massa on > 5 ≤ 50 kg;
• 1,2–1,5 kW koneille, jotka on suunniteltu tasapainottamaan roottoreita, joiden massa on > 50 ≤ 100 kg;
• 1,5–2,2 kW koneille, jotka on suunniteltu tasapainottamaan roottoreita, joiden massa on > 100 ≤ 500 kg;
• 2,2–5 kW koneille, jotka on suunniteltu tasapainottamaan roottoreita, joiden massa on > 500 ≤ 1000 kg;
• 5–7,5 kW koneille, jotka on suunniteltu tasapainottamaan roottoreita, joiden massa on > 1000 ≤ 3000 kg.

Nämä moottorit on kiinnitettävä jäykästi koneen alustaan tai sen perustukseen. Ennen asennusta koneeseen (tai asennuspaikalla) pääkäyttömoottori ja sen ulostuloakselille asennettu hihnapyörä on tasapainotettava huolellisesti. Taajuusmuuttajan aiheuttamien sähkömagneettisten häiriöiden vähentämiseksi on suositeltavaa asentaa verkkosuodattimet sen tuloon ja lähtöön. Nämä voivat olla taajuusmuuttajien valmistajien toimittamia vakiotuotteita tai ferriittirenkaista valmistettuja kotitekoisia suodattimia.

4. Tasapainotuskoneiden mittausjärjestelmät

Useimmat tasapainotuskoneiden amatöörivalmistajat, jotka ottavat yhteyttä LLC "Kinematics" (Vibromera) -yritykseen, aikovat käyttää yrityksemme valmistamia "Balanset"-sarjan mittausjärjestelmiä suunnitelmissaan. On kuitenkin myös joitakin asiakkaita, jotka aikovat valmistaa tällaisia mittausjärjestelmiä itsenäisesti. Siksi on järkevää keskustella tasapainotuskoneen mittausjärjestelmän rakenteesta tarkemmin. Näiden järjestelmien tärkein vaatimus on tarve tarjota erittäin tarkkoja mittauksia tasapainotetun roottorin pyörimistaajuudella esiintyvän värähtelysignaalin pyörimiskomponentin amplitudista ja vaiheesta. Tämä tavoite saavutetaan yleensä käyttämällä useiden teknisten ratkaisujen yhdistelmää, mukaan lukien:

• Käytetään tärinäantureita, joilla on korkea signaalin muuntokerroin;
• Nykyaikaisten laservaihekulma-antureiden käyttö;
• Sellaisen laitteiston luominen (tai käyttö), joka mahdollistaa anturisignaalien vahvistamisen ja digitaalisen muuntamisen (ensisijainen signaalinkäsittely);
• Värähtelysignaalin ohjelmistokäsittelyn toteutus, jonka tulisi mahdollistaa tasapainotetun roottorin pyörimistaajuudella ilmenevän värähtelysignaalin pyörimiskomponentin tarkka ja vakaa erottelu (toissijainen käsittely).

Seuraavassa tarkastelemme tällaisten teknisten ratkaisujen tunnettuja muunnelmia, jotka on toteutettu useissa tunnetuissa tasapainotuslaitteissa.

4.1. Tärinäantureiden valinta

Tasapainotuskoneiden mittausjärjestelmissä voidaan käyttää erityyppisiä värähtelyantureita (antureita), kuten:

• Tärinän kiihtyvyysanturit (kiihtyvyysmittarit);
• Tärinänopeusanturit;
• Tärinän siirtymäanturit;
• Voima-anturit.

4.1.1. Tärinäkiihtyvyysanturit

Tärinäkiihtyvyysantureista yleisimmin käytettyjä ovat pietsosähköiset ja kapasitiiviset (siru)kiihtyvyysanturit, joita voidaan tehokkaasti käyttää pehmeillä laakereilla varustetuissa tasapainotuskoneissa. Käytännössä on yleensä sallittua käyttää värähtelykiihtyvyysantureita, joiden muunnoskerroin (Kpr) on 10–30 mV/(m/s²). Tasapainotuskoneissa, jotka vaativat erityisen suurta tasapainotustarkkuutta, on suositeltavaa käyttää kiihtyvyysantureita, joiden Kpr saavuttaa 100 mV/(m/s²) tai suuremmat arvot. Esimerkkinä pietsosähköisistä kiihtyvyysantureista, joita voidaan käyttää tasapainotuskoneiden värähtelyantureina, kuvassa 4.1 on esitetty LLC "Izmeritel" -yrityksen valmistamat DN3M1- ja DN3M1V6-pietsosähköiset kiihtyvyysanturit.

