ბალანსირების მანქანები საკუთარი ხელით

1. შესავალი

(რატომ გახდა საჭირო ამ ნაშრომის დაწერა?)

შპს "კინემატიკის" (ვიბრომერა) მიერ წარმოებული ბალანსირების მოწყობილობების მოხმარების სტრუქტურის ანალიზი აჩვენებს, რომ მათგან დაახლოებით 30% შეძენილია ბალანსირების მანქანებისა და/ან სადგამების სტაციონარული საზომი და გამოთვლითი სისტემების სახით გამოსაყენებლად. შესაძლებელია ჩვენი აღჭურვილობის მომხმარებელთა (მომხმარებლების) ორი ჯგუფის იდენტიფიცირება.

პირველი ჯგუფი მოიცავს საწარმოებს, რომლებიც სპეციალიზდებიან ბალანსირების მანქანების მასობრივ წარმოებასა და მათ გარე მომხმარებლებზე გაყიდვაზე. ამ საწარმოებში დასაქმებულნი არიან მაღალკვალიფიციური სპეციალისტები, რომლებსაც აქვთ ღრმა ცოდნა და ვრცელი გამოცდილება სხვადასხვა ტიპის ბალანსირების მანქანების დაპროექტებაში, წარმოებასა და ექსპლუატაციაში. ამ ჯგუფის მომხმარებლებთან ურთიერთობისას წარმოქმნილი გამოწვევები, როგორც წესი, უკავშირდება ჩვენი საზომი სისტემებისა და პროგრამული უზრუნველყოფის ადაპტაციას არსებულ ან ახლად შემუშავებულ მანქანებზე, მათი სტრუქტურული აღჭურვილობის საკითხების გადაჭრის გარეშე.

მეორე ჯგუფი შედგება მომხმარებლებისგან, რომლებიც საკუთარი საჭიროებებისთვის ქმნიან და აწარმოებენ დანადგარებს (სტენდებს). ეს მიდგომა, ძირითადად, დამოუკიდებელი მწარმოებლების სურვილით აიხსნება, შეამცირონ საკუთარი წარმოების ხარჯები, რაც ზოგიერთ შემთხვევაში შეიძლება ორ-სამჯერ ან მეტად შემცირდეს. ამ ჯგუფს ხშირად აკლია სათანადო გამოცდილება დანადგარების შექმნისას და, როგორც წესი, თავის საქმიანობაში ეყრდნობა საღ აზრს, ინტერნეტიდან მიღებულ ინფორმაციასა და ხელმისაწვდომ ანალოგებს.

მათთან ურთიერთობისას ბევრი კითხვა ჩნდება, რომელიც, ბალანსირების მანქანების საზომი სისტემების შესახებ დამატებითი ინფორმაციის გარდა, მოიცავს საკითხთა ფართო სპექტრს, რომელიც დაკავშირებულია მანქანების კონსტრუქციულ შესრულებასთან, საძირკველზე მათი მონტაჟის მეთოდებთან, ამძრავების შერჩევასთან, სათანადო საბალანსო სიზუსტის მიღწევასთან და ა.შ.

ჩვენი მომხმარებლების დიდი ჯგუფის მიერ დაბალანსების მანქანების დამოუკიდებლად წარმოების საკითხებისადმი გამოვლენილი მნიშვნელოვანი ინტერესის გათვალისწინებით, შპს "კინემატიკის" (ვიბრომერა) სპეციალისტებმა მოამზადეს კრებული კომენტარებითა და რეკომენდაციებით ყველაზე ხშირად დასმულ კითხვებზე.

2. ბალანსირების მანქანების (სტენდების) ტიპები და მათი კონსტრუქციული მახასიათებლები

ბალანსირების მანქანა არის ტექნოლოგიური მოწყობილობა, რომელიც შექმნილია როტორების სტატიკური ან დინამიური დისბალანსის აღმოსაფხვრელად სხვადასხვა მიზნით. იგი მოიცავს მექანიზმს, რომელიც აჩქარებს დაბალანსებულ როტორს მითითებულ ბრუნვის სიხშირემდე და სპეციალიზებულ საზომ და გამოთვლით სისტემას, რომელიც განსაზღვრავს მასებს და მაკორექტირებელი წონების განლაგებას, რომლებიც საჭიროა როტორის დისბალანსის კომპენსაციისთვის.

დანადგარის მექანიკური ნაწილის კონსტრუქცია, როგორც წესი, შედგება ჩარჩოსგან, რომელზეც დამონტაჟებულია საყრდენი ბოძები (საკისრები). ეს ბოძები გამოიყენება დაბალანსებული პროდუქტის (როტორის) დასამონტაჟებლად და მოიცავს როტორის ბრუნვისთვის განკუთვნილ ამძრავს. დაბალანსების პროცესის დროს, რომელიც ხორციელდება პროდუქტის ბრუნვის დროს, საზომი სისტემის სენსორები (რომელთა ტიპი დამოკიდებულია დანადგარის დიზაინზე) აფიქსირებენ ან ვიბრაციებს საკისრებში, ან ძალებს საკისრებზე.

ამგვარად მიღებული მონაცემები იძლევა საშუალებას, განისაზღვროს მასები და სამონტაჟო ადგილები იმ გამასწორებელი წონებისა, რომლებიც აუცილებელია დისბალანსის კომპენსაციისთვის.

ამჟამად, ყველაზე გავრცელებულია ბალანსირების მანქანების (სტენდების) ორი ტიპის კონსტრუქცია:

• რბილი საკისრების მანქანები (მოქნილი საყრდენებით);
• მყარი საკისრების მანქანები (მყარი საყრდენებით)

2.1. რბილი საყრდენების მანქანები და სადგარები

რბილი საყრდენების მქონე ბალანსირების მანქანების (სტენდების) ძირითადი მახასიათებელია მათი შედარებით მოქნილი საყრდენები, რომლებიც დამზადებულია ზამბარიანი დაკიდების, ზამბარზე დამონტაჟებული კარეტების, ბრტყელი ან ცილინდრული ზამბარიანი საყრდენების და ა.შ. საფუძველზე. ამ საყრდენების ბუნებრივი სიხშირე, სულ მცირე, 2-3-ჯერ უფრო დაბალია, ვიდრე მათზე დამონტაჟებული დასაბალანსებელი როტორის ბრუნვის სიხშირე. რბილი საყრდენების კონსტრუქციული შესრულების კლასიკური მაგალითი ჩანს DB-50 მოდელის დანადგარის საყრდენში, რომლის ფოტოც ნაჩვენებია სურათზე 2.1.

ნახატი 2.1. ბალანსირების დანადგარის მოდელის DB-50-ის საყრდენი.

როგორც ნაჩვენებია 2.1-ელ ნახაზზე, მოძრავი ჩარჩო (სლაიდერი) 2 დამაგრებულია საყრდენის 1-ლი უძრავი სვეტების მეშვეობით, 3-ლი ზოლიანი ზამბარებისგან შემდგარი დაკიდების სისტემით. საყრდენზე დამონტაჟებული როტორის დისბალანსით გამოწვეული ცენტრიფუგალური ძალის ზემოქმედებით, კარეტა (სლაიდერი) 2-ს შეუძლია ჰორიზონტალური რხევების შესრულება 1-ლი უძრავი სვეტის მიმართ, რომელთა გაზომვა ხდება ვიბრაციული სენსორის გამოყენებით.

ამ საყრდენის კონსტრუქციული შესრულება უზრუნველყოფს კარეტის რხევების დაბალი ბუნებრივი სიხშირის მიღწევას, რომელიც შეიძლება 1-2 Hz-ის ფარგლებში იყოს. ეს შესაძლებელს ხდის როტორის დაბალანსებას მისი ბრუნვის სიხშირეების ფართო დიაპაზონში, 200 RPM-დან დაწყებული. ეს მახასიათებელი, ასეთი საყრდენების წარმოების შედარებით სიმარტივესთან ერთად, ამ დიზაინს მიმზიდველს ხდის ჩვენი მრავალი მომხმარებლისთვის, რომლებიც სხვადასხვა დანიშნულების ბალანსირების მანქანებს საკუთარი საჭიროებებისთვის აწარმოებენ.

სურათი 2.2. ბალანსირების მანქანის რბილი საყრდენი, წარმოებულია "პოლიმერ ლიმიტედის" მიერ, მახაჩკალა

სურათი 2.2 გვიჩვენებს რბილი საკისრების მქონე დაბალანსების მანქანის ფოტოს, რომლის საყრდენებიც დამზადებულია საკიდი ზამბარებისგან, და დამზადებულია მახაჩკალაში, "პოლიმერ ლიმიტედის" საკუთარი საჭიროებისთვის. მანქანა განკუთვნილია პოლიმერული მასალების წარმოებაში გამოყენებული ლილვაკების დაბალანსებისთვის.

ნახატი 2.3 წარმოდგენილია ბალანსირების მანქანის ფოტო, რომელსაც კარეტისთვის მსგავსი ზოლიანი დაკიდების სისტემა აქვს და რომელიც სპეციალიზებული ხელსაწყოების დასაბალანსებლად არის განკუთვნილი.

ნახატები 2.4.ა და 2.4.ბ აჩვენებს ამძრავი ლილვების დასაბალანსებელი თვითნაკეთი რბილი საყრდენების მქონე მანქანის ფოტოებს, რომლის საყრდენებიც ასევე ზოლიანი დაკიდების ზამბარებითაა დამზადებული.

ნახატი 2.5 წარმოგიდგენთ ტურბო დამტენების დაბალანსებისთვის განკუთვნილი რბილი საკისრების მქონე მანქანის ფოტოსურათს, რომლის ვაგონების საყრდენებიც ასევე ზოლებიან ზამბარებზეა დაკიდებული. მანქანა, რომელიც დამზადებულია ა. შაჰგუნიანის (სანქტ-პეტერბურგი) პირადი მოხმარებისთვის, აღჭურვილია "Balanset 1" საზომი სისტემით.

მწარმოებლის თანახმად (იხ. სურ. 2.6), ეს დანადგარი უზრუნველყოფს ტურბინების დაბალანსებას ნარჩენი დისბალანსით, რომელიც არ აღემატება 0.2 g*mm-ს.

ნახატი 2.3. რბილი საყრდენი მანქანა ინსტრუმენტების დასაბალანსებლად, საყრდენი დაკიდებით ლენტისებრი ზამბარების მეშვეობით

ნახატი 2.4.ა. რბილი საკისრის მანქანა ამძრავი ღერძების დასაბალანსებლად (მონტაჟებული მანქანა)

ნახატი 2.4.ბ. რბილი საყრდენი მანქანა ამძრავი ღერძების დასაბალანსებლად, ვაგონეტის საყრდენებით, რომლებიც ლენტისებრ ზამბარებზეა დაკიდებული. (მთავარი წისქვილის დამჭერი ზამბარიანი ლენტის დაკიდებით)

ნახატი 2.5. ტურბოკომპრესორების დასაბალანსებელი რბილი საკისრის მანქანა ზოლიანი ზამბარების საყრდენებით, მწარმოებელი ა. შაჰგუნიანის (სანქტ-პეტერბურგი)

სურათი 2.6. 'Balanset 1'-ის საზომი სისტემის ეკრანის ასლი, რომელიც აჩვენებს ა. შაჰგუნიანის მანქანაზე ტურბინის როტორის დაბალანსების შედეგებს.

ზემოთ განხილული Soft Bearing-ის დაბალანსების მანქანის საყრდენების კლასიკური ვერსიის გარდა, სხვა კონსტრუქციული გადაწყვეტებიც გავრცელდა.

ნახატი 2.7 და 2.8 წარმოდგენილია წამყვანი ლილვების დაბალანსების მანქანების ფოტოები, რომელთა საყრდენები დამზადებულია ბრტყელი (ფირფიტიანი) ზამბარების საფუძველზე. ეს მანქანები დამზადდა შესაბამისად კერძო საწარმო "დერგაჩევას" და შპს "ტატკარდანის" ("კინეტიკა-მ") საკუთრების საჭიროებებისთვის.

ასეთი საყრდენებით რბილი საკისრების დამაბალანსებელი მანქანები ხშირად რეპროდუცირდება მოყვარული მწარმოებლების მიერ მათი შედარებითი სიმარტივისა და წარმოებადობის გამო. ეს პროტოტიპები, როგორც წესი, წარმოადგენს ან "K. Schenck"-ის VBRF სერიის მანქანებს, ან მსგავს შიდა წარმოების მანქანებს.

ნახატებზე 2.7 და 2.8-ზე ნაჩვენები დანადგარები განკუთვნილია ორსაყრდენიანი, სამსაყრდენიანი და ოთხსაყრდენიანი ამძრავი ვალიკოების დასაბალანსებლად. მათ მსგავსი კონსტრუქცია აქვთ, რომელიც მოიცავს:

• 1. შედუღებული საწოლის ჩარჩო, რომელიც დამზადებულია ორ I-ებენისგან, რომლებიც დაკავშირებულია განივი ღერძებით;
• სადგომი (წინა) მბრუნავი ღერძის საყრდენი 2;
• მოძრავი (უკანა) შპინდელის საყრდენი 3;
• ერთი ან ორი მოძრავი (შუალედური) საყრდენი 4. საყრდენებში 2 და 3 განთავსებულია შპინდელის კვანძები 5 და 6, რომლებიც განკუთვნილია დანადგარზე დასაბალანსებელი ამძრავი ლილვის 7 დასამაგრებლად.

სურათი 2.7. კერძო საწარმო "დერგაჩევას" მიერ შექმნილი რბილი საკისრების მანქანა წამყვანი ლილვების დაბალანსებისთვის ბრტყელ (ფირფიტიან) ზამბარებზე დამაგრებით.

სურათი 2.8. შპს "ტატკარდანის" ("კინეტიკა-მ") მიერ წარმოებული რბილი საკისრების მანქანა წამყვანი ლილვების დაბალანსებისთვის ბრტყელ ზამბარებზე დამაგრებული საყრდენებით

ვიბრაციის სენსორები 8 დამონტაჟებულია ყველა საყრდენზე და გამოიყენება საყრდენების განივი რხევების გასაზომად. წამყვან შპინდელს 5, რომელიც დამონტაჟებულია საყრდენ 2-ზე, ელექტროძრავა ატრიალებს სარტყელური ამძრავის მეშვეობით.

ნახატები 2.9.ა და 2.9.ბ აჩვენებს ბალანსირების მანქანის საყრდენის ფოტოებს, რომელიც ბრტყელ ზამბარებზეა დაფუძნებული.

ნახატი 2.9. რბილი საკისრის საყრდენი ბალანსირების მანქანისთვის ბრტყელი ზამბარებით

• ა) გვერდითი ხედი;
• ბ) წინა ხედი

იმის გათვალისწინებით, რომ მოყვარული მწარმოებლები ხშირად იყენებენ ასეთ სამაგრებს თავიანთ კონსტრუქციებში, სასარგებლოა უფრო დეტალურად შევისწავლოთ მათი კონსტრუქციის თავისებურებები. როგორც ნახატზე 2.9.აა ნაჩვენები, ეს სამაგრი შედგება სამი ძირითადი კომპონენტისგან:

• ქვედა საყრდენი ფირფიტა 1: წინა ღერძის საყრდენისთვის ფირფიტა მყარად არის დამაგრებული სახელმძღვანელოებზე; შუალედური ან უკანა ღერძის საყრდენებისთვის კი ქვედა ფირფიტა შექმნილია როგორც კარეტა, რომელსაც შეუძლია ჩარჩოს სახელმძღვანელოებზე გადაადგილება.
• ზედა საყრდენი ფირფიტა 2, რომელზეც დამონტაჟებულია საყრდენი ერთეულები (როლიკებიანი საყრდენები 4, ღერძები, შუალედური საკისრები და ა.შ.).
• ორი ბრტყელი ზამბარი 3, ქვედა და ზედა საყრდენი ფირფიტების დაკავშირება.

ექსპლუატაციის დროს საყრდენების გაზრდილი ვიბრაციის რისკის თავიდან ასაცილებლად, რაც შეიძლება მოხდეს დაბალანსებული როტორის აჩქარების ან შენელების დროს, საყრდენები შეიძლება მოიცავდეს ჩამკეტ მექანიზმს (იხ. სურ. 2.9.ბ). ეს მექანიზმი შედგება მყარი სამაგრისგან 5, რომელიც შეიძლება ჩაეჭიდოს ცენტრდან გადაადგილებულ საკეტს 6, რომელიც დაკავშირებულია საყრდენის ერთ-ერთ ბრტყელ ზამბარასთან. როდესაც საკეტი 6 და სამაგრი 5 ჩაეჭიდება, საყრდენი იბლოკება, რაც გამორიცხავს ვიბრაციის გაძლიერების რისკს აჩქარებისა და შენელების დროს.

