Balansering av drivaksel

Publisert av Nikolai Shelkovenko på

Innholdsfortegnelse

1. Typer drivaksler

En kardangaksel (drivaksel) er en mekanisme som overfører dreiemoment mellom aksler som krysser hverandre i midten av kardangleddet og kan bevege seg i en vinkel i forhold til hverandre. I et kjøretøy overfører kardangakselen dreiemomentet fra girkassen (eller overføringshuset) til drivakslene i en klassisk eller firehjulsdrevet konfigurasjon. For firehjulsdrevne kjøretøyer forbinder kardangleddet vanligvis girkassens drivaksel med overføringshusets drivaksel, og overføringshusets drivaksler med drivakslene til hoveddrevene på drivakslene.

Enheter som er montert på rammen (f.eks. girkassen og overføringshuset) kan bevege seg i forhold til hverandre på grunn av deformasjonen av støttene og selve rammen. Samtidig er drivakslene festet til rammen gjennom hjulopphenget og kan bevege seg i forhold til rammen og enhetene som er montert på den, på grunn av deformasjonen av hjulopphengets elastiske elementer. Denne bevegelsen kan ikke bare endre vinklene på drivakslene som forbinder enhetene, men også avstanden mellom enhetene.

Kardandriften har en betydelig ulempe: akslingenes ujevne rotasjon. Hvis den ene akselen roterer jevnt, gjør ikke den andre det, og denne ujevnheten øker med vinkelen mellom akslene. Denne begrensningen gjør det umulig å bruke kardangdrev i mange bruksområder, for eksempel i forhjulsdrevne biler, der hovedproblemet er å overføre dreiemomentet til de svingende hjulene. Denne ulempen kan delvis kompenseres ved å bruke doble kardangledd på én aksel, som dreies en kvart omdreining i forhold til hverandre. I applikasjoner som krever jevn rotasjon, brukes imidlertid vanligvis konstanthastighetsledd (CV-ledd) i stedet. CV-ledd er en mer avansert, men også mer kompleks konstruksjon som tjener samme formål.

Kardandrev kan bestå av ett eller flere kardangledd som er forbundet med drivaksler og mellomstøtter.

Figur 1. Diagram over en kardangdrev: 1, 4, 6 - drivaksler; 2, 5 - kardangledd; 3 - kompenserende forbindelse; u1, u2 - vinkler mellom akslene

Vanligvis består et kardangdrev av kardangledd 2 og 5, drivaksel 1, 4 og 6 og en kompenserende forbindelse 3. Noen ganger er drivakselen montert på en mellomstøtte som er festet til kjøretøyets rammekryss. Kardankoblinger sørger for overføring av dreiemoment mellom aksler hvis akser krysser hverandre i en vinkel. Kardangledd deles inn i typer med ujevn og konstant hastighet. Ikke-uniforme hastighetsledd klassifiseres videre i elastiske og stive typer. Konstanthastighetsledd kan være av kuletypen med delingsspor, kuletypen med en delingsspak og kamtypen. De er vanligvis installert i drivverket til de styrte hjulene, der vinkelen mellom akslene kan nå 45°, og kardangleddets senter må sammenfalle med skjæringspunktet mellom hjulets rotasjonsakser og dets dreieakse.

Elastiske universalkryss overfører dreiemoment mellom aksler med kryssende akser i en vinkel på 2...3° på grunn av den elastiske deformasjonen av forbindelseselementene. Et stivt ikke-uniformt hastighetsledd overfører dreiemoment fra en aksel til en annen gjennom den bevegelige forbindelsen av stive deler. Den består av to åk - 3 og 5, i de sylindriske hullene som endene A, B, V og G på forbindelseselementet - korset 4, er installert på lagrene. Åkene er stivt koblet til akslene 1 og 2. Åk 5 kan rotere rundt korsets akse BG og samtidig, sammen med korset, rotere rundt aksen AV, og derved muliggjøre overføring av rotasjon fra en aksel til en annen med en skiftende vinkel mellom dem.