Kuva 4.1. Pietsokiihtyvyysmittarit DN 3M1 ja DN 3M1V6.

Tällaisten antureiden liittämiseksi tärinän mittauslaitteisiin ja -järjestelmiin on käytettävä ulkoisia tai sisäänrakennettuja varausvahvistimia.

Kuva 4.2. Kapasitiiviset kiihtyvyysanturit AD1, valmistaja LLC "Kinematics" (Vibromera)

On huomattava, että näillä antureilla, joihin kuuluvat markkinoilla laajalti käytetyt kapasitiivisten kiihtyvyysmittareiden ADXL 345 -levyt (ks. kuva 4.3), on useita merkittäviä etuja pietsokiihtyvyysmittareihin verrattuna. Ne ovat erityisesti 4-8 kertaa halvempia, ja niiden tekniset ominaisuudet ovat samanlaiset. Lisäksi ne eivät vaadi pietsokiihtyvyysantureissa tarvittavien kalliiden ja hankalien varaustehostimien käyttöä.

Jos tasapainotuskoneiden mittausjärjestelmissä käytetään molempia kiihtyvyysmittarityyppejä, anturisignaalit integroidaan yleensä laitteistolla (tai kaksoisintegroinnilla).

Kuva 4.2. Kapasitiiviset kiihtyvyysmittarit AD 1, koottu.

Kuva 4.2. Kapasitiiviset kiihtyvyysanturit AD1, valmistaja LLC "Kinematics" (Vibromera)

On huomattava, että näillä antureilla, joihin kuuluvat markkinoilla laajalti käytetyt kapasitiivisten kiihtyvyysmittareiden ADXL 345 -levyt (ks. kuva 4.3), on useita merkittäviä etuja pietsokiihtyvyysmittareihin verrattuna. Ne ovat erityisesti 4-8 kertaa halvempia, ja niiden tekniset ominaisuudet ovat samanlaiset. Lisäksi ne eivät vaadi pietsokiihtyvyysantureissa tarvittavien kalliiden ja hankalien varaustehostimien käyttöä.

Kuva 4.3. Kapasitiivinen kiihtyvyysanturikortti ADXL 345.

Tällöin alkuperäinen anturisignaali, joka on verrannollinen värähtelykiihtyvyyteen, muutetaan vastaavasti värähtelynopeuteen tai -siirtymään verrannolliseksi signaaliksi. Värähtelysignaalin kaksoisintegrointi on erityisen tärkeää käytettäessä kiihtyvyysantureita osana hidaskäyntisten tasapainotuskoneiden mittausjärjestelmiä, joissa roottorin alempi pyörimistaajuusalue tasapainotuksen aikana voi olla 120 rpm tai alle. Käytettäessä kapasitiivisia kiihtyvyysmittareita tasapainotuskoneiden mittausjärjestelmissä on otettava huomioon, että integroinnin jälkeen niiden signaalit voivat sisältää matalataajuisia häiriöitä, jotka ilmenevät taajuusalueella 0,5-3 Hz. Tämä voi rajoittaa näitä antureita käyttämään tarkoitettujen koneiden tasapainotuksen alempaa taajuusaluetta.