ბრტყელი (ლამინირებული) ზამბარებისგან დამზადებული საყრდენების დაპროექტებისას, დანადგარის მწარმოებელმა უნდა შეაფასოს მათი ბუნებრივი რხევების სიხშირე, რომელიც დამოკიდებულია ზამბარების სიმყარეზე და დაბალანსებული როტორის მასაზე. ამ პარამეტრის ცოდნა პროექტორს საშუალებას აძლევს, გააზრებულად შეარჩიოს როტორის საექსპლუატაციო მბრუნავი სიხშირეების დიაპაზონი და თავიდან აიცილოს საყრდენების რეზონანსული რხევების საშიშროება დაბალანსების დროს.

3-ე ნაწილში განხილულია რეკომენდაციები საყრდენების, ასევე ბალანსირების მანქანების სხვა კომპონენტების რხევების ბუნებრივი სიხშირეების გამოთვლისა და ექსპერიმენტულად განსაზღვრისთვის.

როგორც უკვე აღინიშნა, ბრტყელი (ფირფიტისებრი) ზამბარების გამოყენებით საყრდენის დიზაინის სიმარტივე და წარმოების ტექნიკური შესაძლებლობები იზიდავს სხვადასხვა დანიშნულების ბალანსირების მანქანების მოყვარულ შემქმნელებს, მათ შორის, კრანკშაფტების, საავტომობილო ტურბოკომპრესორის როტორების და ა.შ. დასაბალანსებელ მანქანებს.

მაგალითის სახით, ნახაზები 2.10.a და 2.10.b წარმოადგენს ტურბო დამტენის როტორების დაბალანსებისთვის განკუთვნილი მანქანის ზოგადი ხედვის ესკიზს. ეს მანქანა დამზადდა და გამოიყენება პენზაში, შპს "სურატურბოში" კომპანიის შიდა საჭიროებებისთვის.

2.10.ა. ტურბოკომპრესორის როტორების დასაბალანსებელი დანადგარი (გვერდითი ხედი)

2.10.ბ. ტურბოკომპრესორის როტორების დასაბალანსებელი დანადგარი (წინა საყრდენი მხრიდან)

წინათ განხილული რბილი საყრდენების დაბალანსების მანქანების გარდა, ზოგჯერ შედარებით მარტივი რბილი საყრდენების დამაყენებელი მოწყობილობებიც იქმნება. ეს მოწყობილობები მინიმალური დანახარჯებით უზრუნველყოფენ სხვადასხვა დანიშნულების მბრუნავი მექანიზმების მაღალხარისხიან დაბალანსებას.

ქვემოთ განხილულია რამდენიმე ასეთი სადგამი, რომლებიც აგებულია ცილინდრულ შეკუმშვის ზამბარებზე დამონტაჟებული ბრტყელი ფირფიტის (ან ჩარჩოს) საფუძველზე. ეს ზამბარები, როგორც წესი, ისეა შერჩეული, რომ მასზე დამონტაჟებული დაბალანსებული მექანიზმით ფირფიტის რხევების ბუნებრივი სიხშირე 2-3-ჯერ ნაკლები იყოს ამ მექანიზმის როტორის ბრუნვის სიხშირეზე დაბალანსების დროს.

ნახატი 2.11 აჩვენებს აბრაზიული ბორბლების დასაბალანსებელი სადგამის ფოტოსურათს, რომელიც პ. აშარინმა შიდა საწარმოო საჭიროებისთვის დაამზადა.

ნახატი 2.11. აბრაზიული დისკოების დაბალანსების სადგამი

სადგამი შედგება შემდეგი ძირითადი კომპონენტებისგან:

• ფირფიტა 1, ოთხ ცილინდრულ ზამბარაზე 2 დამონტაჟებული;
• ელექტროძრავა 3, რომლის როტორი ასევე წარმოადგენს საღერძელს, რომელზეც დამონტაჟებულია მანდრელი 4, რომელიც გამოიყენება საღერძელზე აბრაზიული ბორბლის დასამონტაჟებლად და დასაფიქსირებლად.

ამ სადგამის ძირითადი მახასიათებელია ელექტროძრავის როტორის ბრუნვის კუთხის პულსური სენსორის 5 ჩართვა, რომელიც გამოიყენება სადგამის საზომი სისტემის ("Balanset 2C") ნაწილად, აბრაზიული ბორბლიდან მაკორექტირებელი მასის მოსაშორებლად კუთხური პოზიციის დასადგენად.

ნახატი 2.12 ნაჩვენებია ვაკუუმური ტუმბოების დაბალანსებისთვის გამოყენებული სადგამის ფოტო. ეს სადგამი შეკვეთით შეიქმნა სს "გაზომვის ქარხნის" მიერ.

სურათი 2.12. სს "გაზომვის ქარხანა"-ს მიერ წარმოებული დაბალანსებული ვაკუუმური ტუმბოების სადგამი"

ამ სადგამის საფუძველიც იყენებს ფირფიტა 1, მოთავსებული ცილინდრულ ზამბარებზე 2. პლატა 1-ზე დამონტაჟებულია ვაკუუმური ტუმბო 3, რომელსაც აქვს საკუთარი ელექტროძრავა, რომლის სიჩქარის რეგულირება შესაძლებელია ფართო დიაპაზონში, 0-დან 60 000 ბრ/წთ-მდე. ტუმბოს კორპუსზე დამონტაჟებულია ვიბრაციული სენსორები 4, რომლებიც გამოიყენება ორი სხვადასხვა სექციაში, სხვადასხვა სიმაღლეზე, ვიბრაციის გასაზომად.

ვიბრაციის გაზომვის პროცესის ტუმბოს როტორის ბრუნვის კუთხესთან სინქრონიზაციისთვის, სადგამზე გამოიყენება ლაზერული ფაზის კუთხის სენსორი 5. ასეთი სადგამების ერთი შეხედვით მარტივი გარეგანი კონსტრუქციის მიუხედავად, ის საშუალებას იძლევა მიღწეულ იქნას ტუმბოს იმპულერის ძალიან მაღალი ხარისხის დაბალანსება.

მაგალითად, ქვეკრიტიკულ ბრუნვით სიხშირეებზე ტუმბოს როტორის ნარჩენი დისბალანსი დაბალია ISO 21940-11-ით (ადრე ISO 1940-1) განსაზღვრული ყველაზე ზუსტი დაბალანსების ხარისხის კლასის, G0.4-ის ტოლერანსზე — ეს არის შიდა სტენდური შედეგი, ეკვივალენტური პირობით G0.16-ს, რაც სტანდარტში ჩამოთვლილ ნებისმიერ კლასზე უფრო მკაცრია.

პომპის კორპუსის ნარჩენი ვიბრაცია, რომელიც ბალანსირებისას 8000 ბრ/წთ-მდე მბრუნავ სიჩქარეზე მიიღწევა, არ აღემატება 0,01 მმ/წმ-ს.

ზემოთ აღწერილი სქემის მიხედვით დამზადებული სასწორები ეფექტურია სხვა მექანიზმების, მაგალითად, ვენტილატორების, დასაბალანსებლადაც. ვენტილატორების დასაბალანსებლად განკუთვნილი სასწორების მაგალითები ნაჩვენებია 2.13 და 2.14 ნახაზებზე.

ნახატი 2.13. ვენტილატორის იმპელერების დასაბალანსებელი სადგამი

ასეთ სადგამებზე ვენტილატორების დაბალანსების ხარისხი საკმაოდ მაღალია. შპს "ატლანტ-პროექტის" სპეციალისტების თქმით, შპს "კინემატიკსის" რეკომენდაციების საფუძველზე მათ მიერ დაპროექტებულ სადგამზე (იხ. სურ. 2.14), ვენტილატორების დაბალანსებისას მიღწეული ნარჩენი ვიბრაციის დონე 0.8 მმ/წმ იყო. ეს სამჯერ მეტია, ვიდრე ISO 31350-2007 "ვიბრაცია. სამრეწველო ვენტილატორები. წარმოებული ვიბრაციისა და ბალანსირების ხარისხის მოთხოვნები"-ს მიხედვით BV5 კატეგორიის ვენტილატორებისთვის დადგენილი ტოლერანტობა."

სურათი 2.14. შპს "ატლანტ-პროექტის" (პოდოლსკი) აფეთქებისადმი მდგრადი აღჭურვილობის დაბალანსებული ვენტილატორის იმპულსების სადგამი

სს "ლისანტის ვენტილატორების ქარხანაში" მიღებული მსგავსი მონაცემები აჩვენებს, რომ ასეთი სადგამები, რომლებიც გამოიყენება საჰაერო ვენტილატორების სერიულ წარმოებაში, მუდმივად უზრუნველყოფდა ნარჩენ ვიბრაციას, რომელიც არ აღემატებოდა 0.1 მმ/წმ-ს.

2.2. მყარი საყრდენების მანქანები

მყარი საყრდენიანი ბალანსირების მანქანები განსხვავდება ადრე განხილული რბილი საყრდენიანი მანქანებისგან თავიანთი საყრდენების კონსტრუქციით. მათი საყრდენები დამზადებულია რთული ღარებიანი (გამოჭრილი) მყარი ფირფიტების სახით. ამ საყრდენების ბუნებრივი სიხშირეები მნიშვნელოვნად (სულ მცირე 2-3-ჯერ) აღემატება მანქანაზე დაბალანსებული როტორის მაქსიმალურ მბრუნავ სიხშირეს.

მყარი რგოლების მანქანები უფრო მრავალმხრივია, ვიდრე რბილი რგოლების მანქანები, რადგან ისინი, როგორც წესი, უზრუნველყოფენ მაღალი ხარისხის ბალანსირებას როტორებისთვის მათი მასისა და ზომის მახასიათებლების უფრო ფართო დიაპაზონში. ამ მანქანების მნიშვნელოვანი უპირატესობა ასევე არის ის, რომ ისინი იძლევიან როტორების მაღალი სიზუსტით ბალანსირების შესაძლებლობას შედარებით დაბალ მბრუნავ სიჩქარეებზე, რაც შეიძლება იყოს 200-500 ბრ/წთ და უფრო ნაკლები.

ნახატი 2.15 ნაჩვენებია "კ. შენკის" მიერ წარმოებული ტიპიური მყარი საკისრების დაბალანსების მანქანის ფოტოსურათი. ამ ნახაზიდან ჩანს, რომ საყრდენის ცალკეულ ნაწილებს, რომლებიც რთული ჭრილებით არის წარმოქმნილი, განსხვავებული სიმტკიცე აქვთ. როტორის დისბალანსის ძალების გავლენით, ამან შეიძლება გამოიწვიოს საყრდენის ზოგიერთი ნაწილის დეფორმაციები (გადაადგილებები) სხვებთან შედარებით. (ნახაზი 2.15-ზე საყრდენის უფრო მყარი ნაწილი წითელი წერტილოვანი ხაზით არის მონიშნული, ხოლო მისი შედარებით დრეკადი ნაწილი ლურჯად).

აღნიშნული ფარდობითი დეფორმაციების გასაზომად, მყარი საყრდენის მანქანებს შეუძლიათ გამოიყენონ ან ძალის სენსორები, ან სხვადასხვა ტიპის მაღალმგრძნობიარე ვიბრაციული სენსორები, მათ შორის, უკონტაქტო ვიბრაციული გადაადგილების სენსორები.

სურათი 2.15. მყარი საკისრების დამაბალანსებელი მანქანა "K. შენკის" მიერ"

როგორც "Balanset" სერიის ინსტრუმენტებზე მომხმარებლებისგან მიღებული მოთხოვნების ანალიზი აჩვენებს, საკუთარი მოხმარებისთვის მყარი საკისრების მქონე მანქანების წარმოებისადმი ინტერესი მუდმივად იზრდება. ამას ხელს უწყობს საყოფაცხოვრებო ბალანსირების მანქანების დიზაინის მახასიათებლების შესახებ სარეკლამო ინფორმაციის ფართოდ გავრცელება, რომლებსაც მოყვარული მწარმოებლები იყენებენ ანალოგებად (ან პროტოტიპებად) საკუთარი განვითარებისთვის.

მოდით განვიხილოთ მყარი საკისრების მქონე მანქანების რამდენიმე ვარიაცია, რომლებიც წარმოებულია "Balanset" სერიის ინსტრუმენტების რიგი მომხმარებლების საკუთარი საჭიროებებისთვის.

ნახატები 2.16.ა – 2.16.დ ნაჩვენებია ნ. ობიედკოვის (მაგნიტოგორსკის ქალაქი) მიერ წარმოებული მყარი საკისრების მქონე მანქანის ფოტოები, რომელიც შექმნილია წამყვანი ლილვების დაბალანსებისთვის. როგორც ჩანს ნახ. 2.16.a-ზე, მანქანა შედგება ხისტი ჩარჩოსგან 1, რომელზეც დამონტაჟებულია საყრდენები 2 (ორი შპინდელი და ორი შუალედური). მანქანის მთავარი შპინდელი 3 ბრუნავს ასინქრონული ელექტროძრავით 4 ქამრის ამძრავის მეშვეობით. სიხშირის კონტროლერი 6 გამოიყენება ელექტროძრავის 4 ბრუნვის სიჩქარის სამართავად. მანქანა აღჭურვილია "Balanset 4" საზომი და გამოთვლითი სისტემით 5, რომელიც მოიცავს საზომ ერთეულს, კომპიუტერს, ოთხ ძალის სენსორს და ფაზის კუთხის სენსორს (სენსორები არ არის ნაჩვენები ნახ. 2.16.a-ზე).

ნახატი 2.16.ა. მყარი საკისრების მანქანა ამძრავის ღერძების დასაბალანსებლად, დამზადებულია ნ. ობიედკოვის მიერ (მაგნიტოგორსკი)

ნახატი 2.16.ბ აჩვენებს დანადგარის წინა საყრდენის ფოტოს წამყვანი შპინდელით 3, რომელსაც, როგორც უკვე აღინიშნა, ასინქრონული ელექტროძრავა 4 სარტყელური ამძრავით ატრიალებს. ეს საყრდენი მყარად არის დამონტაჟებული ჩარჩოზე.

ნახატი 2.16.ბ. წინა (მძღოლი) საყრდენი.

ნახატი 2.16.გ წარმოდგენილია მანქანის ორი მოძრავი შუალედური საყრდენის ერთ-ერთის ფოტო. ეს საყრდენი დაყრდნობილია 7-ე სლაიდებზე, რაც მას ჩარჩოს რელსებზე გასწვრივ მოძრაობის საშუალებას აძლევს. ეს საყრდენი მოიცავს 8-ნომრიან სპეციალურ მოწყობილობას, რომელიც განკუთვნილია დაბალანსებული ამძრავი ღერძის შუალედური საკისრის სიმაღლის დასაყენებლად და მოსარეგულირებლად.

ნახატი 2.16.გ. მანქანის შუალედური მოძრავი საყრდენი

ნახატი 2.16.დ ნაჩვენებია უკანა (მოძრავი) შპინდელის საყრდენის ფოტოსურათი, რომელიც, შუალედური საყრდენების მსგავსად, საშუალებას იძლევა გადაადგილდეს მანქანის ჩარჩოს სახელმძღვანელოების გასწვრივ.

ნახატი 2.16.d. უკანა (მამოძრავებელი) სალტეს დამჭერი.

ზემოთ განხილული ყველა სამაგრი წარმოადგენს ვერტიკალურ ფირფიტებს, რომლებიც ბრტყელ საყრდენებზეა დამონტაჟებული. ფირფიტებს აქვს T-სებრი ღარები (იხ. ნახ. 2.16.d), რომლებიც სამაგრს ყოფს შიდა ნაწილად 9 (უფრო მყარი) და გარე ნაწილად 10 (ნაკლებად მყარი). სამაგრის შიდა და გარე ნაწილების განსხვავებულმა სიმყარემ შეიძლება გამოიწვიოს ამ ნაწილების რელატიური დეფორმაცია დაბალანსებული როტორის არათანაბარი ძალების ზემოქმედებით.

ძალის სენსორები, როგორც წესი, გამოიყენება სახლში დამზადებულ დანადგარებში საყრდენების შეფარდებითი დეფორმაციის გასაზომად. მაგალითი იმისა, თუ როგორ არის ძალის სენსორი დამონტაჟებული Hard Bearing-ის ბალანსირების დანადგარის საყრდენზე, ნაჩვენებია სურათზე 2.16.e. როგორც ამ სურათზე ჩანს, ძალის სენსორი 11 დაჭერილია საყრდენის შიდა ნაწილის გვერდით ზედაპირზე 12-ე ჭანჭიკით, რომელიც გადის საყრდენის გარე ნაწილში არსებულ ხრახნიან ხვრელში.

ბოლტი 12-ის თანაბარი წნევის უზრუნველსაყოფად ძალის სენსორის 11 მთელ ბრტყელზე, მასსა და სენსორს შორის მოთავსებულია ბრტყელი რგოლი 13.

ნახატი 2.16.e. ძალის სენსორის საყრდენზე მონტაჟის მაგალითი.