Figur 2. Diagram over et stivt universalledd med ujevn hastighet

Hvis aksel 7 roterer rundt sin egen akse med en vinkel α, vil aksel 2 rotere med en vinkel β i løpet av samme periode. Forholdet mellom rotasjonsvinklene til akslene 7 og 2 bestemmes av uttrykket tanα = tanβ * cosγ, der γ er vinkelen som aksene til akslene er plassert i. Dette uttrykket indikerer at vinkelen β noen ganger er mindre enn, lik eller større enn vinkelen α. Likhet mellom disse vinklene oppstår for hver 90° rotasjon av aksel 7. Ved jevn rotasjon av aksel 1 er derfor vinkelhastigheten til aksel 2 ujevn og varierer i henhold til en sinusformet lov. Den ujevne rotasjonen til aksel 2 blir mer signifikant når vinkelen γ mellom akselaksene øker.

Hvis den ujevne rotasjonen av aksel 2 overføres til akslene på enhetene, vil det oppstå ytterligere pulserende belastninger i overføringen, som øker med vinkelen γ. For å forhindre at den ujevne rotasjonen av aksel 2 overføres til enhetsakslene, brukes det to kardangledd i kardangdrevet. De er montert slik at vinklene γ1 og γ2 er like; gaflene på kardangleddene, som er festet på den ujevnt roterende akselen 4, skal være plassert i samme plan.

Utformingen av hoveddelene i kardangdrevene er vist i figur 3. Et kardangledd med ujevn hastighet består av to åk (1) som er forbundet med et kryss (3). Det ene av åkene har noen ganger en flens, mens det andre er sveiset til drivakselrøret eller har en splined ende (6) (eller hylse) for tilkobling til drivakselen. Tappene på korset er montert i øynene på begge åkene på nålelagre (7). Hvert lager er plassert i en hylse (2) og holdes fast i åkets øye med en hette, som er festet til åket med to bolter som er låst med tappene på skiven. I noen tilfeller er lagrene festet i åket med låseringer. For å holde på smøringen i lageret og beskytte det mot vann og smuss, er det en selvstrammende gummipakning. Kryssets indre hulrom fylles med fett gjennom en smørenippel, som når lagrene. Krysset har vanligvis en sikkerhetsventil for å beskytte tetningen mot skader på grunn av trykket fra fettet som pumpes inn i korset. Splinesforbindelsen (6) smøres ved hjelp av fettfittingen (5).

Figur 3. Detaljer om et stivt universalledd med ikke-uniform hastighet

Den maksimale vinkelen mellom akslene til aksler som er forbundet med stive universalkryss med ujevn hastighet, overstiger vanligvis ikke 20°, ettersom effektiviteten reduseres betydelig ved større vinkler. Hvis vinkelen mellom akselaksene varierer innenfor 0...2%, deformeres tappene i korset av nålelagrene, noe som fører til at kardangleddet raskt svikter.

I transmisjoner til høyhastighets beltekjøretøy brukes ofte kardangledd med girkoblingstyper, som gjør det mulig å overføre dreiemoment mellom aksler med akser som krysser hverandre i vinkler på opptil 1,5...2°.

Drivakslene er vanligvis rørformede, med sømløse eller sveisede spesialrør av stål. Kardangleddenes åk, splineshylser eller spisser er sveiset til rørene. For å redusere tverrbelastningen på drivakselen utføres dynamisk balansering med kardangleddene montert. Ubalansen korrigeres ved å sveise balanseringsplater på drivakselen, eller noen ganger ved å montere balanseringsplater under kardangleddenes lagerdeksler. Den relative posisjonen til de splinestilte forbindelsesdelene etter montering og balansering av kardangakselen på fabrikken er vanligvis merket med spesielle etiketter.