4.1.2. Tärinänopeusanturit

4.1.2.1. Induktiiviset tärinänopeusanturit.

Näissä antureissa on induktiivinen kela ja magneettiydin. Kun kela värähtelee suhteessa paikallaan olevaan ytimeen (tai ydin suhteessa paikallaan olevaan kelaan), kelaan indusoituu sähkömagneettinen jännite, jonka jännite on suoraan verrannollinen anturin liikkuvan elementin värähtelynopeuteen. Induktiivisten antureiden muuntokertoimet (Кпр) ovat yleensä melko korkeita, jopa useita kymmeniä tai jopa satoja mV/mm/s. Erityisesti Schenckin T77-mallin anturin muuntokerroin on 80 mV/mm/s ja IRD:n Mechanalysis 544M-mallin anturin muuntokerroin on 40 mV/mm/s. Tämä kerroin voi olla suuri, mutta se on myös suuri. Joissakin tapauksissa (esimerkiksi Schenckin tasapainotuskoneissa) käytetään erityisiä erittäin herkkiä induktiivisia värähtelynopeusantureita, joissa on mekaaninen vahvistin ja joissa Кпр voi olla yli 1000 mV/mm/s. Tämän vuoksi on syytä ottaa huomioon, että induktiivisten värähtelynopeusantureiden muuntokertoimet ovat erittäin herkkiä. Jos induktiivisia värähtelynopeusantureita käytetään tasapainotuskoneiden mittausjärjestelmissä, värähtelynopeuteen verrannollinen sähköinen signaali voidaan myös integroida laitteistolla, jolloin se muunnetaan värähtelysiirtymään verrannolliseksi signaaliksi.

Kuva 4.4. IRD Mechanalysis -yrityksen 544M-mallin anturi.

Kuva 4.5. Schenckin T77-mallin anturi

On huomattava, että induktiiviset värähtelynopeusanturit ovat niiden valmistuksen työläyden vuoksi melko harvinaisia ja kalliita tuotteita. Siksi tasapainotuskoneiden harrastajavalmistajat käyttävät näitä antureita hyvin harvoin niiden ilmeisistä eduista huolimatta.

4.2. Vaihekulma-anturit

Värähtelymittausprosessin synkronoimiseksi tasapainotetun roottorin pyörimiskulman kanssa käytetään vaihekulma-antureita, kuten laser- (fotoelektrisiä) tai induktiivisia antureita. Näitä antureita valmistavat erilaisina malleina sekä kotimaiset että kansainväliset valmistajat. Näiden antureiden hintaluokka voi vaihdella merkittävästi, noin 40 dollarista 200 dollariin. Esimerkki tällaisesta laitteesta on "Diamexin" valmistama vaihekulma-anturi, joka on esitetty kuvassa 4.11.

Kuva 4.11: Diamexin vaihekulma-anturi"

Toisena esimerkkinä kuvassa 4.12 on esitetty LLC "Kinematics" (Vibromera) -yhtiön toteuttama malli, jossa vaihekulma-antureina käytetään Kiinassa valmistettuja DT 2234C -mallin lasertakometrejä. Tämän anturin ilmeisiä etuja ovat:

• Laaja toiminta-alue, joka mahdollistaa roottorin pyörimisnopeuden mittaamisen 2,5-99 999 kierrosta minuutissa vähintään yhden kierroksen tarkkuudella;
• Digitaalinen näyttö;
• Helppo asettaa kierroslukumittari mittauksia varten;
• Edullisuus ja alhaiset markkinakustannukset;
• Suhteellisen yksinkertainen modifiointi tasapainotuskoneen mittausjärjestelmään integroimiseksi.

Kuva 4.12: Lasertakometri malli DT 2234C.

Jos optisten laserantureiden käyttö ei jostain syystä ole toivottavaa, ne voidaan joissakin tapauksissa korvata induktiivisilla kosketuksettomilla siirtymäantureilla, kuten aiemmin mainitulla ISAN E41A -mallilla tai muiden valmistajien vastaavilla tuotteilla.

4.3. Tärinäantureiden signaalinkäsittelyominaisuudet

Tasapainotuslaitteiden värähtelysignaalin pyörimisliikkeen amplitudin ja vaiheen tarkkaan mittaamiseen käytetään yleensä laitteiston ja ohjelmiston käsittelytyökalujen yhdistelmää. Nämä työkalut mahdollistavat:

• Anturin analogisen signaalin laajakaistainen laitteistosuodatus;
• Anturin analogisen signaalin vahvistaminen;
• Analogisen signaalin integrointi ja/tai kaksoisintegrointi (tarvittaessa);
• Analogisen signaalin kapeakaistasuodatus seurantasuodattimen avulla;
• Signaalin analogi-digitaalimuunnos;
• Digitaalisen signaalin synkroninen suodatus;
• Digitaalisen signaalin harmoninen analyysi.