მანქანის მუშაობის დროს, დაბალანსებული როტორიდან დისბალანსის ძალები მოქმედებს საყრდენის გარე ნაწილზე არსებული საყრდენი ერთეულების (შპინდელების ან შუალედური საკისრების) მეშვეობით, რომელიც როტორის ბრუნვის სიხშირის დროს იწყებს ციკლურ მოძრაობას (დეფორმაციას) მის შიდა ნაწილთან მიმართებაში. ეს იწვევს სენსორ 11-ზე ცვლადი ძალის მოქმედებას, რომელიც პროპორციულია დისბალანსის ძალისა. მისი გავლენით, ძალის სენსორის გამოსავალზე წარმოიქმნება ელექტრული სიგნალი, რომელიც პროპორციულია როტორის დისბალანსის სიდიდისა.

ყველა საყრდენზე დამონტაჟებული ძალის სენსორებიდან მიღებული სიგნალები იკვებება მანქანის საზომ და გამოთვლით სისტემაში, სადაც ისინი გამოიყენება კორექტირებადი წონების პარამეტრების დასადგენად.

ნახატი 2.17.ა. ფოტოზე გამოსახულია მაღალკვალიფიციური მყარი საკისრების მქონე მანქანის ფოტო, რომელიც გამოიყენება "ხრახნიანი" ლილვების დაბალანსებისთვის. ეს მანქანა დამზადებულია შპს "უფატვერდოსპლავის" შიდა გამოყენებისთვის.

როგორც ნახაზზეა ნაჩვენები, მანქანის დატრიალების მექანიზმს აქვს გამარტივებული კონსტრუქცია, რომელიც შედგება შემდეგი ძირითადი კომპონენტებისგან:

• შედუღებული ჩარჩო 1, რომელიც საწოლად ემსახურება;
• ორი მდგომი საყრდენი 2, ჩარჩოსთან მკაცრად დამაგრებული;
• ელექტროძრავა 3, რომელიც დასაბალანსებელ ლილვს (ხრახნს) 5 ატრიალებს სარტყელური ამძრავის 4 მეშვეობით.

სურათი 2.17.ა. ხრახნიანი ლილვების დაბალანსების მყარი საკისრების მქონე მანქანა, წარმოებულია შპს "უფატვერდოსპლავის" მიერ"

მექანიზმის 2 საყრდენი არის ვერტიკალურად დამონტაჟებული ფოლადის ფირფიტები T-ფორმის ღარებით. თითოეული საყრდენის ზედა ნაწილში განლაგებულია საყრდენი გორგოლაჭები, რომლებიც დამზადებულია გორგოლაჭებიანი საკისრების გამოყენებით და რომლებზეც ბრუნავს დაბალანსებული ღერძი 5.

როტორის დისბალანსის ზემოქმედების ქვეშ წარმოქმნილი საყრდენების დეფორმაციის გასაზომად გამოიყენება ძალის სენსორები 6 (იხ. სურ. 2.17.ბ), რომლებიც დამონტაჟებულია საყრდენების ჭრილებში. ეს სენსორები დაკავშირებულია "Balanset 1" მოწყობილობასთან, რომელიც ამ მანქანაზე გამოიყენება როგორც საზომი და გამოთვლითი სისტემა.

მანქანის ბრუნვის მექანიზმის შედარებითი სიმარტივის მიუხედავად, ის საშუალებას იძლევა ხრახნების საკმარისად მაღალი ხარისხის დაბალანსების, რომლებსაც, როგორც ნახ. 2.17.ა.-ზე ჩანს, რთული სპირალური ზედაპირი აქვთ.

შპს "უფატვერდოსპლავის" ცნობით, დაბალანსების პროცესში ამ მანქანაზე ხრახნის საწყისი დისბალანსი თითქმის 50-ჯერ შემცირდა.

ნახატი 2.17.ბ. მყარი საყრდენების მანქანის საყრდენი ხრახნული ლილვების დასაბალანსებლად ძალის სენსორით

მიღწეული ნარჩენი დისბალანსი იყო 3552 g*mm (19.2 g 185 mm რადიუსზე) ხრახნის პირველ სიბრტყეში და 2220 g*mm (12.0 g 185 mm რადიუსზე) მეორე სიბრტყეში. 500 kg მასის მქონე და 3500 RPM ბრუნვითი სიხშირით მომუშავე როტორისთვის ეს დისბალანსი შეესაბამება G6.3 კლასს ISO 21940-11-ის მიხედვით (ადრე ISO 1940-1), რაც აკმაყოფილებს მის ტექნიკურ დოკუმენტაციაში მითითებულ მოთხოვნებს.

ორიგინალური დიზაინი (იხ. სურ. 2.18), რომელიც გულისხმობს ერთიანი ბაზის გამოყენებას სხვადასხვა ზომის ორი მყარი საკისრის მქონე დაბალანსების მანქანის საყრდენების ერთდროული დამონტაჟებისთვის, შემოთავაზებული იქნა ს.ვ. მოროზოვის მიერ. ამ ტექნიკური გადაწყვეტის აშკარა უპირატესობები, რომლებიც საშუალებას იძლევა მინიმუმამდე დაიყვანოს მწარმოებლის წარმოების ხარჯები, მოიცავს:

• წარმოების სივრცის დაზოგვა;
• ერთი ელექტროძრავის ცვლადი სიხშირის ამძრავით ორი სხვადასხვა მანქანის სამართავად გამოყენება;
• ერთი საზომი სისტემის გამოყენება ორი სხვადასხვა მანქანის სამართავად.

სურათი 2.18. მყარი საკისრების დაბალანსების მანქანა ("ტანდემი"), წარმოებულია ს.ვ. მოროზოვის მიერ

3. მოთხოვნები ბალანსირების მანქანების ძირითადი ერთეულებისა და მექანიზმების კონსტრუქციისადმი

3.1. საკისრები

3.1.1. საყრდენის დიზაინის თეორიული საფუძვლები

წინა ნაწილში დეტალურად იყო განხილული დაბალანსების მანქანებისთვის განკუთვნილი რბილი და მყარი საკისრების საყრდენების ძირითადი დიზაინის ვერსიები. მნიშვნელოვანი პარამეტრი, რომელიც დიზაინერებმა უნდა გაითვალისწინონ ამ საყრდენების დიზაინისა და წარმოებისას, არის მათი ბუნებრივი რხევის სიხშირეები. ეს მნიშვნელოვანია, რადგან მანქანის საზომი და გამოთვლითი სისტემების მიერ კორექტირების წონის პარამეტრების გამოსათვლელად საჭიროა არა მხოლოდ საყრდენების ვიბრაციის ამპლიტუდის (ციკლური დეფორმაცია), არამედ ვიბრაციის ფაზის გაზომვაც.

თუ საყრდენის საკუთარი სიხშირე ემთხვევა დაბალანსებული როტორის ბრუნვის სიხშირეს (საყრდენის რეზონანსი), ვიბრაციის ამპლიტუდისა და ფაზის ზუსტი გაზომვა პრაქტიკულად შეუძლებელია. ეს ნათლად არის ილუსტრირებული გრაფიკებზე, რომლებიც ასახავს საყრდენის რხევების ამპლიტუდისა და ფაზის ცვლილებებს დაბალანსებული როტორის ბრუნვის სიხშირის ფუნქციის მიხედვით (იხ. სურ. 3.1).

ამ გრაფიკებიდან ჩანს, რომ როდესაც დაბალანსებული როტორის ბრუნვით სიხშირე მიახლოვდება საყრდენის რხევების ბუნებრივ სიხშირესთან (ანუ, როდესაც fp/fo შეფარდება 1-თანაა ახლოს), საყრდენის რეზონანსულ რხევებთან დაკავშირებული ამპლიტუდა მნიშვნელოვნად იზრდება (იხ. სურ. 3.1.ა). ამავდროულად, გრაფიკი 3.1.b აჩვენებს, რომ რეზონანსულ ზონაში ხდება ფაზური კუთხის ∆F°-ის მკვეთრი ცვლილება, რომელიც შეიძლება 180°-მდე მიაღწიოს.

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ნებისმიერი მექანიზმის რეზონანსულ ზონაში დაბალანსებისას, მისი ბრუნვის სიხშირის მცირე ცვლილებებმაც კი შეიძლება გამოიწვიოს მისი რხევების ამპლიტუდისა და ფაზის გაზომვის შედეგების მნიშვნელოვანი არასტაბილურობა, რაც საკორექციო წონების პარამეტრების გამოთვლაში შეცდომებს იწვევს და უარყოფითად აისახება დაბალანსების ხარისხზე.

ზემოთ მოცემული გრაფიკები ადასტურებს ადრე გაცემულ რეკომენდაციებს, რომ მყარი საკისრებიანი მანქანებისთვის, როტორის სამუშაო სიხშირეების ზედა ზღვარი (მინიმუმ) 2-3-ჯერ დაბალი უნდა იყოს საყრდენის ბუნებრივ სიხშირეზე, fo. რბილი საკისრებიანი მანქანებისთვის, დაბალანსებული როტორის დასაშვები სამუშაო სიხშირეების ქვედა ზღვარი (მინიმუმ) 2-3-ჯერ მაღალი უნდა იყოს საყრდენის ბუნებრივ სიხშირეზე.

ნახატი 3.1. გრაფიკები, რომლებიც აჩვენებს ბალანსირების მანქანის საყრდენის რყევების ფარდობითი ამპლიტუდისა და ფაზის ცვლილებებს მბრუნავი სიხშირის ცვლილების ფუნქციაში.

• Ад – საყრდენის დინამიკური რყევების ამპლიტუდა;
• e = m*r / M - დაბალანსებული როტორის სპეციფიკური დისბალანსი;
• მ – როტორის არათანაბარი მასა;
• M – როტორის მასა;
• r – რადიუსი, რომელზეც როტორზე მდებარეობს დაუბალანსებელი მასა;
• fp – როტორის ბრუნვის სიხშირე;
• fo – საყრდენის რხევების ბუნებრივი სიხშირე

წარმოდგენილი ინფორმაციის გათვალისწინებით, დანადგარის ექსპლუატაცია მისი საყრდენების რეზონანსულ ზონაში (ნახ. 3.1-ზე წითლად მონიშნული) არ არის რეკომენდებული. ნახ. 3.1-ზე მოცემული გრაფიკები ასევე აჩვენებს, რომ როტორის ერთი და იმავე დისბალანსის შემთხვევაში მყარი საყრდენების დანადგარის საყრდენებზე წარმოქმნილი ფაქტობრივი ვიბრაციები მნიშვნელოვნად დაბალია, ვიდრე რბილი საყრდენების დანადგარის საყრდენებზე.

აქედან გამომდინარე, მყარი საყრდენების მანქანებში საყრდენების ვიბრაციის გასაზომად გამოყენებულ სენსორებს უფრო მაღალი მგრძნობელობა უნდა ჰქონდეთ, ვიდრე რბილი საყრდენების მანქანებში. ამ დასკვნას კარგად ამყარებს სენსორების გამოყენების პრაქტიკა, რომელიც აჩვენებს, რომ აბსოლუტური ვიბრაციის სენსორები (ვიბროაქსელერომეტრები და/ან ვიბროსიჩქარის სენსორები), რომლებიც წარმატებით გამოიყენება რბილი საყრდენების ბალანსირების მანქანებში, ხშირად ვერ უზრუნველყოფენ საჭირო დაბალანსების ხარისხს მყარი საყრდენების მანქანებზე.

ამ მანქანებზე რეკომენდებულია გამოყენებულ იქნას რელატიური ვიბრაციის სენსორები, როგორიცაა ძალის სენსორები ან მაღალი მგრძნობელობის გადაადგილების სენსორები.

3.1.2. საყრდენების ბუნებრივი სიხშირეების შეფასება გამოთვლითი მეთოდებით

დამპროექტებელს შეუძლია საყრდენის ბუნებრივი სიხშირის fo-ს მიახლოებითი (სავარაუდო) გამოთვლა ფორმულა 3.1-ის გამოყენებით, თუ მას გამარტივებულად განვიხილავთ როგორც ერთი თავისუფლების ხარისხის მქონე რხევით სისტემას, რომელიც (იხ. სურ. 2.19.ა) წარმოდგენილია მასით M, რომელიც K სიმყარის ზამბარაზე რხევს.

სიმეტრიული, საკისრებს შორის მოთავსებული როტორისთვის გამოთვლაში გამოყენებული მასა M შეიძლება მიახლოებით განისაზღვროს ფორმულა 3.2-ით.

სადაც Mo არის საყრდენის მოძრავი ნაწილის მასა კგ-ებში; Mr არის დაბალანსებული როტორის მასა კგ-ებში; n არის დაბალანსებაში ჩართული მანქანის საყრდენების რაოდენობა.

საყრდენის სიმყარე K გამოითვლება 3.3 ფორმულის მიხედვით, ექსპერიმენტული კვლევების შედეგებზე დაყრდნობით, რომლებიც მოიცავს საყრდენის დეფორმაციის ΔL-ის გაზომვას სტატიკური ძალით P დატვირთვისას (იხ. 3.2.ა და 3.2.ბ სურათები).

სადაც ΔL არის საყრდენის დეფორმაცია მეტრებში; P არის სტატიკური ძალა ნიუტონებში.

დატვირთვის ძალის P სიდიდე შეიძლება გაიზომოს ძალის საზომი ხელსაწყოთი (მაგ., დინამომეტრით). საყრდენის გადაადგილება ΔL განისაზღვრება ხაზოვანი გადაადგილების საზომი ხელსაწყოთი (მაგ., ინდიკატორული საათით).

3.1.3. საყრდენების ბუნებრივი სიხშირეების განსაზღვრის ექსპერიმენტული მეთოდები

იმის გათვალისწინებით, რომ საყრდენების ბუნებრივი სიხშირეების ზემოთ განხილულმა გამარტივებული მეთოდით გაანგარიშებამ შეიძლება მნიშვნელოვანი შეცდომები გამოიწვიოს, მოყვარული დეველოპერების უმეტესობა ამ პარამეტრების ექსპერიმენტული მეთოდებით განსაზღვრას ამჯობინებს. ამისათვის ისინი იყენებენ ბალანსირების მანქანების თანამედროვე ვიბრაციის საზომი სისტემების, მათ შორის "Balanset" სერიის ინსტრუმენტების შესაძლებლობებს.

3.1.3.1. საყრდენების ბუნებრივი სიხშირეების განსაზღვრა დარტყმითი აგზნების მეთოდით

დარტყმითი აგზნების მეთოდი საყრდენის ან ნებისმიერი სხვა მანქანური კომპონენტის რხევების ბუნებრივი სიხშირის დასადგენად უმარტივესი და ყველაზე გავრცელებული გზაა. ის ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ როდესაც ნებისმიერი ობიექტი, მაგალითად ზარი (იხ. სურ. 3.3), დარტყმითი აგზნების ქვეშ ექცევა, მისი რეაქცია გამოვლინდება თანდათანობით მქრკალ რხევით პასუხში. რხევითი სიგნალის სიხშირეს განსაზღვრავს ობიექტის სტრუქტურული მახასიათებლები და შეესაბამება მის ბუნებრივ რხევებს. რხევების დარტყმითი აგზნებისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნებისმიერი მძიმე ინსტრუმენტი, როგორიცაა რეზინის ან ჩვეულებრივი ჩაქუჩი.

ნახატი 3.3. დარტყმითი აგზნების დიაგრამა, რომელიც ობიექტის ბუნებრივი სიხშირეების დასადგენად გამოიყენება

ჩაქუჩის მასა დაახლოებით 10%-ით უნდა აღემატებოდეს ამოსარყევ ობიექტს. ვიბრაციული პასუხის დასაფიქსირებლად, შესამოწმებელ ობიექტზე უნდა დამონტაჟდეს ვიბრაციის სენსორი, რომლის საზომი ღერძი მიმართული იქნება დარტყმითი სტიმულაციის მიმართულების შესაბამისად. ზოგიერთ შემთხვევაში, ობიექტის ვიბრაციული პასუხის აღსაქმელად სენსორის სახით შეიძლება გამოყენებულ იქნას ხმაურის საზომი მოწყობილობის მიკროფონი.

ობიექტის ვიბრაციები სენსორის მიერ გარდაიქმნება ელექტრულ სიგნალად, რომელიც შემდეგ იგზავნება საზომ ინსტრუმენტში, მაგალითად, სპექტრის ანალიზატორის შეყვანაში. ეს ინსტრუმენტი იწერს დროის ფუნქციას და დაშლის ვიბრაციული პროცესის სპექტრს (იხ. სურ. 3.4), რომლის ანალიზი საშუალებას იძლევა განისაზღვროს ობიექტის ბუნებრივი ვიბრაციების სიხშირე (სიხშირეები).

ნახატი 3.5. პროგრამის ინტერფეისი, რომელიც აჩვენებს დროის ფუნქციის გრაფიკებსა და გამოკვლეული კონსტრუქციის ჩამხრობი დარტყმითი ვიბრაციების სპექტრს

3.5-ზე (იხ. სამუშაო ფანჯრის ქვედა ნაწილი) ნაჩვენები სპექტრის გრაფიკის ანალიზი აჩვენებს, რომ გამოკვლეული სტრუქტურის ბუნებრივი რხევების მთავარი კომპონენტი, რომელიც გრაფიკის აბსცისების ღერძთან მიმართებაშია განსაზღვრული, ხდება 9.5 ჰც სიხშირეზე. ეს მეთოდი შეიძლება რეკომენდებული იყოს როგორც რბილი, ისე მაგარი საყრდენის მქონე ბალანსირების მანქანის საყრდენების ბუნებრივი რხევების შესწავლისთვის.