Kompensasjonsforbindelsen til kardangdrevet er vanligvis laget i form av en splinesforbindelse som tillater aksial bevegelse av kardangdelene. Den består av en splinespiss som passer inn i kardangdrevets splinehylse. Smøring tilføres kardangforbindelsen gjennom en smørenippel eller påføres under montering og skiftes ut etter lengre tids bruk av kjøretøyet. En tetning og et deksel er vanligvis installert for å forhindre fettlekkasje og forurensning.

For lange drivaksler brukes vanligvis mellomlagre i kardangdrev. En mellomstøtte består vanligvis av en brakett som er boltet fast til kjøretøyets rammekryss, og i denne er det montert et kulelager i en elastisk gummiring. Lageret er forseglet på begge sider med lokk og har en smøreanordning. Den elastiske gummiringen bidrar til å kompensere for unøyaktigheter i monteringen og lagerskjevheter som kan oppstå på grunn av deformasjoner i rammen.

Et universalkryss med nålelager (figur 4a) består av åk, et kryss, nålelager og tetninger. Koppene med nålelagre er montert på tappene på krysset og forseglet med tetninger. Koppene festes i åkene med låseringer eller lokk som festes med skruer. Kardankryssene smøres gjennom en fettkobling via innvendige boringer i krysset. En sikkerhetsventil brukes for å eliminere for høyt oljetrykk i skjøten. Når det drivende åket roterer jevnt, roterer det drevne åket ujevnt: Det går frem og tilbake to ganger per omdreining. For å eliminere ujevn rotasjon og redusere treghetsbelastningen brukes to kardangledd.

I drivverket til de fremre drivhjulene er det installert universelle ledd med konstant hastighet. Konstanthastighetsleddet til GAZ-66 og ZIL-131 kjøretøy består av åk 2, 5 (figur 4b), fire kuler 7 og en sentral kule 8. Det drivende åket 2 er integrert med den indre akselakselen, mens det drevne åket er smidd sammen med den ytre akselakselen, i enden av hvilken hjulnavet er festet. Drivmomentet fra åk 2 til åk 5 overføres gjennom kuler 7, som beveger seg langs sirkulære spor i åkene. Den sentrale kulen 8 tjener til å sentrere åkene og holdes på plass av tappene 3, 4. Rotasjonsfrekvensen til åkene 2, 5 er den samme på grunn av mekanismens symmetri i forhold til åkene. Endringen i aksellengden sikres av de frie splinesforbindelsene mellom åkene og akselen.

Figur 4. Kardangledd: a - kardangledd: 1 - hette; 2 - kopp; 3 - nålelager; 4 - tetning; 5, 9 - åk; 6 - sikkerhetsventil; 7 - kryss; 8 - smørefitting; 10 - skrue; b - kardangledd med konstant hastighet: 1 - indre akselaksel; 2 - drivende åk; 3, 4 - tapper; 5 - drevet åk; 6 - ytre akselaksel; 7 - kuler; 8 - midtkule

2. Funksjonsfeil på kardangdrevet

Feil på kardangdrevet viser seg vanligvis som kraftige støt i kardangleddene som oppstår når kjøretøyet er i bevegelse, spesielt ved girskift og plutselige økninger i motorens veivakselhastighet (for eksempel ved overgang fra motorbremsing til akselerasjon). Et tegn på at kardangleddet ikke fungerer som det skal, kan være at det varmes opp til høy temperatur (over 100 °C). Dette skjer på grunn av betydelig slitasje på foringene og tappene i kardangleddet, nålelagrene, kryssene og splinesforbindelsene, noe som resulterer i feil innretting av kardangleddet og betydelige aksiale belastninger på nålelagrene. Skader på korktetningene i kardankrysset fører til rask slitasje på tappen og lageret.