4.3.1. Laajakaistaisen signaalin suodatus

Tämä toimenpide on välttämätön värähtelyanturin signaalin puhdistamiseksi mahdollisista häiriöistä, joita voi esiintyä sekä laitteen taajuusalueen ala- että ylärajoilla. Tasapainotuskoneen mittauslaitteen on suositeltavaa asettaa kaistanpäästösuodattimen alarajaksi 2–3 Hz ja ylärajaksi 50 (100) Hz. "Alempi" suodatus auttaa vaimentamaan matalataajuisia kohinaa, jota voi esiintyä erityyppisten anturimittausvahvistimien lähdössä. "Ylempi" suodatus poistaa yhdistelmätaajuuksien ja koneen yksittäisten mekaanisten komponenttien mahdollisten resonanssivärähtelyjen aiheuttamat häiriöt.

4.3.2. Anturin analogisen signaalin vahvistaminen

Jos tasapainotuskoneen mittausjärjestelmän herkkyyttä on tarpeen lisätä, värähtelyantureista mittausyksikön tuloon tulevia signaaleja voidaan vahvistaa. Voidaan käyttää sekä vakiovahvistuksen omaavia vakiovahvistimia että monivaiheisia vahvistimia, joiden vahvistusta voidaan ohjelmallisesti muuttaa anturin todellisen signaalitason mukaan. Esimerkki ohjelmoitavasta monivaiheisesta vahvistimesta ovat LLC "L-Card" -yrityksen jännitemittausmuuntimiin, kuten E154 tai E14-140, toteutetut vahvistimet.

4.3.3. Integrointi

Kuten aiemmin todettiin, tasapainotuskoneiden mittausjärjestelmissä suositellaan tärinäanturisignaalien laitteisto-integrointia ja/tai kaksoisintegrointia. Siten alkuperäinen kiihtyvyysanturin signaali, joka on verrannollinen värähtelykiihtyvyyteen, voidaan muuntaa värähtelynopeuteen (integrointi) tai värähtelysiirtymään (kaksoisintegrointi) verrannolliseksi signaaliksi. Vastaavasti värähtelynopeusanturin signaali voidaan integroinnin jälkeen muuttaa värähtelysiirtymään verrannolliseksi signaaliksi.

4.3.4. Analogisen signaalin kapeakaistasuodatus seurantasuodattimen avulla

Tasapainotuskoneiden mittausjärjestelmissä häiriöiden vähentämiseksi ja värähtelysignaalin käsittelyn laadun parantamiseksi voidaan käyttää kapeakaistaisia seurantasuodattimia. Näiden suodattimien keskitaajuus viritetään automaattisesti tasapainotetun roottorin pyörimistaajuuteen roottorin kierroslukuanturin signaalin avulla. Tällaisten suodattimien luomiseen voidaan käyttää nykyaikaisia integroituja piirejä, kuten "MAXIMin" MAX263, MAX264, MAX267 ja MAX268.

4.3.5. Signaalien analogi-digitaalimuunnos

Analogia-digitaalimuunnos on ratkaiseva menetelmä, joka varmistaa mahdollisuuden parantaa värähtelysignaalin käsittelyn laatua amplitudin ja vaiheen mittauksen aikana. Tätä menetelmää käytetään kaikissa nykyaikaisissa tasapainotuskoneiden mittausjärjestelmissä. Esimerkki tällaisten AD-muuntimien tehokkaasta toteutuksesta ovat LLC "L-Card" -yhtiön tyyppiset E154- tai E14-140-jännitemittausmuuntimet, joita käytetään useissa LLC "Kinematics" (Vibromera) -yhtiön valmistamissa tasapainotuskoneiden mittausjärjestelmissä. Lisäksi LLC "Kinematics" (Vibromera) -yhtiöllä on kokemusta halvemmista mikroprosessorijärjestelmistä, jotka perustuvat "Arduino"-ohjaimiin, "Microchipin" PIC18F4620-mikrokontrolleriin ja vastaaviin laitteisiin.