3.1.3.2. საყრდენების ბუნებრივი სიხშირეების განსაზღვრა თავისუფალი დატრიალების რეჟიმში

ზოგიერთ შემთხვევაში, საყრდენების ბუნებრივი სიხშირეების დადგენა შესაძლებელია ვიბრაციის ამპლიტუდისა და ფაზის ციკლური გაზომვით "ნაპირზე". ამ მეთოდის განხორციელებისას, შესწავლილ მანქანაზე დამონტაჟებული როტორი თავდაპირველად აჩქარებულია მაქსიმალურ ბრუნვის სიჩქარემდე, რის შემდეგაც მისი ამძრავი ითიშება და როტორის დისბალანსთან დაკავშირებული შემაშფოთებელი ძალის სიხშირე თანდათან მცირდება მაქსიმალურიდან გაჩერების წერტილამდე.

ამ შემთხვევაში, საყრდენების ბუნებრივი სიხშირეები შეიძლება განისაზღვროს ორი მახასიათებლით:

• რეზონანსულ ზონებში დაფიქსირებული ვიბრაციის ამპლიტუდის ადგილობრივი ნახტომით;
• ამპლიტუდის ნახტომის ზონაში დაფიქსირებული ვიბრაციის ფაზის მკვეთრი ცვლილებით (180°-მდე).

"Balanset" სერიის მოწყობილობებში, "ვიბრომეტრის" რეჟიმი ("Balanset 1") ან "ბალანსირების. მონიტორინგის" რეჟიმი ("Balanset 2C" და "Balanset 4") შეიძლება გამოყენებულ იქნას "სანაპიროზე" არსებული ობიექტების ბუნებრივი სიხშირეების დასადგენად, რაც საშუალებას იძლევა როტორის ბრუნვის სიხშირეზე ვიბრაციის ამპლიტუდისა და ფაზის ციკლური გაზომვების.

გარდა ამისა, "Balanset 1"-ის პროგრამული უზრუნველყოფა დამატებით მოიცავს სპეციალიზებულ "Graphs. Coasting" რეჟიმს, რომელიც საშუალებას იძლევა, ააგოთ სანაპიროზე საყრდენი ვიბრაციების ამპლიტუდისა და ფაზის ცვლილებების გრაფიკები ბრუნვის სიხშირის ცვლილების ფუნქციის მიხედვით, რაც მნიშვნელოვნად ამარტივებს რეზონანსების დიაგნოსტიკის პროცესს.

აღსანიშნავია, რომ, აშკარა მიზეზების გამო (იხ. სექცია 3.1.1), სანაპიროზე არსებული საყრდენების ბუნებრივი სიხშირეების იდენტიფიცირების მეთოდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ რბილი საყრდენების დაბალანსების მანქანების შესწავლისას, სადაც როტორის ბრუნვის სამუშაო სიხშირეები მნიშვნელოვნად აღემატება საყრდენების ბუნებრივ სიხშირეებს განივი მიმართულებით.

მყარი საყრდენებიანი მანქანების შემთხვევაში, სადაც როტორის ბრუნვის სამუშაო სიხშირეები, რომლებიც თავისუფალი დატრიალებისას საყრდენების ვიბრაციას აღძრავს, მნიშვნელოვნად დაბალია საყრდენების ბუნებრივ სიხშირეებზე, ამ მეთოდის გამოყენება პრაქტიკულად შეუძლებელია.

3.1.4. პრაქტიკული რეკომენდაციები ბალანსირების მანქანების სამაგრების დაპროექტებისა და დამზადებისთვის

3.1.2. საყრდენების ბუნებრივი სიხშირეების გამოთვლა გამოთვლითი მეთოდებით

ზემოთ განხილული გამოთვლის სქემის გამოყენებით საყრდენების ბუნებრივი სიხშირეების გამოთვლა შეიძლება ჩატარდეს ორ მიმართულებაში:

• სამაგრების განივი მიმართულებით, რომელიც ემთხვევა მათი ვიბრაციების გაზომვის მიმართულებას, რომლებიც გამოწვეულია როტორის არათანაბარი მასის ძალებით;
• ღერძულ მიმართულებაში, რომელიც ემთხვევა მანქანის საყრდენებზე დამონტაჟებული დაბალანსებული როტორის ბრუნვის ღერძს.

საყრდენების ბუნებრივი სიხშირეების ვერტიკალური მიმართულებით გამოთვლა მოითხოვს უფრო რთული გამოთვლის ტექნიკის გამოყენებას, რომელიც (საყრდენისა და თავად დაბალანსებული როტორის პარამეტრების გარდა) უნდა ითვალისწინებდეს ჩარჩოს პარამეტრებს და მანქანის საძირკველზე დამონტაჟების სპეციფიკას. ეს მეთოდი ამ პუბლიკაციაში არ არის განხილული. ფორმულა 3.1-ის ანალიზი საშუალებას იძლევა რამდენიმე მარტივი რეკომენდაციის გაკეთების, რომლებიც მანქანების დიზაინერებმა უნდა გაითვალისწინონ თავიანთ პრაქტიკულ საქმიანობაში. კერძოდ, საყრდენის ბუნებრივი სიხშირე შეიძლება შეიცვალოს მისი სიხისტის და/ან მასის შეცვლით. სიხისტის გაზრდა ზრდის საყრდენის ბუნებრივ სიხშირეს, ხოლო მასის გაზრდა ამცირებს მას. ამ ცვლილებებს აქვთ არაწრფივი, კვადრატულ-შებრუნებული დამოკიდებულება. მაგალითად, საყრდენის სიხისტის გაორმაგება ზრდის მის ბუნებრივ სიხშირეს მხოლოდ 1.4-ჯერ. ანალოგიურად, საყრდენის მოძრავი ნაწილის მასის გაორმაგება ამცირებს მის ბუნებრივ სიხშირეს მხოლოდ 1.4-ჯერ.

3.1.4.1. რბილი საყრდენი მანქანები ბრტყელ ზამბარებთან ერთად

ბრტყელი ზამბარებით დამზადებული დაბალანსების მანქანების საყრდენების რამდენიმე კონსტრუქციული ვარიაცია განხილულია ზემოთ, 2.1 ნაწილში და ილუსტრირებულია ნახაზებზე 2.7 - 2.9. ჩვენი ინფორმაციით, ასეთი კონსტრუქციები ყველაზე ხშირად გამოიყენება წამყვანი ლილვების დაბალანსებისთვის განკუთვნილ მანქანებში.

მაგალითად, განვიხილოთ ერთ-ერთი კლიენტის (შპს "როსტ-სერვისი", სანქტ-პეტერბურგი) მიერ საკუთარი მანქანების საყრდენების დამზადებისას გამოყენებული ზამბარის პარამეტრები. ეს მანქანა განკუთვნილი იყო 2, 3 და 4 საყრდენიანი წამყვანი ლილვების დაბალანსებისთვის, რომელთა მასა არ აღემატებოდა 200 კგ-ს. კლიენტის მიერ შერჩეული მანქანის წამყვანი და ამოძრავებული შპინდელების საყრდენებში გამოყენებული ზამბარების გეომეტრიული ზომები (სიმაღლე * სიგანე * სისქე) შესაბამისად 300*200*3 მმ იყო.

"Balanset 4" აპარატის სტანდარტული საზომი სისტემის გამოყენებით დარტყმითი აგზნების მეთოდით ექსპერიმენტულად განსაზღვრული დაუტვირთავი საყრდენის ბუნებრივი სიხშირე 11-12 ჰც-ის ტოლი აღმოჩნდა. საყრდენების ვიბრაციის ასეთი ბუნებრივი სიხშირის დროს, დაბალანსებული როტორის რეკომენდებული ბრუნვის სიხშირე დაბალანსების დროს არ უნდა იყოს 22-24 ჰც-ზე (1320 – 1440 ბრ/წთ) დაბალი.

იმავე მწარმოებლის მიერ შუალედურ საყრდენებზე გამოყენებული ბრტყელი ზამბარების გეომეტრიული ზომები შესაბამისად 200*200*3 მმ იყო. უფრო მეტიც, როგორც კვლევებმა აჩვენა, ამ საყრდენების ბუნებრივი სიხშირეები უფრო მაღალი იყო და 13-14 ჰც-ს აღწევდა.

ტესტის შედეგების საფუძველზე, დანადგარის მწარმოებლებს ურჩიეს, გაესწორებინათ (გათანაბრებინათ) შპინდელისა და შუალედური საყრდენების ბუნებრივი სიხშირეები. ამან ხელი უნდა შეუწყოს დაბალანსების დროს წამყვანი ლილვების ოპერაციული ბრუნვის სიხშირეების დიაპაზონის შერჩევას და თავიდან აიცილოს საზომი სისტემის ჩვენებების პოტენციური არასტაბილურობა, რაც გამოწვეულია საყრდენების რეზონანსული ვიბრაციების არეალში მოხვედრით.

ბრტყელ ზამბარებზე დამაგრებული საყრდენების რხევების ბუნებრივი სიხშირეების რეგულირების მეთოდები აშკარაა. ამ რეგულირებას შეიძლება მივაღწიოთ ბრტყელი ზამბარების გეომეტრიული ზომების ან ფორმის შეცვლით, რასაც, მაგალითად, აღწევენ მათი სიმყარის შემცირებით გრძივი ან განივი ღარების გაკვეთით.

როგორც უკვე აღინიშნა, ასეთი კორექტირების შედეგების ვერიფიკაცია შეიძლება ჩატარდეს საყრდენების რხევების ბუნებრივი სიხშირეების იდენტიფიცირებით, 3.1.3.1 და 3.1.3.2 სექციებში აღწერილი მეთოდების გამოყენებით.

ნახატი 3.6 წარმოდგენილია ბრტყელი ზამბარების მქონე საყრდენის დიზაინის კლასიკური ვერსია, რომელიც ა. სინიცინმა თავის ერთ-ერთ დანადგარში გამოიყენა. როგორც ნახაზზეა ნაჩვენები, საყრდენი მოიცავს შემდეგ კომპონენტებს:

• ზედა ფირფიტა 1;
• ორი ბრტყელი ზამბარი 2 და 3;
• ქვედა ფირფიტა 4;
• სამაგრი 5.

ნახატი 3.6. საყრდენის კონსტრუქციის ვარიაცია ბრტყელ ზამბარებზე

საყრდენის ზედა ფირფიტა 1 შეიძლება გამოყენებულ იქნას შპინდელის ან შუალედური საკისრის დასამაგრებლად. საყრდენის დანიშნულებიდან გამომდინარე, ქვედა ფირფიტა 4 შეიძლება მყარად დამაგრდეს დანადგარის მიმმართველებზე ან დამონტაჟდეს მოძრავ სლაიდებზე, რაც საყრდენს მიმმართველებზე გადაადგილების საშუალებას აძლევს. სამაგრი 5 გამოიყენება საყრდენზე ჩამკეტი მექანიზმის დასამონტაჟებლად, რაც დაბალანსებული როტორის აჩქარებისა და შენელების დროს მის საიმედო ფიქსაციას უზრუნველყოფს.

რბილი საკისრების მქონე მანქანების საყრდენებისთვის განკუთვნილი ბრტყელი ზამბარები უნდა იყოს დამზადებული ფოთლოვანი ზამბარის ან მაღალი ხარისხის შენადნობის ფოლადისგან. არ არის მიზანშეწონილი დაბალი დენადობის ზღვარის მქონე ჩვეულებრივი კონსტრუქციული ფოლადების გამოყენება, რადგან მათ შეიძლება განუვითარდეთ ნარჩენი დეფორმაცია ექსპლუატაციის დროს სტატიკური და დინამიური დატვირთვების ზემოქმედების ქვეშ, რაც გამოიწვევს მანქანის გეომეტრიული სიზუსტის შემცირებას და საყრდენის სტაბილურობის დაკარგვასაც კი.

ნახატი 3.7. ელექტროძრავის როტორების დასაბალანსებელი მანქანა, აწყობილი, შემუშავებულია ა. მოხოვის მიერ.

ნახატი 3.8. ტურბოპომპის როტორების დასაბალანსებელი დანადგარი, შემუშავებული გ. გლაზოვის მიერ (ბიშკეკი)

3.1.4.2. რბილი საყრდენი მანქანური საყრდენები დაკიდებით ლენტისებრი ზამბარების მეშვეობით

საფერხულე საყრდენებისთვის განკუთვნილი ზოლიანი ზამბარების დაპროექტებისას, ყურადღება უნდა მიექცეს ზამბარის ზოლის სისქისა და სიგანის შერჩევას, რომელიც, ერთი მხრივ, უნდა უძლებდეს როტორის სტატიკურ და დინამიკურ დატვირთვას საყრდენზე, ხოლო მეორე მხრივ, უნდა უზრუნველყოს საყრდენი საფერხულის მბრუნავი ვიბრაციების თავიდან აცილება, რაც თავს იჩენს ღერძული გადახვევის სახით.

ზოლიანი ზამბარის საკიდრების გამოყენებით ბალანსირების მანქანების სტრუქტურული განხორციელების მაგალითები ნაჩვენებია ნახაზებზე 2.1 - 2.5 (იხ. ნაწილი 2.1), ასევე ამ ნაწილის ნახაზებზე 3.7 და 3.8.

3.1.4.4. მანქანების მყარი საკისრების საყრდენები

როგორც კლიენტებთან ჩვენი ვრცელი გამოცდილება აჩვენებს, თვითნაკეთი ბალანსირების მწარმოებლების მნიშვნელოვანმა ნაწილმა ბოლო დროს უპირატესობა მიანიჭა მყარი საყრდენებით დამონტაჟებულ მყარი საკისრების მქონე მანქანებს. 2.2 ნაწილში, ნახაზები 2.16 – 2.18 ასახავს ასეთი საყრდენების გამოყენებით გამოყენებული მანქანების სხვადასხვა სტრუქტურული დიზაინის ფოტოებს. ნახ. 3.10-ზე წარმოდგენილია ხისტი საყრდენის ტიპიური ესკიზი, რომელიც ჩვენი ერთ-ერთი კლიენტის მიერ შემუშავებულია მათი მანქანის კონსტრუქციისთვის. ეს საყრდენი შედგება ბრტყელი ფოლადის ფირფიტისგან P-ფორმის ღარით, რომელიც პირობითად ყოფს საყრდენს "მყარ" და "მოქნილ" ნაწილებად. დისბალანსის ძალის გავლენით, საყრდენის "მოქნილ" ნაწილს შეუძლია დეფორმაცია მოახდინოს მის "მყარ" ნაწილთან მიმართებაში. ამ დეფორმაციის სიდიდე, რომელიც განისაზღვრება საყრდენის სისქით, ღარების სიღრმით და საყრდენის "მოქნილი" და "მყარი" ნაწილების დამაკავშირებელი ხიდის სიგანით, შეიძლება გაიზომოს მანქანის საზომი სისტემის შესაბამისი სენსორების გამოყენებით. ასეთი საყრდენების განივი სიხისტის გამოსათვლელი მეთოდის არარსებობის გამო, P-ფორმის ღარის სიღრმის h, ხიდის სიგანის t, ასევე საყრდენის სისქის r გათვალისწინებით (იხ. სურ. 3.10), ეს საპროექტო პარამეტრები, როგორც წესი, ექსპერიმენტულად განისაზღვრება დეველოპერების მიერ.

300-500 კგ-ზე ნაკლები დაბალანსებული როტორის მასის მქონე მანქანებისთვის, საყრდენის სისქე შეიძლება გაიზარდოს 30-40 მმ-მდე, ხოლო 1000-დან 3000 კგ-მდე მაქსიმალური მასის მქონე როტორების დაბალანსებისთვის განკუთვნილი მანქანებისთვის, საყრდენის სისქე შეიძლება მიაღწიოს 50-60 მმ-ს ან მეტს. როგორც ზემოთ აღნიშნული საყრდენების დინამიური მახასიათებლების ანალიზი აჩვენებს, მათი ბუნებრივი ვიბრაციის სიხშირეები, რომლებიც იზომება განივი სიბრტყით ("მოქნილი" და "ხისტი" ნაწილების ფარდობითი დეფორმაციების გაზომვის სიბრტყე), ჩვეულებრივ აღემატება 100 ჰც-ს ან მეტს. მყარი საყრდენი სადგამების ბუნებრივი ვიბრაციის სიხშირეები შუბლის სიბრტყეში, რომელიც იზომება დაბალანსებული როტორის ბრუნვის ღერძთან ემთხვევა მიმართულებით, ჩვეულებრივ მნიშვნელოვნად დაბალია. და სწორედ ეს სიხშირეები უნდა იქნას გათვალისწინებული ძირითადად მანქანაზე დაბალანსებული მბრუნავი როტორების სამუშაო სიხშირის ზედა ზღვრის განსაზღვრისას.

სურათი 3.26. მეორადი ხრახნიანი საწოლის გამოყენების მაგალითი მძიმე ტარების აპარატის წარმოებისთვის ბალანსირებისთვის.