Under vedlikehold kontrolleres kardangdrevet ved å rotere drivakselen kraftig for hånd i begge retninger. Graden av fri rotasjon av akselen bestemmer slitasjen på kardangleddene og splined-forbindelsene. For hver 8-10 000 kilometer kontrolleres tilstanden til bolteforbindelsene til drivakselflensene til girkassen og drivakselen til hovedgiret med flensene til endekardangleddene og festingen av mellomstøtten til drivakselen. Tilstanden til gummistøvlene på splineforbindelsene og korktetningene på kardankrysset kontrolleres også. Alle festebolter må trekkes helt til (tiltrekkingsmoment 8-10 kgf-m).

Nålelagrene i kardangleddene smøres med flytende olje som brukes til transmisjonsenheter; splineforbindelser i de fleste kjøretøy smøres med fett (US-1, US-2, 1-13 osv.); bruk av fett til smøring av nålelagre er strengt forbudt. I noen kjøretøyer smøres splined-koblingene med transmisjonsolje. Det mellomliggende støttelageret, som er montert i en gummihylse, trenger praktisk talt ikke smøring, siden det smøres under monteringen på fabrikken. Støttelageret på ZIL-130-kjøretøyet smøres med fett gjennom en trykknippel i forbindelse med regelmessig vedlikehold (hver 1100-1700 km).

Figur 5. Kardandrev med kardangledd: 1 - flens for feste av drivaksel; 2 - kardangkryss; 3 - kardangåk; 4 - glideåk; 5 - drivakselrør; 6 - nålerullager med lukket ende

Kardandrevet består av to kardangledd med nålelagre, forbundet med en hulaksel, og et glideåk med splines. For å sikre pålitelig beskyttelse mot smuss og god smøring av kileforbindelsen, er glideåket (6), som er koblet til girkassens sekundæraksel (2), plassert i en forlengelse (1) som er festet til girkassehuset. I tillegg øker denne plasseringen av splinesforbindelsen (utenfor sonen mellom leddene) stivheten til kardangdrevet betydelig og reduserer sannsynligheten for akselvibrasjoner når den glidende splinesforbindelsen slites ut.

Drivakselen består av et tynnvegget, elektrosveiset rør (8), der to identiske åk (9) presses inn i hver ende og deretter sveises ved hjelp av lysbuesveising. Nålelagerhusene (18) i korset (25) er presset inn i øynene på åkene (9) og er festet med fjærholderringer (20). Hvert universalleddlager inneholder 22 nåler (21). På de utstikkende tappene på kryssene er det presset inn stemplede lokk (24), og i disse er det montert korkringer (23). Lagrene smøres ved hjelp av en vinkelformet smørenippel (17) som er skrudd inn i et gjenget hull i midten av korset, og som er koblet til gjennomgående kanaler i korsets tapper. På motsatt side av kardankrysset er det plassert en sikkerhetsventil (16) i midten, som er utformet for å slippe ut overflødig fett når korset og lagrene fylles, og for å forhindre trykkoppbygging inne i korset under drift (ventilen aktiveres ved et trykk på ca. 3,5 kg/cm²). Sikkerhetsventilen er nødvendig fordi for høyt trykk inne i korset kan føre til skade (ekstrudering) på korktetningene.

Figur 6. Montering av drivaksel: 1 - girkasseforlengelse; 2 - girkassens sekundæraksel; 3 og 5 - smussavvisere; 4 - gummipakninger; 6 - glidende åk; 7 - balanseringsplate; 8 - drivakselrør; 9 - åk; 10 - flenseåk; 11 - bolt; 12 - flens på bakakselens drivhjul; 13 - fjærskive; 14 - mutter; 15 - bakaksel; 16 - sikkerhetsventil; 17 - vinkelformet smørefitting; 18 - nålelager; 19 - åkøye; 20 - fjærholderring; 21 - nål; 22 - skive med toroidformet ende; 23 - korkring; 24 - stemplet hette; 25 - kryss

Drivakselen, som er montert med begge kardangleddene, er nøye dynamisk balansert i begge ender ved å sveise balanseringsplater (7) på røret. Ved demontering av akselen må derfor alle delene merkes nøye, slik at de kan settes sammen igjen i sine opprinnelige posisjoner. Hvis denne instruksjonen ikke følges, forstyrres balansen i akselen, noe som kan forårsake vibrasjoner som kan skade girkassen og karosseriet. Hvis enkeltdeler slites ut, spesielt hvis røret bøyes på grunn av støt og det blir umulig å balansere akselen dynamisk etter montering, må hele akselen skiftes ut.