4.1.2.2. Pietsosähköisiin kiihtyvyysantureihin perustuvat värähtelynopeusanturit

Tämän tyyppinen anturi eroaa tavallisesta pietsosähköisestä kiihtyvyysanturista siten, että sen kotelossa on sisäänrakennettu varausvahvistin ja integraattori, joiden avulla se voi tuottaa värähtelynopeuteen verrannollisen signaalin. Esimerkiksi kotimaisten valmistajien (ZETLAB-yritys ja LLC "Vibropribor") valmistamat pietsosähköiset värähtelynopeusanturit on esitetty kuvissa 4.6 ja 4.7.

Kuva 4.6. ZETLABin (Venäjä) AV02-anturimalli.

Kuva 4.7. Vibropribor LLC:n valmistama DVST 2 -anturi"

Tällaisia antureita valmistavat useat eri valmistajat (sekä kotimaiset että ulkomaiset), ja niitä käytetään nykyisin laajalti erityisesti kannettavissa tärinän mittauslaitteissa. Näiden antureiden hinta on melko korkea ja voi nousta 20 000-30 000 ruplaan kappaleelta, jopa kotimaisilta valmistajilta.

4.1.3. Siirtymäanturit

Tasapainotuskoneiden mittausjärjestelmissä voidaan käyttää myös kosketuksettomia siirtymäantureita – kapasitiivisia tai induktiivisia. Nämä anturit voivat toimia staattisessa tilassa, jolloin värähtelyprosessien rekisteröinti alkaa 0 Hz:stä. Niiden käyttö voi olla erityisen tehokasta tasapainotettaessa hitaita roottoreita, joiden pyörimisnopeus on 120 rpm tai alle. Näiden antureiden muunnoskertoimet voivat olla 1000 mV/mm ja korkeampia, mikä tarjoaa suuren tarkkuuden ja erottelukyvyn siirtymän mittaamisessa jopa ilman lisävahvistusta. Näiden antureiden ilmeinen etu on niiden suhteellisen alhainen hinta, joka joillakin kotimaisilla valmistajilla ei ylitä 1000 ruplaa. Käytettäessä näitä antureita tasapainotuskoneissa on tärkeää ottaa huomioon, että anturin herkän elementin ja värähtelevän kappaleen pinnan välinen nimellinen työväli on rajoitettu anturikelan halkaisijaan. Esimerkiksi kuvassa 4.8 esitetylle anturille, malli ISAN E41A, valmistaja "TEKO", määritelty työväli on tyypillisesti 3,8–4 mm, mikä mahdollistaa värähtelevän kappaleen siirtymän mittaamisen ±2,5 mm:n alueella.

Kuva 4.8. Induktiivinen siirtymäanturi, malli ISAN E41A, TEKO (Venäjä).

4.1.4. Voima-anturit

Kuten aiemmin todettiin, Hard Bearing -tasapainotuskoneisiin asennetuissa mittausjärjestelmissä käytetään voima-antureita. Nämä anturit, erityisesti niiden yksinkertaisen valmistuksen ja suhteellisen alhaisen hinnan vuoksi, ovat yleensä pietsosähköisiä voima-antureita. Esimerkkejä tällaisista antureista esitetään kuvissa 4.9 ja 4.10.

Kuva 4.9. Kinematika LLC:n voima-anturi SD 1

Kuva 4.10: Voima-anturi autojen tasapainotuskoneille, myy "STO Market""

Strain gauge -voima-antureita, joita valmistavat monet kotimaiset ja ulkomaiset valmistajat, voidaan käyttää myös Hard Bearing -tasapainotuskoneiden tukien suhteellisten muodonmuutosten mittaamiseen.

4.4. Tasapainotuskoneen mittausjärjestelmän toiminnallinen kaavio, "Balanset 2""

"Balanset 2" -mittausjärjestelmä edustaa modernia lähestymistapaa mittaus- ja laskentatoimintojen integrointiin tasapainotuskoneissa. Tämä järjestelmä laskee korjauspainot automaattisesti vaikutuskerroinmenetelmän avulla ja sitä voidaan mukauttaa erilaisiin konekokoonpanoihin.

Toiminnallinen kaavio sisältää signaalinmuokkauksen, analogia-digitaalimuunnoksen, digitaalisen signaalinkäsittelyn ja automaattiset laskenta-algoritmit. Järjestelmä pystyy käsittelemään sekä kaksi- että monitasoisia tasapainotusskenaarioita suurella tarkkuudella.