სურათი 3.27. მეორადი ხრახნიანი საწოლის გამოყენების მაგალითი ლილვების დასაბალანსებლად რბილი ტარების აპარატის წარმოებისთვის.

სურათი 3.28. არხებიდან აწყობილი საწოლის დამზადების მაგალითი

სურათი 3.29. არხებიდან შედუღებული საწოლის დამზადების მაგალითი

სურათი 3.30. არხებიდან შედუღებული საწოლის დამზადების მაგალითი

სურათი 3.31. პოლიმერული ბეტონისგან დამზადებული დამაბალანსებელი მანქანის საწოლის მაგალითი

როგორც წესი, ასეთი საწოლების დამზადებისას, მათი ზედა ნაწილი გამაგრებულია ფოლადის ჩანართებით, რომლებიც გამოიყენება სახელმძღვანელოებად, რომლებზეც დაფუძნებულია ბალანსირების მანქანის საყრდენი სადგამები. ბოლო დროს ფართოდ გამოიყენება პოლიმერული ბეტონისგან დამზადებული საწოლები ვიბრაციის საწინააღმდეგო საფარით. საწოლების დამზადების ეს ტექნოლოგია კარგად არის აღწერილი ინტერნეტში და მისი მარტივად დანერგვა შესაძლებელია თვითნაკეთი მწარმოებლების მიერ. შედარებითი სიმარტივისა და წარმოების დაბალი ღირებულების გამო, ამ საწოლებს აქვთ რამდენიმე ძირითადი უპირატესობა ლითონის ანალოგებთან შედარებით:

• ვიბრაციული რხევების უფრო მაღალი დემპირების კოეფიციენტი;
• დაბალი თბოგამტარობა, რაც უზრუნველყოფს საწოლის მინიმალურ თერმული დეფორმაციას;
• მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა;
• შინაგანი სტრესის არარსებობა.

3.1.4.3. რბილი საყრდენი მანქანური საყრდენები, დამზადებული ცილინდრულ ზამბარებზე

ნახატი 3.9-ზე ნაჩვენებია რბილი საკისრების დაბალანსების მანქანის მაგალითი, რომლის საკისრების კონსტრუქციაშიც ცილინდრული კომპრესიული ზამბარებია გამოყენებული. ამ კონსტრუქციული გადაწყვეტის მთავარი ნაკლი დაკავშირებულია წინა და უკანა საკისრებში ზამბარის დეფორმაციის სხვადასხვა ხარისხთან, რაც წარმოიქმნება ასიმეტრიული როტორების დაბალანსებისას საკისრებზე არათანაბარი დატვირთვის შემთხვევაში. ეს, ბუნებრივია, იწვევს საყრდენების არათანაბარ განლაგებას და როტორის ღერძის დახრას ვერტიკალურ სიბრტყეში. ამ დეფექტის ერთ-ერთი უარყოფითი შედეგი შეიძლება იყოს ძალების წარმოქმნა, რომლებიც იწვევს როტორის ღერძული გადაადგილებას მბრუნავი მოძრაობისას.

ნახ. 3.9. რბილი საყრდენის კონსტრუქციის ვარიანტი ცილინდრულ ზამბარებზე დაფუძნებული ბალანსირების მანქანებისთვის.

3.1.4.4. მანქანების მყარი საკისრების საყრდენები

ნახ. 3.10. მყარი საყრდენის სქემა ბალანსირების მანქანისთვის

ჩვენი კლიენტების საკუთარი მანქანებისთვის დამზადებული ასეთი საყრდენების სხვადასხვა განხორციელების ამსახველი ფოტოები წარმოდგენილია ნახაზებზე 3.11 და 3.12. ჩვენი რამდენიმე კლიენტისგან, რომლებიც მანქანების მწარმოებლები არიან, მიღებული მონაცემების შეჯამებით, შესაძლებელია სხვადასხვა ზომისა და დატვირთვის ტევადობის მანქანებისთვის დადგენილი საყრდენების სისქის მოთხოვნების ჩამოყალიბება. მაგალითად, 0.1-დან 50-100 კგ-მდე წონის როტორების დაბალანსებისთვის განკუთვნილი მანქანებისთვის, საყრდენის სისქე შეიძლება იყოს 20 მმ.

ნახ. 3.11. გამაგრებული სალტეების დამპყრობები ბალანსირების მანქანისთვის, დამზადებულია ა. სინიცინის მიერ

ნახ. 3.12. მყარი რულმენტის საყრდენი ბალანსირების მანქანისთვის, დამზადებულია დ. კრასილნიკოვის მიერ

300-500 კგ-ზე ნაკლები დაბალანსებული როტორის მასის მქონე მანქანებისთვის, საყრდენის სისქე შეიძლება გაიზარდოს 30-40 მმ-მდე, ხოლო 1000-დან 3000 კგ-მდე მაქსიმალური მასის მქონე როტორების დაბალანსებისთვის განკუთვნილი მანქანებისთვის, საყრდენის სისქე შეიძლება მიაღწიოს 50-60 მმ ან მეტს. როგორც ზემოთ აღნიშნული საყრდენების დინამიური მახასიათებლების ანალიზი აჩვენებს, მათი ბუნებრივი ვიბრაციის სიხშირეები, რომლებიც იზომება განივი სიბრტყით ("მოქნილი" და "ხისტი" ნაწილების ფარდობითი დეფორმაციების გაზომვის სიბრტყე), ჩვეულებრივ აღემატება 100 ჰც-ს ან მეტს. მყარი საყრდენი სადგამების ბუნებრივი ვიბრაციის სიხშირეები შუბლის სიბრტყეში, რომელიც იზომება დაბალანსებული როტორის ბრუნვის ღერძთან ემთხვევა მიმართულებით, ჩვეულებრივ მნიშვნელოვნად დაბალია. და სწორედ ეს სიხშირეები უნდა იქნას გათვალისწინებული ძირითადად მანქანაზე დაბალანსებული მბრუნავი როტორების სამუშაო სიხშირის ზედა ზღვრის განსაზღვრისას. როგორც ზემოთ აღინიშნა, ამ სიხშირეების განსაზღვრა შეიძლება განხორციელდეს 3.1 ნაწილში აღწერილი დარტყმითი აგზნების მეთოდით.

3.2. ბალანსირების მანქანების ასამბლეების მხარდაჭერა

3.2.1. საყრდენი კვანძების ძირითადი ტიპები

მყარი და რბილი გამტარების ბალანსირების მანქანების წარმოებაში, საყრდენებზე დაბალანსებული როტორების დასამონტაჟებლად და ბრუნვისთვის გამოყენებული საყრდენი აგებულებების შემდეგი ცნობილი ტიპები შეიძლება რეკომენდებული იყოს, მათ შორის:

• პრიზმული საყრდენი აგებულებები
• მბრუნავი როლერებით დამხმარე აწყობები;
• სპინდელის დამჭერი აგრეგატები

3.2.1.1. პრიზმატული საყრდენი აგებულებები

ეს შეკრებები, რომლებსაც აქვთ სხვადასხვა დიზაინის ვარიანტი, ჩვეულებრივ დამონტაჟებულია მცირე და საშუალო ზომის მანქანების საყრდენებზე, რომლებზეც შესაძლებელია 50-100 კგ-ზე ნაკლები მასის მქონე როტორების დაბალანსება. პრიზმული საყრდენი შეკრების უმარტივესი ვერსიის მაგალითი წარმოდგენილია ნახაზ 3.13-ში. ეს საყრდენი შეკრება დამზადებულია ფოლადისგან და გამოიყენება ტურბინის დაბალანსების მანქანაზე. მცირე და საშუალო ზომის დაბალანსების მანქანების მრავალი მწარმოებელი, პრიზმული საყრდენი შეკრებების წარმოებისას, უპირატესობას ანიჭებს არამეტალური მასალების (დიელექტრიკების) გამოყენებას, როგორიცაა ტექსტოლიტი, ფტორპლასტიკი, კაპროლონი და ა.შ.

3.13. პრიზმატული საყრდენი კვანძის შესრულების ვარიანტი, რომელიც გამოიყენება ავტომობილის ტურბინების საბალანსო მანქანაში

მსგავსი საყრდენი კონსტრუქციები (იხ. ზემოთ მოცემული სურათი 3.8) განხორციელებულია, მაგალითად, გ. გლაზოვის მიერ თავის მანქანაში, რომელიც ასევე განკუთვნილია საავტომობილო ტურბინების დაბალანსებისთვის. ფტორპლასტიკისგან დამზადებული პრიზმული საყრდენი კონსტრუქციის ორიგინალური ტექნიკური გადაწყვეტა (იხ. სურათი 3.14) შემოთავაზებულია შპს "ტექნობალანსის" მიერ.

სურ. 3.14. შპს "ტექნობალანსის" მიერ დამზადებული პრიზმული საყრდენის ასამბლეა"

ეს კონკრეტული საყრდენი კონსტრუქცია ფორმირებულია ორი ცილინდრული სახელოს 1 და 2 გამოყენებით, რომლებიც დამონტაჟებულია ერთმანეთთან კუთხით და დამაგრებულია საყრდენ ღერძებზე. დაბალანსებული როტორი ეხება სახელოს ზედაპირებს ცილინდრების გენერაციის ხაზების გასწვრივ, რაც მინიმუმამდე ამცირებს როტორის ლილვსა და საყრდენს შორის შეხების არეს, შესაბამისად, ამცირებს საყრდენში ხახუნის ძალას. საჭიროების შემთხვევაში, როტორის ლილვთან შეხების არეში საყრდენი ზედაპირის ცვეთის ან დაზიანების შემთხვევაში, ცვეთის კომპენსაციის შესაძლებლობა უზრუნველყოფილია სახელოს მისი ღერძის გარშემო გარკვეული კუთხით ბრუნვით. უნდა აღინიშნოს, რომ არამეტალური მასალებისგან დამზადებული საყრდენი კონსტრუქციების გამოყენებისას აუცილებელია სტრუქტურულად გათვალისწინებულ იქნას დაბალანსებული როტორის დამიწების შესაძლებლობა მანქანის კორპუსთან, რაც გამორიცხავს მუშაობის დროს ძლიერი სტატიკური ელექტროენერგიის მუხტების წარმოქმნის რისკს. ეს, პირველ რიგში, ხელს უწყობს ელექტრული ჩარევის და დარღვევების შემცირებას, რომლებმაც შეიძლება გავლენა მოახდინონ მანქანის საზომი სისტემის მუშაობაზე და მეორეც, გამორიცხავს პერსონალის სტატიკური ელექტროენერგიის ზემოქმედებით ზემოქმედების რისკს.

3.2.1.2. როლიკების დამხმარე აგებულებები

ეს შეკრებები, როგორც წესი, დამონტაჟებულია 50 კილოგრამზე მეტი და მეტი მასის მქონე როტორების დაბალანსებისთვის განკუთვნილი მანქანების საყრდენებზე. მათი გამოყენება მნიშვნელოვნად ამცირებს ხახუნის ძალებს საყრდენებში პრიზმატულ საყრდენებთან შედარებით, რაც ხელს უწყობს დაბალანსებული როტორის ბრუნვას. მაგალითად, ნახაზი 3.15 გვიჩვენებს საყრდენი შეკრების დიზაინის ვარიანტს, სადაც პროდუქტის პოზიციონირებისთვის გამოიყენება ლილვაკები. ამ დიზაინში, სტანდარტული მოძრავი საკისრები გამოიყენება ლილვაკების 1 და 2 სახით, რომელთა გარე რგოლები ბრუნავს მანქანის საყრდენის 3 კორპუსში დაფიქსირებულ სტაციონარულ ღერძებზე. ნახაზი 3.16 ასახავს ლილვაკის საყრდენი შეკრების უფრო რთული დიზაინის ესკიზს, რომელიც მათ პროექტში განახორციელა დაბალანსების მანქანების ერთ-ერთმა თვითნაკეთმა მწარმოებელმა. როგორც ნახაზიდან ჩანს, როლიკერის (და შესაბამისად, მთლიანად საყრდენი კონსტრუქციის) დატვირთვის ტევადობის გაზრდის მიზნით, როლიკერის კორპუსში 3 დამონტაჟებულია მოძრავი საკისრების წყვილი 1 და 2. ამ დიზაინის პრაქტიკული განხორციელება, მისი ყველა აშკარა უპირატესობის მიუხედავად, საკმაოდ რთულ ამოცანად გვევლინება, რაც დაკავშირებულია როლიკერის კორპუსის 3 დამოუკიდებელი დამზადების საჭიროებასთან, რომელსაც ძალიან მაღალი მოთხოვნები ეკისრება გეომეტრიული სიზუსტისა და მასალის მექანიკური მახასიათებლების მიმართ.

ნახ. 3.15. როლიკის დამხმარე კვანძის დიზაინის მაგალითი

ნახ. 3.16. როლიკოვანი საყრდენი კვანძის დიზაინის მაგალითი ორი გორგოლაჭა საკისრით

სურათი 3.17 წარმოადგენს თვითგასწორებადი ლილვაკების საყრდენი შეკრების დიზაინის ვარიანტს, რომელიც შემუშავებულია შპს "ტექნობალანსის" სპეციალისტების მიერ. ამ კონსტრუქციაში, ლილვაკების თვითგასწორების შესაძლებლობა მიიღწევა მათთვის თავისუფლების ორი დამატებითი ხარისხის მინიჭებით, რაც ლილვაკებს საშუალებას აძლევს განახორციელონ მცირე კუთხოვანი მოძრაობები X და Y ღერძების გარშემო. ასეთი საყრდენი შეკრებები, რომლებიც უზრუნველყოფენ დაბალანსებული როტორების დამონტაჟების მაღალ სიზუსტეს, ჩვეულებრივ რეკომენდებულია მძიმე ბალანსირების მანქანების საყრდენებზე გამოსაყენებლად.

ნახ. 3.17. თვითგასწორებადი როლიკოვანი საყრდენი კვანძის დიზაინის მაგალითი

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, როლიკების საყრდენი აგებულებები, როგორც წესი, საკმაოდ მაღალ მოთხოვნებს უყენებს მაღალი სიზუსტით წარმოებასა და სიმყარეს. კერძოდ, როლიკების რადიალური გადახრის დაშვებული ცდომილება არ უნდა აღემატებოდეს 3-5 მიკრონს.

პრაქტიკაში, ამას ყოველთვის ცნობილი მწარმოებლებიც კი ვერ აღწევენ. მაგალითად, ავტორის მიერ H8V მოდელის, ბრენდის "K. Shenk"-ის ბალანსირების მანქანის სათადარიგო ნაწილებად შეძენილი ახალი ლილვაკების საყრდენი შეკრებების კომპლექტის რადიალური გადინების ტესტირების დროს, მათი ლილვაკების რადიალურმა გადინებამ 10-11 მიკრონს მიაღწია.

3.2.1.3. შპინდელის საყრდენი კვანძები

როდესაც ბალანსირების მანქანებზე ბალანსდება ფლანცური დამაგრების მქონე როტორები (მაგალითად, კარდანის ლილვები), შპინდელები გამოიყენება როგორც საყრდენი კვანძები დასაბალანსებელი ნაწილის პოზიციონირებისთვის, დამაგრებისთვის და სატრიალებლად.

შპინდელები ბალანსირების მანქანების ერთ-ერთი ყველაზე რთული და კრიტიკული კომპონენტია, რომელიც უმეტესწილად განაპირობებს საჭირო ხარისხის ბალანსირებას.

შპინდელების დიზაინისა და წარმოების თეორია და პრაქტიკა საკმაოდ კარგად არის განვითარებული და ასახულია პუბლიკაციების ფართო სპექტრში, რომელთა შორის, დეველოპერებისთვის ყველაზე სასარგებლო და ხელმისაწვდომი მონოგრაფია "ლითონის საჭრელი დაზგების დეტალები და მექანიზმები" [1], რომლის რედაქტორიც ინჟინერიის დოქტორი დ.ნ. რეშეტოვი იყო.

ბალანსირების მანქანის შპინდელების კონსტრუქციისა და წარმოებისას გასათვალისწინებელ ძირითად მოთხოვნებს შორის პრიორიტეტი უნდა მიენიჭოს შემდეგს:

ა) მბრუნავი ღერძის აგებულების სტრუქტურის მაღალი სიმყარის უზრუნველყოფა, რომელიც საკმარისია დაბალანსებული როტორის დისბალანსური ძალების ზემოქმედებით გამოწვეული მიუღებელი დეფორმაციების თავიდან ასაცილებლად;

ბ) შპინდელის ბრუნვის ღერძის მდებარეობის სტაბილურობის უზრუნველყოფა, რომელიც ხასიათდება შპინდელის რადიალური, ღერძული და კუთხური ცემის დასაშვები მნიშვნელობებით;

გ) შპინდელის ყელების, ასევე მათი დასაყრდენი და დამხმარე ზედაპირების ცვეთაგამძლეობის უზრუნველყოფა, რომლებიც გამოიყენება დაბალანსებული დეტალების დასამაგრებლად.