Mulige feil på drivakselen, årsaker og løsninger

Årsak til funksjonsfeil Løsning
Vibrasjon i drivakselen
1. Bøying av akselen på grunn av en hindring 1. Rett ut og balansér den monterte akselen dynamisk, eller bytt ut den monterte akselen
2. Slitasje på lager og kryss 2. Bytt ut lagrene og kryssene, og balansér den monterte akselen dynamisk
3. Slitasje på forlengelsesbøssinger og glideåk 3. Sett på plass forlengelsen og glideåket, og balansér den monterte akselen dynamisk.
Støt når du starter og kjører i friløp
1. Slitasje på glideåksplines eller sekundær girkasseaksel 1. Skift ut slitte deler. Ved utskifting av glideåket må den monterte akselen balanseres dynamisk.
2. Løse bolter som fester flensåket til bakakselens drivhjulsflens 2. Stram til boltene
Oljesøl fra kardangpakninger
Slitasje av korkringer i universaltetninger Skift ut korkringene, og sørg for at alle drivakseldelene er i riktig posisjon under monteringen. Hvis det er slitasje på kryss og lagre, bytt ut lagrene og kryssene, og balansér den monterte akselen dynamisk.

3. Balansering av drivaksel

Etter at drivakselen er reparert og montert, balanseres den dynamisk på en maskin. Figur 7 viser en av balanseringsmaskinene. Maskinen består av en plate (18), en pendelramme (8) montert på fire vertikale elastiske stenger (3), som sørger for at den svinger i horisontalplanet. En brakett og en fremre spindel (9), festet på en brakett (4), er montert på de langsgående rørene på pendelrammen (8). Den bakre spindelstokken (6) er på en bevegelig travers (5), noe som muliggjør dynamisk balansering av drivaksler med ulik lengde. Spindeldokkens spindler er montert på presisjonskulelagre. Spindelen til den fremre spindeldokken (9) drives av en elektrisk motor som er installert i maskinbasen, gjennom en kilerem og en mellomaksel som det er montert en lem (10) (gradert skive) på. I tillegg er det montert to stativer (15) med uttrekkbare låsepinner (17) på maskinplaten (18), som sikrer fiksering av for- og bakenden av pendelrammen avhengig av balanseringen av drivakslens fremre eller bakre ende.

Figur 7. Dynamisk balanseringsmaskin for drivaksler

1-klemme; 2-dempere; 3-elastisk stang; 4-brakett; 5-flyttbar travers; 6-bakre hodestokk; 7-tverrstang; 8-pendulramme; 9-front kjørende hodestokk; 10-lem-skive; 11-millivoltmeter; 12-lem av kommutator-likretterakselen; 13-magnetoelektrisk sensor; 14-fast stativ; 15-fikseringsstativ; 16-støtte; 17-fikseringsapparat; 18-støtteplate

De faste stativene (14) er montert på baksiden av maskinplaten, og magnetoelektriske sensorer (13) er installert på dem, med stenger koblet til endene av pendelrammen. For å forhindre resonansvibrasjoner i rammen, er dempere (2) fylt med olje installert under brakettene (4).