4.5. Roottorin tasapainotuksessa käytettävien korjauspainojen parametrien laskeminen.

Korjaavien painojen laskenta perustuu vaikutuskerroinmenetelmään, joka määrittää, miten roottori reagoi testipainoihin eri tasoissa. Tämä menetelmä on olennainen osa kaikkia nykyaikaisia tasapainotusjärjestelmiä ja tarjoaa tarkkoja tuloksia sekä jäykille että joustaville roottoreille.

4.5.1. Kaksoistukiroottoreiden tasapainotustehtävä ja sen ratkaisumenetelmät

Kaksoistukiroottoreilla (yleisin kokoonpano) tasapainotustehtävässä määritetään kaksi korjauspainoarvoa - yksi kumpaakin korjaustasoa kohden. Vaikutuskerroinmenetelmässä käytetään seuraavaa lähestymistapaa:

1. Alkumittaus (ajo 0): Mittaa värähtelyä ilman koepainoja
2. Ensimmäinen koeajo (Ajo 1): Lisää tunnettu koepaino tasoon 1 ja mittaa vaste.
3. Toinen koeajo (2. ajo): Siirrä koepaino tasolle 2 ja mittaa vaste.
4. Laskeminen: Ohjelmisto laskee pysyvät korjauspainot mitattujen vasteiden perusteella

Matemaattinen perusta sisältää lineaarisen yhtälöryhmän ratkaisemisen, jossa koepainojen vaikutukset yhdistetään vaadittuihin korjauksiin molemmissa tasoissa samanaikaisesti.

Kuvat 3.26 ja 3.27 näyttää esimerkkejä sorvipenkkien käytöstä, joiden perusteella valmistettiin erikoistunut kovalaakeroiva kone tasapainotusruuvien tasapainottamiseen ja yleiskäyttöinen pehmeälaakeroiva tasapainotuskone lieriömäisille roottoreille. Tällaiset ratkaisut mahdollistavat DIY-valmistajille tasapainotuskoneen jäykän tukijärjestelmän luomisen minimaalisella ajalla ja minimaalisilla kustannuksilla, ja niihin voidaan asentaa erityyppisiä tukitelineitä (sekä Hard Bearing että Soft Bearing). Valmistajan päätehtävänä on tässä tapauksessa varmistaa (ja tarvittaessa palauttaa) niiden koneenohjainten geometrinen tarkkuus, joihin tukitelineet perustuvat. Itse tehdyissä tuotanto-olosuhteissa käytetään yleensä hienoraaputusta ohjainten vaaditun geometrisen tarkkuuden palauttamiseksi.

Kuva 3.28 näyttää kahdesta kanavasta kootun sängyn version. Tämän sängyn valmistuksessa käytetään irrotettavia ruuviliitoksia, joiden avulla sängyn muodonmuutokset voidaan minimoida tai poistaa kokonaan kokoonpanon aikana ilman teknisiä lisätoimenpiteitä. Määritellyn sängyn ohjainten geometrisen tarkkuuden varmistamiseksi voidaan tarvita kanavien ylälaippojen mekaanista käsittelyä (hionta, hienojyrsintä).

Kuvat 3.29 ja 3.30 esittää myös kahdesta kanavasta valmistettujen hitsattujen sänkyjen muunnelmia. Tällaisten sänkyjen valmistustekniikka voi vaatia useita lisätoimintoja, kuten lämpökäsittelyä hitsauksen aikana syntyvien sisäisten jännitysten poistamiseksi. Kuten koottujen sänkyjen kohdalla, myös hitsattujen sänkyjen ohjainten geometrisen tarkkuuden varmistamiseksi olisi suunniteltava käytettävien kanavien ylälaippojen mekaanista käsittelyä (hionta, hienojyrsintä).

4.5.2. Menetelmä monitukipyöräisten roottoreiden dynaamiseksi tasapainottamiseksi.

Monituetut roottorit (kolmella tai neljällä laakeripisteellä) vaativat monimutkaisempia tasapainotusmenetelmiä. Jokainen tukipiste vaikuttaa kokonaisdynaamiseen käyttäytymiseen, ja korjauksen on otettava huomioon kaikkien tasojen väliset vuorovaikutukset.