ამ მოთხოვნების პრაქტიკული განხორციელება დეტალურად არის აღწერილი ნაშრომის [1] VI ნაწილში "შპინდელები და მათი საყრდენები".

კერძოდ, არსებობს მეთოდოლოგიები შპინდელების სიმყარისა და ბრუნვითი სიზუსტის შესამოწმებლად, რეკომენდაციები საკისრების შერჩევისთვის, შპინდელის მასალის არჩევისა და მისი გამაგრების მეთოდებისთვის, ასევე ბევრი სხვა სასარგებლო ინფორმაცია ამ თემაზე.

ნაშრომში [1] აღნიშნულია, რომ ლითონმჭრელი ჩარხების უმეტესობის შპინდელების კონსტრუქციაში ძირითადად ორსაკისრიანი სქემა გამოიყენება.

ასეთი ორსაკისრიანი სქემის კონსტრუქციული ვარიანტის მაგალითი, რომელიც გამოიყენება ფრეზირების ჩარხის შპინდელებში (დეტალები იხილეთ ნაშრომში [1]), ნაჩვენებია ნახ. 3.18-ზე.

ეს სქემა საკმაოდ შესაფერისია ბალანსირების მანქანის შპინდელების დასამზადებლად, რომელთა კონსტრუქციული ვარიანტების მაგალითებიც ქვემოთ, 3.19-3.22-ე სურათებზეა ნაჩვენები.

ნახ. 3.18. ორბეჭდიანი ფრეზირების მანქანის მბრუნავი ღერძის ესკიზი

ნახატი 3.19-ზე ნაჩვენებია ბალანსირების მანქანის წამყვანი შპინდელის კვანძის ერთ-ერთი კონსტრუქციული ვარიანტი, რომელიც ბრუნავს ორ რადიალურ-ღერძულ საკისარზე, რომელთაგან თითოეულს საკუთარი დამოუკიდებელი კორპუსი 1 და 2 აქვს. შპინდელის ლილვზე 3 დამონტაჟებულია ფლანეცი 4, რომელიც განკუთვნილია კარდანის ლილვის ფლანცური დამაგრებისთვის, და შკივი 5, რომელიც გამოიყენება ელექტროძრავიდან შპინდელზე ბრუნვის გადასაცემად V-ფორმის სარტყლური ამძრავის მეშვეობით.

ნახატი 3.19. შპინდელის კონსტრუქციის მაგალითი ორ დამოუკიდებელ საკისრის საყრდენზე

ნახატები 3.20 და 3.21 აჩვენებს წამყვანი შპინდელის კვანძის ორ ერთმანეთთან მჭიდროდ დაკავშირებულ კონსტრუქციას. ორივე შემთხვევაში შპინდელის საკისრები დამონტაჟებულია საერთო კორპუსში 1, რომელსაც აქვს გამჭოლი ღერძული ხვრელი, რომელიც აუცილებელია შპინდელის ლილვის დასამონტაჟებლად. ამ ხვრელის შესასვლელსა და გამოსასვლელში კორპუსს აქვს სპეციალური ბუდეები (ნახაზებზე არ არის ნაჩვენები), რომლებიც განკუთვნილია რადიალურ-ღერძული საკისრების (გორგოლაჭიანი ან ბურთულიანი) და სპეციალური ფლანცური ხუფების 5 დასაყენებლად, რომლებიც გამოიყენება საკისრების გარე რგოლების დასაფიქსირებლად.

ნახატი 3.20. წამყვანი შპინდელის კონსტრუქციის მაგალითი 1 საერთო კორპუსში დამონტაჟებული ორ საკისრის საყრდენზე

ნახატი 3.21. წამყვანი შპინდელის კონსტრუქციის მაგალითი 2 საერთო კორპუსში დამონტაჟებული ორ საკისრის საყრდენზე

წინა ვერსიის მსგავსად (იხ. სურ. 3.19), შპინდელის ლილვზე დამონტაჟებულია შუბლი დისკო 2, რომელიც განკუთვნილია ამძრავი ლილვის ფლანცური დამაგრებისთვის, და შკივი 3, რომელიც ელექტროძრავიდან შპინდელზე ბრუნვას გადასცემს სარტყელური ამძრავის მეშვეობით. შპინდელის ლილვზე ასევე დამაგრებულია ლიმბი 4, რომელიც გამოიყენება შპინდელის კუთხური მდებარეობის განსაზღვრისთვის და დაბალანსებისას როტორზე საცდელი და საკორექციო წონების დასაყენებლად.

ნახატი 3.22. მიყოლილი (უკანა) შპინდელის კონსტრუქციის მაგალითი

ნახატი 3.22 აჩვენებს დანადგარის მიყოლილი (უკანა) შპინდელის კვანძის კონსტრუქციის ვარიანტს, რომელიც წამყვანი შპინდელისგან განსხვავდება მხოლოდ იმით, რომ არ აქვს ამძრავის შკივი და ლიმბი, რადგან ისინი საჭირო არ არის.

სურათი 3.23. ამოძრავებული (უკანა) შპინდელის დიზაინის შესრულების მაგალითი

როგორც ჩანს ნახატები 3.20 – 3.22, ზემოთ აღწერილი მბრუნავი ღერძების აგებულებები ბალანსირების მანქანების რბილი საკისრების საყრდენებზე მაგრდება სპეციალური სამაგრებით (ლენტებით) 6. საჭიროების შემთხვევაში, შესაძლებელია გამოყენებულ იქნას დამაგრების სხვა მეთოდებიც, რომლებიც უზრუნველყოფს მბრუნავი ღერძის აგებულების საყრდენზე სწორი სიმყარისა და სიზუსტის მქონე პოზიციონირებას.

ნახატი 3.23 აჩვენებს ფლანცური სამაგრის დიზაინს, რომელიც მსგავსია აღნიშნული მბრუნავი ღეროსი და შეიძლება გამოყენებულ იქნას მისი დამონტაჟებისთვის ბალანსირების მანქანის მაგარი საკისრის საყრდენზე.

3.2.1.3.4. ღერძის სიხისტისა და რადიალური გადახრის გამოთვლა

ღერძის სიმტკიცისა და მოსალოდნელი რადიალური გადახრის დასადგენად შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფორმულა 3.4 (იხილეთ გაანგარიშების სქემა სურათ 3.24-ზე):

სად:

• Y - spindle-ის ელასტიური გადაადგილება spindle-ის კონსოლის ბოლოში, სმ;
• P - spindle კონსოლზე მოქმედი გამოთვლილი დატვირთვა, კგ;
• ა - ღერძის უკანა საკისრის საყრდენი;
• B - ღერძის წინა საკისრის საყრდენი;
• გ - ღერძის კონსოლის სიგრძე, სმ;
• გ - მანძილი ღერძის A და B საყრდენებს შორის, სმ;
• J1 - საყრდენებს შორის spindle მონაკვეთის ინერციის საშუალო მომენტი, სმ⁴;
• J2 - spindle კონსოლის მონაკვეთის ინერციის საშუალო მომენტი, სმ⁴;
• ჯბ და ჯა - შპინდელის წინა და უკანა საყრდენების საკისრების სიმტკიცე, შესაბამისად, კგ/სმ.

ფორმულა 3.4-ის გარდაქმნით შეიძლება მივიღოთ შპინდელის კვანძის სიხისტის სასურველი საანგარიშო მნიშვნელობა jшп შეიძლება განისაზღვროს:

სამუშაოს რეკომენდაციების გათვალისწინებით [1] საშუალო ზომის დამაბალანსებელი მანქანებისთვის, ეს მნიშვნელობა არ უნდა იყოს 50 კგ/მკმ-ზე დაბლა.

რადიალური გადინების გამოსათვლელად გამოიყენება ფორმულა 3.5:

სად:

• ∆ არის შპინდელის კონსოლის ბოლოს რადიალური ცემა, µm;
• ∆B არის წინა შპინდელის საკისრის რადიალური ცემა, µm;
• ∆A არის უკანა შპინდელის საკისრის რადიალური ცემა, µm;
• g არის შპინდელის კონსოლის სიგრძე, cm;
• c არის შპინდელის A და B საყრდენებს შორის მანძილი, cm.

3.2.1.3.5. შპინდელის დაბალანსების მოთხოვნების უზრუნველყოფა

ბალანსირების მანქანების შპინდელის შეკრებები კარგად უნდა იყოს დაბალანსებული, რადგან ნებისმიერი ფაქტობრივი დისბალანსი გადაეცემა დაბალანსებულ როტორს დამატებითი შეცდომის სახით. შპინდელის ნარჩენი დისბალანსისთვის ტექნოლოგიური ტოლერანტობის დადგენისას, ზოგადად რეკომენდებულია, რომ მისი დაბალანსების სიზუსტის კლასი მინიმუმ 1-2 კლასით მაღალი იყოს მანქანაზე დაბალანსებული პროდუქტის სიზუსტეზე.

ზემოთ განხილული შპინდელების კონსტრუქციული თავისებურებების გათვალისწინებით, მათი დაბალანსება უნდა ჩატარდეს ორ სიბრტყეში.

3.2.1.3.6. შპინდელის საკისრების დატვირთვისუნარიანობისა და გამძლეობის მოთხოვნების უზრუნველყოფა

შპინდელების დაპროექტებისა და საკისრების ზომების შერჩევისას მიზანშეწონილია წინასწარ შეფასდეს საკისრების გამძლეობა და ტვირთამწეობა. ამ გამოთვლების მეთოდოლოგია დეტალურადაა აღწერილი ISO 281 "Rolling Bearings - Dynamic Load Ratings and Rating Life" [3]-ში, ასევე მრავალ (მათ შორის ციფრულ) სახელმძღვანელოში მბრუნავი საკისრების შესახებ.

3.2.1.3.7. შპინდელის საკისრების დასაშვები გათბობის მოთხოვნების უზრუნველყოფა

სამუშაოდან მიღებული რეკომენდაციების მიხედვით [1], ღეროების საკისრების გარე რგოლების მაქსიმალური დასაშვები გათბობა არ უნდა აღემატებოდეს 70°C-ს. თუმცა, მაღალი ხარისხის დაბალანსების უზრუნველსაყოფად, გარე რგოლების რეკომენდებული გათბობა არ უნდა აღემატებოდეს 40-45°C-ს.

3.2.1.3.8. ქამრული ამძრავის ტიპისა და შპინდელის ამძრავი შკივის კონსტრუქციის არჩევა

დამაბალანსებელი მანქანის მამოძრავებელი შპინდელის დაპროექტებისას რეკომენდებულია მისი ბრუნვის უზრუნველყოფა ბრტყელი ქამრული ამძრავით. ასეთი ამძრავის შპინდელის მუშაობაში სწორად გამოყენების მაგალითი წარმოდგენილია ნახატები 3.20 და 3.23. V-ქამრის ან კბილებიანი ქამრის ამძრავების გამოყენება არასასურველია, რადგან მათ შეუძლიათ შპინდელზე დამატებითი დინამიკური დატვირთვების შექმნა ქამრებისა და შკივების გეომეტრიული უზუსტობების გამო, რაც თავის მხრივ დაბალანსებისას დამატებით გაზომვის ცდომილებებს იწვევს. ბრტყელი ამძრავი ქამრებისთვის შკივების რეკომენდებული მოთხოვნები მოცემულია ეროვნულ სტანდარტში GOST 17383-73 "Pulleys for flat drive belts" [4].

ამძრავი შკივი უნდა განთავსდეს შპინდელის უკანა ბოლოში, საკისრის კვანძთან რაც შეიძლება ახლოს (მაქსიმალურად მცირე კონსოლური გამოტანით). შკივის კონსოლურად განთავსების კონსტრუქციული გადაწყვეტა, რომელიც მიღებულია სურათი 3.19, შეიძლება ჩაითვალოს წარუმატებლად, რადგან ის მნიშვნელოვნად ზრდის დინამიკური ამძრავის დატვირთვის მომენტს, რომელიც მოქმედებს შპინდელის საყრდენებზე.

ამ კონსტრუქციის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ნაკლი არის V-ქამრული ამძრავის გამოყენება, რომლის დამზადებისა და აწყობის უზუსტობებიც შეიძლება გახდეს შპინდელზე არასასურველი დამატებითი დატვირთვის წყარო.

3.3. საწოლი (ჩარჩო)

საწოლი არის დამაბალანსებელი მანქანის მთავარი დამხმარე სტრუქტურა, რომელზედაც დაფუძნებულია მისი ძირითადი ელემენტები, მათ შორის საყრდენი ბოძები და წამყვანი ძრავა. დამაბალანსებელი აპარატის საწოლის შერჩევისას ან წარმოებისას აუცილებელია უზრუნველყოს, რომ იგი აკმაყოფილებს რამდენიმე მოთხოვნას, მათ შორის აუცილებელ სიმტკიცეს, გეომეტრიულ სიზუსტეს, ვიბრაციის წინააღმდეგობას და მისი გიდების აცვიათ წინააღმდეგობას.

პრაქტიკა გვიჩვენებს, რომ საკუთარი საჭიროებისთვის მანქანების წარმოებისას ყველაზე ხშირად გამოიყენება შემდეგი საწოლის ვარიანტები:

• თუჯის საწოლები მეორადი ლითონის საჭრელი მანქანებისგან (ლათები, ხის დამუშავება და ა.შ.);
• არხებზე დაფუძნებული აწყობილი საწოლები, აწყობილი ჭანჭიკებიანი კავშირების გამოყენებით;
• არხებზე დაფუძნებული შედუღებული საწოლები;
• პოლიმერული ბეტონის საწოლები ვიბრაციის შთამნთქმელი საფარით.

სურათი 3.25. მეორადი ხის დამუშავების მანქანის საწოლის გამოყენების მაგალითი კარდანის ლილვების დასაბალანსებელი დანადგარის წარმოებისთვის.

3.4. ამძრავები დამაბალანსებელი მანქანებისთვის

როგორც ჩვენი კლიენტების მიერ დამაბალანსებელი მანქანების წარმოებაში გამოყენებული კონსტრუქციული გადაწყვეტილებების ანალიზი გვიჩვენებს, ამძრავების დაპროექტებისას ისინი ძირითადად უპირატესობას ანიჭებენ ცვლადი სიხშირის ამძრავებით აღჭურვილი AC ძრავების გამოყენებას. ასეთი მიდგომა მინიმალური დანახარჯებით უზრუნველყოფს დასაბალანსებელი როტორების ბრუნვის რეგულირებადი სიჩქარეების ფართო დიაპაზონს. ძირითადი ამძრავი ძრავების სიმძლავრე, რომლებიც გამოიყენება დასაბალანსებელი როტორების დასატრიალებლად, ჩვეულებრივ შეირჩევა ამ როტორების მასის მიხედვით და დაახლოებით შეიძლება იყოს:

• 0.25 - 0.72 კვტ მანქანებისთვის, რომლებიც განკუთვნილია ≤ 5 კგ მასის მქონე როტორების დაბალანსებისთვის;
• 0.72 - 1.2 კვტ იმ მანქანებისთვის, რომლებიც განკუთვნილია > 5 ≤ 50 კგ მასის მქონე როტორების დაბალანსებისთვის;
• 1.2 - 1.5 კვტ იმ მანქანებისთვის, რომლებიც განკუთვნილია > 50 ≤ 100 კგ მასის მქონე როტორების დაბალანსებისთვის;
• 1.5 - 2.2 კვტ იმ მანქანებისთვის, რომლებიც განკუთვნილია როტორების დაბალანსებისთვის, რომელთა მასა > 100 ≤ 500 კგ;
• 2.2 - 5 კვტ იმ მანქანებისთვის, რომლებიც განკუთვნილია > 500 ≤ 1000 კგ მასის მქონე როტორების დაბალანსებისთვის;
• 5-7.5 კვტ იმ მანქანებისთვის, რომლებიც განკუთვნილია > 1000 ≤ 3000 კგ მასის მქონე როტორების დაბალანსებისთვის.

ეს ძრავები მკაცრად უნდა იყოს დამაგრებული მანქანის საწოლზე ან მის საძირკველზე. მანქანაზე (ან მონტაჟის ადგილზე) დაყენებამდე, მთავარი ამძრავი ძრავა, მის გამომავალ ლილვზე დამაგრებულ შკივთან ერთად, საგულდაგულოდ უნდა დაბალანსდეს. ცვლადი სიხშირის ამძრავით გამოწვეული ელექტრომაგნიტური ჩარევის შესამცირებლად რეკომენდებულია ქსელური ფილტრების დაყენება მის შესასვლელსა და გამოსასვლელში. ეს შეიძლება იყოს ამძრავების მწარმოებლების მიერ მიწოდებული სტანდარტული მზა ნაწარმი ან ფერიტის რგოლების გამოყენებით დამზადებული თვითნაკეთი ფილტრები.