Under dynamisk balansering monteres og festes drivakselenheten med glideåket på maskinen. Den ene enden av drivakselen kobles med et flensåk til flensen på den fremre drivspindelen, og den andre enden kobles med støttehalsen på glideåket til den bakre drivspindelens splineshylse. Deretter kontrolleres det at drivakselen roterer lett, og den ene enden av maskinens pendelramme festes ved hjelp av fikseringsanordningen. Etter at maskinen er startet, roteres likeretterens lem mot klokken, slik at millivoltmeternålen viser maksimalt. Millivoltmeteravlesningen tilsvarer størrelsen på ubalansen. Millivoltmeterskalaen er gradert i gram-centimeter eller gram motvekt. Når du fortsetter å rotere likeretterarmen mot klokken, bringes millivoltmeteravlesningen til null, og maskinen stoppes. Basert på likeretterens avlesning bestemmes vinkelforskyvningen (ubalansens forskyvningsvinkel), og ved å rotere drivakselen manuelt stilles denne verdien inn på mellomakselens ledd. Sveisestedet for balanseringsplaten vil være på toppen av drivakselen, og den vektede delen nederst i korreksjonsplanet. Deretter festes balanseringsplaten og bindes med tynn tråd i en avstand på 10 mm fra sveisen, maskinen startes, og balansen mellom drivakselenden og platen kontrolleres. Ubalansen skal ikke være mer enn 70 g cm. Deretter frigjøres den ene enden og den andre enden av pendelrammen festes med fikseringsstativet, og dynamisk balansering av den andre enden av drivakselen utføres i henhold til den teknologiske sekvensen som er beskrevet ovenfor.

Drivaksler har noen balanseringsfunksjoner. For de fleste deler er basen for dynamisk balansering støttehalsene (f.eks. rotorer i elektriske motorer, turbiner, spindler, veivaksler osv.), men for drivaksler er det flensene som er utgangspunktet. Under monteringen er det uunngåelig at det oppstår mellomrom i ulike forbindelser, noe som fører til ubalanse. Hvis det ikke er mulig å oppnå den minste ubalansen under balanseringen, blir akselen avvist. Nøyaktigheten ved balansering påvirkes av følgende faktorer:

  • Spalte i forbindelsen mellom drivakselflensens landingsbelte og det innvendige hullet i klemmeflensen på venstre og høyre bærebjelke;
  • Radial- og endeutslag på flensens grunnflater;
  • Hull i hengslet og splined-forbindelsene. Tilstedeværelsen av fett i hulrommet i splineforbindelsen kan føre til "flytende" ubalanse. Hvis det ikke er mulig å oppnå den nødvendige avbalanseringsnøyaktigheten, balanseres drivakselen uten fett.

Noen ubalanser kan være helt ukorrigerbare. Hvis det observeres økt friksjon i kardangleddene på drivakselen, øker den gjensidige påvirkningen av korreksjonsplanene. Dette fører til en reduksjon i balanseringens ytelse og nøyaktighet.

I henhold til OST 37.001.053-74 er følgende ubalansestandarder etablert: drivaksler med to ledd (to-støtte) balanseres dynamisk, og med tre (tre-støtte) - montert med mellomstøtten; flensene (åk) på drivaksler og koblinger som veier mer enn 5 kg balanseres statisk før montering av akselen eller koblingen; de gjenværende ubalansestandardene for drivaksler i hver ende eller ved mellomstøtten til tre-ledds drivaksler evalueres av spesifikk ubalanse;

Den maksimalt tillatte spesifikke restubalansen i hver ende av akselen eller ved mellomstøtten, samt for treleddede drivaksler i en hvilken som helst posisjon på avbalanseringsstativet, bør ikke overstige: for girkasser til personbiler og lastebiler med liten last (opptil 1 t) og svært små busser - 6 g-cm/kg, for resten - 10 g-cm/kg. Den maksimalt tillatte restubalansen for drivakselen eller den treleddede drivakselen bør sikres på avbalanseringsstativet ved en rotasjonsfrekvens som tilsvarer deres frekvenser i transmisjonen ved kjøretøyets maksimale hastighet.