Menetelmä laajentaa kaksitasolähestymistapaa seuraavasti:

• Tärinän mittaus kaikissa tukipisteissä
• Useiden koepainojen käyttö
• Suurempien lineaaristen yhtälöryhmien ratkaiseminen
• Korjauspainon jakautumisen optimointi

Kardaaniakseleilla ja vastaavilla pitkillä roottoreilla tällä lähestymistavalla saavutetaan tyypillisesti jäännösepätasapaino, joka vastaa ISO-laatuluokkaa G6.3 tai parempaa.

4.5.3. Laskimet monitukipyöräisten roottoreiden tasapainottamista varten

Kolmen ja neljän tuen roottorikokoonpanoille on kehitetty erikoistuneita laskenta-algoritmeja. Nämä laskimet on toteutettu Balanset-4-ohjelmistolla ja ne pystyvät käsittelemään monimutkaisia roottorigeometrioita automaattisesti.

Laskimet ottavat huomioon:

• Muuttuva tukijäykkyys
• Korjaustasojen välinen ristikytkentä
• Painojen sijoittelun optimointi esteettömyyden parantamiseksi
• Laskettujen tulosten varmentaminen

5. Suositukset tasapainotuskoneiden toiminnan ja tarkkuuden tarkastamiseksi.

Tasapainotuskoneen tarkkuus ja luotettavuus riippuvat monista tekijöistä, kuten sen mekaanisten komponenttien geometrisesta tarkkuudesta, tukien dynaamisista ominaisuuksista ja mittausjärjestelmän toimintakyvystä. Näiden parametrien säännöllinen tarkistus varmistaa tasaisen tasapainotuslaadun ja auttaa tunnistamaan mahdolliset ongelmat ennen kuin ne vaikuttavat tuotantoon.

5.1. Koneen geometrisen tarkkuuden tarkistaminen

Geometrisen tarkkuuden varmennukseen kuuluu tukien kohdistuksen, ohjainten yhdensuuntaisuuden ja karan kokoonpanojen samankeskisyyden tarkistaminen. Nämä tarkistukset tulisi suorittaa alkuasennuksen aikana ja säännöllisesti käytön aikana tarkkuuden varmistamiseksi.

5.2. Koneen dynaamisten ominaisuuksien tarkistaminen

Dynaamisten ominaisuuksien varmentamiseen kuuluu tukien ja runkokomponenttien ominaistaajuuksien mittaaminen sen varmistamiseksi, että ne on erotettu asianmukaisesti toimintataajuuksista. Tämä estää resonanssiongelmia, jotka voivat vaarantaa tasapainotustarkkuuden.

5.3. Mittausjärjestelmän toimintakyvyn tarkistaminen

Mittausjärjestelmän verifiointiin kuuluu anturien kalibrointi, vaihekohdistuksen verifiointi ja signaalinkäsittelyn tarkkuuden tarkistukset. Tämä varmistaa värähtelyn amplitudin ja vaiheen luotettavan mittauksen kaikilla käyttönopeuksilla.

5.4. Tarkkuusominaisuuksien tarkistaminen standardin ISO 20076-2007 mukaisesti

ISO 20076-2007 -standardi tarjoaa standardoituja menettelyjä tasapainotuskoneen tarkkuuden tarkistamiseksi kalibroitujen testiroottoreiden avulla. Nämä menettelyt auttavat validoimaan koneen suorituskyvyn kansainvälisesti tunnustettujen standardien mukaisesti.

Kirjallisuus

1. Reshetov DN (toim.). "Metallinleikkauskoneiden yksityiskohdat ja mekanismit." Moskova: Mashinostroenie, 1972.
2. Kellenberger W. "Sylinterimäisten pintojen spiraalihionta." Koneet, 1963.
3. ISO 18855-94 (ISO 281-89) "Vierintälaakerit - Dynaamiset kuormitusluokat ja käyttöikä.""
4. ISO 17383-73 "Litteiden käyttöhihnojen hihnapyörät.""
5. ISO 1940-1-2007 "Tärinä. Jäykkien roottoreiden tasapainotuslaadun vaatimukset.""
6. ISO 20076-2007 "Tasapainotuskoneiden tarkkuuden tarkastusmenettelyt.""