4. ბალანსირების მანქანების საზომი სისტემები

ბალანსირების მანქანების მოყვარული მწარმოებლების უმეტესობა, რომლებიც დაუკავშირდებიან შპს "კინემატიკას" (ვიბრომერა), გეგმავენ ჩვენი კომპანიის მიერ წარმოებული "ბალანსეტის" სერიის საზომი სისტემების გამოყენებას თავიანთ დიზაინში. თუმცა, არსებობენ მომხმარებლები, რომლებიც გეგმავენ ასეთი საზომი სისტემების დამოუკიდებლად წარმოებას. ამიტომ, აზრი აქვს უფრო დეტალურად განვიხილოთ ბალანსირების მანქანის საზომი სისტემის კონსტრუქცია. ამ სისტემების მთავარი მოთხოვნაა ვიბრაციული სიგნალის ბრუნვითი კომპონენტის ამპლიტუდისა და ფაზის მაღალი სიზუსტის გაზომვების უზრუნველყოფა, რომელიც ჩნდება დაბალანსებული როტორის ბრუნვის სიხშირეზე. ეს მიზანი, როგორც წესი, მიიღწევა ტექნიკური გადაწყვეტილებების კომბინაციის გამოყენებით, მათ შორის:

• ვიბრაციის სენსორების გამოყენება მაღალი სიგნალის გარდაქმნის კოეფიციენტით;
• თანამედროვე ლაზერული ფაზური კუთხის სენსორების გამოყენება;
• აპარატურის შექმნა (ან გამოყენება), რომელიც უზრუნველყოფს სენსორული სიგნალების გაძლიერებასა და ციფრულ კონვერტაციას (პირველადი სიგნალის დამუშავება);
• ვიბრაციული სიგნალის პროგრამული დამუშავების დანერგვა, რამაც უნდა უზრუნველყოს ვიბრაციული სიგნალის ბრუნვითი კომპონენტის მაღალი გარჩევადობის და სტაბილური ამოღება, რაც გამოიხატება დაბალანსებული როტორის ბრუნვის სიხშირეზე (მეორადი დამუშავება).

ქვემოთ განვიხილავთ ასეთი ტექნიკური გადაწყვეტილებების ცნობილ ვარიანტებს, რომლებიც განხორციელებულია რიგ ცნობილ დაბალანსების ინსტრუმენტებში.

4.1. ვიბრაციის სენსორების შერჩევა

ბალანსირების მანქანების საზომ სისტემებში შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა ტიპის ვიბრაციული სენსორები (ტრანსდუსერები), მათ შორის:

• ვიბრაციის აჩქარების სენსორები (აქსელერომეტრები);
• ვიბრაციის სიჩქარის სენსორები
• ვიბრაციის გადაადგილების სენსორები
• ძალის სენსორები

4.1.1. ვიბრაციის აჩქარების სენსორები

ვიბრაციის აჩქარების სენსორებს შორის ყველაზე ფართოდ გამოიყენება პიეზო და ტევადური (ჩიპური) აქსელერომეტრები, რომელთა ეფექტურად გამოყენება შესაძლებელია რბილი საკისრების ტიპის დაბალანსების მანქანებში. პრაქტიკაში, ზოგადად დასაშვებია ვიბრაციის აჩქარების სენსორების გამოყენება 10-დან 30 mV/(m/s²)-მდე გარდაქმნის კოეფიციენტებით (Kpr). დაბალანსების მანქანებში, რომლებიც განსაკუთრებით მაღალ დაბალანსების სიზუსტეს მოითხოვენ, მიზანშეწონილია გამოიყენოთ აქსელერომეტრები, რომელთა Kpr აღწევს 100 mV/(m/s²) და მეტ დონეს. პიეზო აქსელერომეტრების მაგალითზე, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას დაბალანსების მანქანებისთვის ვიბრაციის სენსორებად, ნახაზი 4.1 გვიჩვენებს შპს "იზმერიტელის" მიერ წარმოებულ DN3M1 და DN3M1V6 პიეზო აქსელერომეტრებს.

ნახატი 4.1. პიეზო აქსელერომეტრები DN 3M1 და DN 3M1V6

ასეთი სენსორების ვიბრაციის საზომ ინსტრუმენტებთან და სისტემებთან დასაკავშირებლად, საჭიროა გარე ან ჩაშენებული მუხტის გამაძლიერებლების გამოყენება.

სურათი 4.2. შპს "კინემატიკას" (ვიბრომერა) მიერ წარმოებული ტევადობითი აქსელერომეტრები AD1

აღსანიშნავია, რომ ამ სენსორებს, რომლებიც მოიცავს ფართოდ გამოყენებულ ბაზრის დაფებს კაპაციტურ აჩქარების სენსორ ADXL 345-ზე (იხ. სურათი 4.3), პიეზო აჩქარების სენსორებთან შედარებით რამდენიმე მნიშვნელოვანი უპირატესობა აქვთ. კერძოდ, ისინი 4-დან 8-ჯერ უფრო იაფია მსგავსი ტექნიკური მახასიათებლების მქონე. უფრო მეტიც, მათ არ სჭირდებათ ძვირადღირებული და რთული მუხტის გამაძლიერებლების გამოყენება, რომლებიც პიეზო აჩქარების სენსორებისთვისაა საჭირო.

იმ შემთხვევებში, როდესაც ბალანსირების მანქანების საზომ სისტემებში ორივე ტიპის აჩქარების სენსორი გამოიყენება, ჩვეულებრივ ხორციელდება სენსორული სიგნალების აპარატურული ინტეგრაცია (ანუ ორმაგი ინტეგრაცია).

ნახატი 4.2. კონდენსატორული აჩქარების სენსორები AD 1, აწყობილი.

ნახატი 4.3. ტევადობითი აჩქარების სენსორის დაფა ADXL 345.

ამ შემთხვევაში, საწყისი სენსორული სიგნალი, რომელიც ვიბრაციულ აჩქარებას პროპორციულია, შესაბამისად გარდაიქმნება სიგნალად, რომელიც ვიბრაციულ სიჩქარეს ან გადაადგილებას პროპორციულია. ვიბრაციული სიგნალის ორმაგი ინტეგრაციის პროცედურა განსაკუთრებით აქტუალურია აჩქარების სენსორების გამოყენებისას დაბალსიჩქარიანი ბალანსირების მანქანების საზომი სისტემების ფარგლებში, სადაც ბალანსირების დროს როტორის ბრუნვის სიხშირის ქვედა დიაპაზონმა შეიძლება მიაღწიოს 120 ბრ/წთ-ს და ნაკლებს. ბალანსირების მანქანების საზომ სისტემებში ტევადობითი აჩქარების სენსორების გამოყენებისას, გასათვალისწინებელია, რომ ინტეგრაციის შემდეგ, მათი სიგნალები შეიძლება შეიცავდეს დაბალი სიხშირის ჩარევას, რომელიც ვლინდება 0.5-დან 3 ჰც-მდე სიხშირულ დიაპაზონში. ამან შეიძლება შეზღუდოს ბალანსირების დაბალი სიხშირის დიაპაზონი იმ მანქანებზე, რომლებზეც ამ სენსორების გამოყენებაა გათვალისწინებული.

4.1.2. ვიბრაციის სიჩქარის სენსორები

4.1.2.1. ინდუქციური ვიბრაციის სიჩქარის სენსორები.

ეს სენსორები მოიცავს ინდუქციურ ხვეულასა და მაგნიტურ ბირთვს. როდესაც ხვეულა ვიბრირებს სტაციონარულ ბირთვთან მიმართებით (ან ბირთვი სტაციონარულ ხვეულასთან), ხვეულაში წარმოიქმნება ელექტროძაბვა, რომლის ძაბვა პირდაპირპროპორციულია სენსორის მოძრავი ელემენტის ვიბრაციის სიჩქარისა. ინდუქციური სენსორების გარდამქმნელი კოეფიციენტები (Кпр) ჩვეულებრივ საკმაოდ მაღალია და რამდენიმე ათეულ ან თუნდაც ასობით mV/mm/sec-ს აღწევს. კერძოდ, Schenck-ის T77 მოდელის სენსორის გარდამქმნელი კოეფიციენტია 80 mV/mm/sec, ხოლო IRD Mechanalysis-ის 544M მოდელის სენსორისთვის ის 40 mV/mm/sec-ს შეადგენს. ზოგიერთ შემთხვევაში (მაგალითად, Schenck-ის ბალანსირების მანქანებში), გამოიყენება სპეციალური, მაღალი მგრძნობელობის მქონე ინდუქციური ვიბრაციული სიჩქარის სენსორები მექანიკური გამაძლიერებლით, სადაც Кпр-მა შეიძლება გადააჭარბოს 1000 მვ/მმ/წმ-ს. თუ ბალანსირების მანქანების საზომ სისტემებში გამოიყენება ინდუქციური ვიბრაციული სიჩქარის სენსორები, შესაძლებელია ასევე ვიბრაციული სიჩქარის პროპორციული ელექტრული სიგნალის აპარატურული ინტეგრაცია და მისი გარდაქმნა ვიბრაციული გადაადგილების პროპორციულ სიგნალად.

ნახატი 4.4. IRD Mechanalysis-ის 544M მოდელის სენსორი.

ნახატი 4.5. Schenck-ის T77 ტიპის სენსორი

უნდა აღინიშნოს, რომ მათი წარმოების შრომატევადობის გამო, ინდუქციური ვიბრაციული სიჩქარის სენსორები საკმაოდ იშვიათი და ძვირია. ამიტომ, ამ სენსორების აშკარა უპირატესობების მიუხედავად, ბალანსირების მანქანების მოყვარული მწარმოებლები მათ ძალიან იშვიათად იყენებენ.

4.2. ფაზური კუთხის სენსორები

ვიბრაციის გაზომვის პროცესის დაბალანსებული როტორის ბრუნვის კუთხესთან სინქრონიზაციისთვის გამოიყენება ფაზის კუთხის სენსორები, როგორიცაა ლაზერული (ფოტოელექტრული) ან ინდუქციური სენსორები. ეს სენსორები სხვადასხვა დიზაინით იწარმოება როგორც ადგილობრივი, ასევე საერთაშორისო მწარმოებლების მიერ. ამ სენსორების ფასების დიაპაზონი შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს, დაახლოებით 40-დან 200 დოლარამდე. ასეთი მოწყობილობის მაგალითია "Diamex"-ის მიერ წარმოებული ფაზის კუთხის სენსორი, რომელიც ნაჩვენებია ნახაზ 4.11-ზე.

სურათი 4.11: ფაზის კუთხის სენსორი "Diamex"-ისგან"

კიდევ ერთი მაგალითის სახით, სურათი 4.12 გვიჩვენებს შპს "კინემატიკის" (ვიბრომერა) მიერ დანერგილ მოდელს, რომელიც ფაზური კუთხის სენსორებად იყენებს ჩინეთში წარმოებულ DT 2234C მოდელის ლაზერულ ტაქომეტრებს. ამ სენსორის აშკარა უპირატესობებია:

• მუშაობის ფართო დიაპაზონი, რომელიც უზრუნველყოფს როტორის ბრუნვის სიხშირის გაზომვას წუთში 2.5-დან 99,999-მდე ბრუნვის ფარგლებში, არანაკლებ ერთი ბრუნვის სიზუსტით;
• ციფრული ეკრანი
• ტაქომეტრის საზომად დაყენების სიმარტივე;
• ხელმისაწვდომობა და დაბალი საბაზრო ღირებულება;
• ბალანსირების მანქანის საზომ სისტემაში ინტეგრაციისთვის მოდიფიკაციის შედარებითი სიმარტივე.

ნახატი 4.12: ლაზერული ტახომეტრის მოდელი DT 2234C

ზოგიერთ შემთხვევაში, როდესაც ოპტიკური ლაზერული სენსორების გამოყენება რაიმე მიზეზით არასასურველია, ისინი შეიძლება შეიცვალოს ინდუქციური უკონტაქტო გადაადგილების სენსორებით, როგორიცაა ადრე ნახსენები ISAN E41A მოდელი ან სხვა მწარმოებლების მსგავსი პროდუქტები.

4.3. სიგნალის დამუშავების მახასიათებლები ვიბრაციის სენსორებში

ვიბრაციის სიგნალის მბრუნავი კომპონენტის ამპლიტუდისა და ფაზის ზუსტი გაზომვისთვის დამაბალანსებელ მოწყობილობებში, როგორც წესი, გამოიყენება ტექნიკისა და პროგრამული უზრუნველყოფის დამუშავების ხელსაწყოების კომბინაცია. ეს ხელსაწყოები იძლევა საშუალებას:

• სენსორის ანალოგური სიგნალის ფართოზოლოვანი აპარატურის ფილტრაცია;
• სენსორის ანალოგური სიგნალის გაძლიერება;
• ანალოგური სიგნალის ინტეგრირება და/ან ორმაგი ინტეგრაცია (საჭიროების შემთხვევაში);
• ანალოგური სიგნალის ვიწროზოლიანი ფილტრაცია თვალთვალის ფილტრის გამოყენებით;
• სიგნალის ანალოგური ციფრული გადაქცევა;
• ციფრული სიგნალის სინქრონული ფილტრაცია;
• ციფრული სიგნალის ჰარმონიული ანალიზი.

4.3.1. ფართოზოლოვანი სიგნალის ფილტრაცია

ეს პროცედურა აუცილებელია ვიბრაციის სენსორის სიგნალის გასაწმენდად პოტენციური ჩარევისგან, რომელიც შეიძლება წარმოიშვას მოწყობილობის სიხშირის დიაპაზონის როგორც ქვედა, ასევე ზედა საზღვრებში. ბალანსირების აპარატის საზომი მოწყობილობისთვის მიზანშეწონილია ზოლის გამტარობის ფილტრის ქვედა ზღვარი დააყენოს 2-3 ჰც-ზე, ხოლო ზედა ზღვარი 50 (100) ჰც-ზე. "ქვედა" ფილტრაცია ხელს უწყობს დაბალი სიხშირის ხმაურის ჩახშობას, რომელიც შეიძლება წარმოიშვას სხვადასხვა ტიპის სენსორული საზომი გამაძლიერებლების გამოსავალზე. "ზედა" ფილტრაცია გამორიცხავს ჩარევის შესაძლებლობას, რომელიც გამოწვეულია კომბინირებული სიხშირეებით და აპარატის ცალკეული მექანიკური კომპონენტების პოტენციური რეზონანსული ვიბრაციებით.

4.3.2. ანალოგური სიგნალის გაძლიერება სენსორიდან

თუ საჭიროა დაბალანსების აპარატის საზომი სისტემის მგრძნობელობის გაზრდა, ვიბრაციის სენსორებიდან საზომი ერთეულის შესასვლელამდე მიმავალი სიგნალების გაძლიერება შესაძლებელია. შესაძლებელია როგორც სტანდარტული გამაძლიერებლების გამოყენება მუდმივი გაძლიერებით, ასევე მრავალსაფეხურიანი გამაძლიერებლების გამოყენება, რომელთა გაძლიერების პროგრამულად შეცვლა შესაძლებელია სენსორიდან გამომავალი რეალური სიგნალის დონის მიხედვით. პროგრამირებადი მრავალსაფეხურიანი გამაძლიერებლის მაგალითია გამაძლიერებლები, რომლებიც დანერგილია ძაბვის საზომ გადამყვანებში, როგორიცაა E154 ან E14-140 შპს "L-Card"-ის მიერ.

4.3.3. ინტეგრაცია

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ბალანსირების მანქანების საზომ სისტემებში რეკომენდებულია ვიბრაციის სენსორების სიგნალების აპარატურული ინტეგრაცია და/ან ორმაგი ინტეგრაცია. ამგვარად, აქსელერომეტრის საწყისი სიგნალი, რომელიც ვიბროჩქარების პროპორციულია, შეიძლება გარდაიქმნას ვიბროსიჩქარის პროპორციულ სიგნალად (ინტეგრაცია) ან ვიბროგადაადგილების პროპორციულ სიგნალად (ორმაგი ინტეგრაცია). ანალოგიურად, ვიბროსიჩქარის სენსორის სიგნალი ინტეგრაციის შემდეგ შეიძლება გარდაიქმნას ვიბროგადაადგილების პროპორციულ სიგნალად.

4.3.4. ანალოგური სიგნალის ვიწროზოლიანი ფილტრაცია თვალთვალის ფილტრის გამოყენებით

დაბალანსების მანქანების საზომ სისტემებში ჩარევის შესამცირებლად და ვიბრაციული სიგნალის დამუშავების ხარისხის გასაუმჯობესებლად, შესაძლებელია ვიწროზოლოვანი თვალთვალის ფილტრების გამოყენება. ამ ფილტრების ცენტრალური სიხშირე ავტომატურად რეგულირდება დაბალანსებული როტორის ბრუნვის სიხშირეზე როტორის ბრუნვის სენსორის სიგნალის გამოყენებით. ასეთი ფილტრების შესაქმნელად შესაძლებელია თანამედროვე ინტეგრირებული სქემების გამოყენება, როგორიცაა "MAXIM"-ის MAX263, MAX264, MAX267, MAX268.

4.3.5. სიგნალების ანალოგური ციფრული კონვერტაცია

ანალოგურ-ციფრული გარდაქმნა უმნიშვნელოვანესი პროცედურაა, რომელიც უზრუნველყოფს ვიბრაციული სიგნალის დამუშავების ხარისხის გაუმჯობესების შესაძლებლობას ამპლიტუდისა და ფაზის გაზომვის დროს. ეს პროცედურა დანერგილია დაბალანსების მანქანების ყველა თანამედროვე საზომ სისტემაში. ასეთი ანალოგურ-ციფრული გადამყვანების ეფექტური დანერგვის მაგალითს წარმოადგენს შპს "L-Card"-ის ძაბვის საზომი გადამყვანები, ტიპი E154 ან E14-140, რომლებიც გამოიყენება შპს "კინემატიკსის" (ვიბრომერა) მიერ წარმოებული დაბალანსების მანქანების რამდენიმე საზომ სისტემაში. გარდა ამისა, შპს "კინემატიკას" (ვიბრომერა) აქვს გამოცდილება "Arduino" კონტროლერებზე დაფუძნებული უფრო იაფი მიკროპროცესორული სისტემების, "Microchip"-ის PIC18F4620 მიკროკონტროლერის და მსგავსი მოწყობილობების გამოყენების.

4.1.2.2. პიეზოელექტრული აქსელერომეტრების ბაზაზე დაფუძნებული ვიბრაციის სიჩქარის სენსორები

ამ ტიპის სენსორი სტანდარტული პიეზოელექტრული აქსელერომეტრისგან განსხვავდება იმით, რომ მის კორპუსში ჩაშენებული მუხტის გამაძლიერებელი და ინტეგრატორია, რაც საშუალებას აძლევს მას გამოსცეს ვიბრაციის სიჩქარის პროპორციული სიგნალი. მაგალითად, ადგილობრივი მწარმოებლების (კომპანია ZETLAB და შპს "ვიბროპრიბორი") მიერ წარმოებული პიეზოელექტრული ვიბრაციის სიჩქარის სენსორები ნაჩვენებია ნახაზებზე 4.6 და 4.7.

ნახატი 4.6. ZETLAB-ის (რუსეთი) სენსორი AV02

სურათი 4.7. შპს "ვიბროპრიბორის" მოდელის DVST 2 სენსორი"

ასეთ სენსორებს აწარმოებენ სხვადასხვა მწარმოებლები (როგორც ადგილობრივი, ისე უცხოური) და ისინი ამჟამად ფართოდ გამოიყენება, განსაკუთრებით პორტატულ ვიბრაციულ მოწყობილობებში. ამ სენსორების ღირებულება საკმაოდ მაღალია და თითოეულის ფასმა შეიძლება 20,000-დან 30,000 რუბლამდე შეადგინოს, თუნდაც ადგილობრივი მწარმოებლებისგან.

4.1.3. გადაადგილების სენსორები

ბალანსირების მანქანების საზომ სისტემებში ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას უკონტაქტო გადაადგილების სენსორები - ტევადური ან ინდუქციური. ამ სენსორებს შეუძლიათ მუშაობა სტატიკურ რეჟიმში, რაც საშუალებას იძლევა ვიბრაციული პროცესების რეგისტრაცია 0 ჰც-დან. მათი გამოყენება განსაკუთრებით ეფექტური შეიძლება იყოს დაბალი სიჩქარის როტორების დაბალანსების შემთხვევაში 120 ბრ/წთ და უფრო დაბალი ბრუნვის სიჩქარით. ამ სენსორების გარდაქმნის კოეფიციენტებმა შეიძლება მიაღწიოს 1000 მვ/მმ და მეტს, რაც უზრუნველყოფს მაღალ სიზუსტეს და გარჩევადობას გადაადგილების გაზომვისას, დამატებითი გაძლიერების გარეშეც კი. ამ სენსორების აშკარა უპირატესობაა მათი შედარებით დაბალი ღირებულება, რომელიც ზოგიერთი ადგილობრივი მწარმოებლისთვის არ აღემატება 1000 რუბლს. ბალანსირების მანქანების ამ სენსორების გამოყენებისას მნიშვნელოვანია გავითვალისწინოთ, რომ სენსორის მგრძნობიარე ელემენტსა და ვიბრირებადი ობიექტის ზედაპირს შორის ნომინალური სამუშაო უფსკრული შემოიფარგლება სენსორის ხვეულის დიამეტრით. მაგალითად, ნახაზ 4.8-ზე ნაჩვენები სენსორის, "TEKO"-ს მოდელის ISAN E41A-სთვის, მითითებული სამუშაო უფსკრული, როგორც წესი, 3.8-დან 4 მმ-მდეა, რაც ვიბრირებადი ობიექტის გადაადგილების ±2.5 მმ დიაპაზონში გაზომვის საშუალებას იძლევა.

ნახატი 4.8. ინდუქციური გადაადგილების სენსორის მოდელი ISAN E41A, TEKO (რუსეთი)

4.1.4. ძალის სენსორები

როგორც უკვე აღინიშნა, მყარი საყრდენების ბალანსირების მანქანებზე დამონტაჟებულ საზომ სისტემებში გამოიყენება ძალის სენსორები. ეს სენსორები, განსაკუთრებით მათი დამზადების სიმარტივისა და შედარებით დაბალი ღირებულების გამო, როგორც წესი, პიეზოელექტრული ძალის სენსორებია. ასეთი სენსორების მაგალითები ნაჩვენებია 4.9 და 4.10-ე სურათებზე.

ნახატი 4.9. ძალის სენსორი SD 1, Kinematika LLC-ის მიერ

სურათი 4.10: ძალის სენსორი ავტომობილის ბალანსირების აპარატებისთვის, გაყიდულია "STO Market"-ის მიერ"

ტენზომეტრული ძალის სენსორები, რომლებსაც მრავალი ადგილობრივი და უცხოელი მწარმოებელი აწარმოებს, ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას მყარი საყრდენების ბალანსირების მანქანების საყრდენებში ფარდობითი დეფორმაციების გასაზომად.

4.4. ბალანსირების აპარატის, "Balanset 2"-ის საზომი სისტემის ფუნქციური სქემა"

"Balanset 2"-ის საზომი სისტემა წარმოადგენს ბალანსირების აპარატებში გაზომვისა და გამოთვლითი ფუნქციების ინტეგრირების თანამედროვე მიდგომას. ეს სისტემა უზრუნველყოფს კორექტირების წონების ავტომატურ გამოთვლას გავლენის კოეფიციენტის მეთოდის გამოყენებით და შეიძლება ადაპტირებული იყოს სხვადასხვა აპარატის კონფიგურაციისთვის.

ფუნქციური სქემა მოიცავს სიგნალის კონდიცირებას, ანალოგურ-ციფრულ გარდაქმნას, ციფრულ სიგნალის დამუშავებას და ავტომატური გამოთვლის ალგორითმებს. სისტემას შეუძლია მაღალი სიზუსტით გაუმკლავდეს როგორც ორსიბრტყიან, ასევე მრავალსიბრტყიან დაბალანსების სცენარებს.

4.5. როტორის დაბალანსებისას გამოყენებული კორექტირების წონების პარამეტრების გამოთვლა

მაკორექტირებელი წონების გაანგარიშება ეფუძნება გავლენის კოეფიციენტის მეთოდს, რომელიც განსაზღვრავს, თუ როგორ რეაგირებს როტორი სატესტო წონებზე სხვადასხვა სიბრტყეში. ეს მეთოდი ფუნდამენტურია ყველა თანამედროვე დაბალანსების სისტემისთვის და იძლევა ზუსტ შედეგებს როგორც ხისტი, ასევე მოქნილი როტორებისთვის.

4.5.1. ორმაგი საყრდენი როტორების დაბალანსების ამოცანა და მისი გადაჭრის მეთოდები

ორმაგი საყრდენი როტორებისთვის (ყველაზე გავრცელებული კონფიგურაცია), დაბალანსების ამოცანა გულისხმობს ორი მაკორექტირებელი წონის განსაზღვრას - თითო თითოეული კორექტირების სიბრტყისთვის. გავლენის კოეფიციენტის მეთოდი იყენებს შემდეგ მიდგომას:

1. საწყისი გაზომვა (გაშვება 0): ვიბრაციის გაზომვა საცდელი წონის გარეშე
2. პირველი საცდელი გაშვება (გაშვება 1): დაამატეთ ცნობილი საცდელი წონა პირველ სიბრტყეს, გაზომეთ პასუხი
3. მეორე საცდელი გაშვება (გაშვება 2): საცდელი წონა გადაიტანეთ მე-2 სიბრტყეში, გაზომეთ პასუხი
4. გაანგარიშება: პროგრამული უზრუნველყოფა ითვლის მუდმივ კორექტირების წონას გაზომილი პასუხების საფუძველზე

მათემატიკური საფუძველი გულისხმობს წრფივი განტოლებების სისტემის ამოხსნას, რომელიც საცდელი წონის გავლენას ერთდროულად ორივე სიბრტყეში საჭირო კორექტირებასთან აკავშირებს.

ნახატები 3.26 და 3.27 აჩვენეთ სახამებლის საწოლების გამოყენების მაგალითები, რომლებზედაც დამზადდა სპეციალიზებული მყარი ტარების მანქანა ბალანსირებისთვის და უნივერსალური რბილი ტარების დაბალანსება ცილინდრული როტორებისთვის. წვრილმანი მწარმოებლებისთვის, ასეთი გადაწყვეტილებები საშუალებას იძლევა შექმნან ხისტი დამხმარე სისტემა დამაბალანსებელი მანქანისთვის მინიმალური დროითა და ხარჯებით, რომელზედაც შეიძლება დამონტაჟდეს სხვადასხვა ტიპის საყრდენი (როგორც მყარი, ასევე რბილი ტარები). ამ შემთხვევაში მწარმოებლის მთავარი ამოცანაა უზრუნველყოს (და აუცილებლობის შემთხვევაში აღადგინოს) მანქანის გიდების გეომეტრიული სიზუსტე, რომელზედაც დაფუძნებულია საყრდენი სადგამები. წვრილმანი წარმოების პირობებში, როგორც წესი, წვრილად გახეხვა გამოიყენება გიდების საჭირო გეომეტრიული სიზუსტის აღსადგენად.

სურათი 3.28 აჩვენებს აწყობილი საწოლის ვერსიას, რომელიც დამზადებულია ორი არხისგან. ამ საწოლის წარმოებისას გამოიყენება მოხსნადი ჭანჭიკებიანი კავშირები, რაც საშუალებას იძლევა შემცირდეს ან მთლიანად აღმოიფხვრას საწოლის დეფორმაცია აწყობის დროს დამატებითი ტექნოლოგიური ოპერაციების გარეშე. მითითებული საწოლის გიდების სათანადო გეომეტრიული სიზუსტის უზრუნველსაყოფად შეიძლება საჭირო გახდეს გამოყენებული არხების ზედა ფლანგების მექანიკური დამუშავება (დაფქვა, წვრილი დაფქვა).

ნახატები 3.29 და 3.30 წარმოდგენილია შედუღებული საწოლების ვარიაციები, რომლებიც ასევე დამზადებულია ორი არხიდან. ასეთი საწოლების დამზადების ტექნოლოგიას შეიძლება დასჭირდეს დამატებითი ოპერაციების სერია, როგორიცაა თერმული დამუშავება შედუღების დროს წარმოქმნილი შიდა სტრესის შესამსუბუქებლად. როგორც აწყობილი საწოლების შემთხვევაში, შედუღებული საწოლების გიდების სათანადო გეომეტრიული სიზუსტის უზრუნველსაყოფად უნდა დაიგეგმოს გამოყენებული არხების ზედა ფლანგების მექანიკური დამუშავება (დაფქვა, წვრილი დაფქვა).

4.5.2. მრავალსაყრდენიანი როტორების დინამიკური დაბალანსების მეთოდოლოგია

მრავალსაყრდენი როტორები (სამი ან ოთხი საკისრის წერტილი) უფრო რთულ დაბალანსების პროცედურებს საჭიროებენ. თითოეული საყრდენი წერტილი ხელს უწყობს საერთო დინამიურ ქცევას და კორექტირება უნდა ითვალისწინებდეს ყველა სიბრტყეს შორის ურთიერთქმედებას.

მეთოდოლოგია ორსიბრტყიან მიდგომას აფართოებს შემდეგი გზით:

• ვიბრაციის გაზომვა ყველა საყრდენ წერტილში
• საცდელი წონის მრავალი პოზიციის გამოყენება
• წრფივი განტოლებების უფრო დიდი სისტემების ამოხსნა
• კორექტირების წონის განაწილების ოპტიმიზაცია

კარდანის ლილვებისა და მსგავსი გრძელი როტორებისთვის, ეს მიდგომა, როგორც წესი, აღწევს ნარჩენი დისბალანსის დონეებს, რომლებიც შეესაბამება ISO ხარისხის G6.3 ან უფრო მაღალ კლასებს.

4.5.3. მრავალსაყრდენიანი როტორების დაბალანსების კალკულატორები

სამ და ოთხსაყრდენიანი როტორის კონფიგურაციებისთვის შემუშავებულია სპეციალიზებული გამოთვლის ალგორითმები. ეს კალკულატორები დანერგილია Balanset-4 პროგრამულ უზრუნველყოფაში და შეუძლიათ როტორის რთული გეომეტრიის ავტომატურად დამუშავება.

კალკულატორები ითვალისწინებენ:

• ცვლადი საყრდენი სიმტკიცე
• კორექციის სიბრტყეებს შორის ჯვარედინი შეერთება
• წონის განლაგების ოპტიმიზაცია ხელმისაწვდომობისთვის
• გამოთვლილი შედეგების ვერიფიკაცია

5. ბალანსირების მანქანების მუშაობისა და სიზუსტის შემოწმების რეკომენდაციები

ბალანსირების მანქანის სიზუსტე და საიმედოობა დამოკიდებულია მრავალ ფაქტორზე, მათ შორის მისი მექანიკური კომპონენტების გეომეტრიულ სიზუსტეზე, საყრდენების დინამიურ მახასიათებლებსა და საზომი სისტემის ოპერატიულ შესაძლებლობებზე. ამ პარამეტრების რეგულარული შემოწმება უზრუნველყოფს ბალანსირების თანმიმდევრულ ხარისხს და ხელს უწყობს პოტენციური პრობლემების იდენტიფიცირებას წარმოებაზე გავლენის მოხდენამდე.

5.1. დანადგარის გეომეტრიული სიზუსტის შემოწმება

გეომეტრიული სიზუსტის შემოწმება მოიცავს საყრდენების განლაგების, სახელმძღვანელოების პარალელიზმის და შპინდელის შეკრებების კონცენტრაციულობის შემოწმებას. ეს შემოწმებები უნდა ჩატარდეს საწყისი დაყენების დროს და პერიოდულად ექსპლუატაციის დროს, სიზუსტის შენარჩუნების უზრუნველსაყოფად.

5.2. დანადგარის დინამიკური მახასიათებლების შემოწმება

დინამიური მახასიათებლების ვერიფიკაცია გულისხმობს საყრდენებისა და ჩარჩოს კომპონენტების ბუნებრივი სიხშირეების გაზომვას იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ისინი სათანადოდ არიან გამოყოფილი ოპერაციული სიხშირეებისგან. ეს ხელს უშლის რეზონანსულ პრობლემებს, რამაც შეიძლება შეაფერხოს ბალანსირების სიზუსტე.

5.3. საზომი სისტემის ექსპლუატაციური შესაძლებლობის შემოწმება

საზომი სისტემის ვერიფიკაცია მოიცავს სენსორის კალიბრაციას, ფაზის გასწორების ვერიფიკაციას და სიგნალის დამუშავების სიზუსტის შემოწმებას. ეს უზრუნველყოფს ვიბრაციის ამპლიტუდის და ფაზის საიმედო გაზომვას ყველა სამუშაო სიჩქარეზე.

5.4. სიზუსტის მახასიათებლების შემოწმება ISO 21940-21-ის მიხედვით (ადრე ISO 2953)

ISO 21940-21 (ადრე ISO 2953) განსაზღვრავს სტანდარტიზებულ პროცედურებს დაბალანსების დანადგარის სიზუსტის გადასამოწმებლად კალიბრირებული საცდელი როტორების გამოყენებით. ეს პროცედურები ხელს უწყობს მანქანის მუშაობის დადასტურებას საერთაშორისო დონეზე აღიარებულ სტანდარტებთან მიმართებით.

ლიტერატურა

1. რეშეტოვი დ.ნ. (რედაქტორი). "ლითონის საჭრელი დაზგების დეტალები და მექანიზმები". მოსკოვი: „მაშინოსტროენიე“, 1972.
2. კელენბერგერ ვ. "ცილინდრული ზედაპირების სპირალური დაფქვა". მანქანები, 1963.
3. ISO 281 "Rolling Bearings - Dynamic Load Ratings and Rating Life."
4. GOST 17383-73 (ეროვნული სტანდარტი) "Pulleys for flat drive belts."
5. ISO 21940-11 (ადრე ISO 1940-1) "Mechanical vibration - Rotor balancing - Part 11: Procedures and tolerances for rotors with rigid behaviour."
6. ISO 21940-21 (ადრე ISO 2953) "Mechanical vibration - Rotor balancing - Part 21: Description and evaluation of balancing machines."