For drivaksler og treledds drivaksler på lastebiler med en lastekapasitet på 4 t og over, små og store busser, er det tillatt å redusere rotasjonsfrekvensen på balanseringsstativet til 70% av transmisjonsakslenes rotasjonsfrekvens ved kjøretøyets maksimale hastighet. I henhold til OST 37.001.053-74 skal rotasjonsfrekvensen for balansering av drivaksler være lik:

nb = (0.7 ... 1.0) nr,

hvor nb - rotasjonsfrekvens for balansering (bør samsvare med stativets tekniske hoveddata, n=3000 min.-1; nr - maksimal arbeidsrotasjonsfrekvens, min-1.

I praksis kan drivakselen ikke balanseres ved den anbefalte rotasjonsfrekvensen på grunn av spalten i leddene og splinesforbindelsene. I dette tilfellet velges en annen rotasjonsfrekvens, der den balanserer.

4. Moderne balanseringsmaskiner for drivaksler

Figur 8. Balanseringsmaskin for drivaksler som er opptil 2 meter lange og veier opptil 500 kg

Modellen har 2 stativer og gjør det mulig å balansere i 2 korreksjonsplan.

Balanseringsmaskin for drivaksler med en lengde på opptil 4200 mm og en vekt på opptil 400 kg

Figur 9. Balanseringsmaskin for drivaksler med en lengde på opptil 4200 mm og en vekt på opptil 400 kg

Modellen har 4 stativer og gjør det mulig å balansere i 4 korreksjonsplan samtidig.

Figur 10. Horisontal avbalanseringsmaskin med harde lagre for dynamisk balansering av drivaksler

1 - Balanseringselement (drivaksel); 2 - Maskinbase; 3 - Maskinstøtter; 4 - Maskindrift; Strukturelementene til maskinstøttene er vist i figur 9.

Figur 11. Maskinens støtteelementer for dynamisk balansering av drivaksler

1 - Venstre ikke-justerbar støtte; 2 - Mellomliggende justerbar støtte (2 stk.); 3 - Høyre ikke-justerbar fast støtte; 4 - Låsehåndtak for støtteramme; 5 - Bevegelig støtteplattform; 6 - Vertikal justeringsmutter for støtte; 7 - Låsehåndtak for vertikal posisjon; 8 - Støtteklemmebrakett; 9 - Bevegelig klemme for mellomlager; 10 - Låsehåndtak for klemme; 11 - Låsehåndtak for klemmebrakett; 12 - Drivspindel (fremre) for montering av element; 13 - Drevet spindel

5. Forberedelse for balansering av drivaksel

Nedenfor tar vi for oss oppsettet av maskinstøttene og monteringen av balanseringselementet (drivaksel med fire støtter) på maskinstøttene.

Figur 12. Installasjon av overgangsflenser på avbalanseringsmaskinens spindler

Figur 13. Installasjon av drivakselen på avbalanseringsmaskinens støtter

Figur 14. Horisontal nivellering av drivakselen på avbalanseringsmaskinens støtter ved hjelp av et vaterpass

Figur 15. Feste mellomstøttene på balanseringsmaskinen for å hindre vertikal forskyvning av drivakselen

Roter gjenstanden manuelt en hel omdreining. Kontroller at det roterer fritt og uten å sette seg fast i støttene. Etter dette er den mekaniske delen av maskinen satt opp, og elementinstallasjonen er fullført.

6. Prosedyre for balansering av drivaksel

Prosessen med balansering av drivakselen på balanseringsmaskinen vil bli gjennomgått ved hjelp av målesystemet Balanset-4 som et eksempel. Balanset-4 er et bærbart balanseringssett som er utviklet for balansering i ett, to, tre og fire korreksjonsplan av rotorer som enten roterer i sine egne lagre eller er montert på en balanseringsmaskin. Enheten inneholder opptil fire vibrasjonssensorer, en fasevinkelsensor, en firekanals måleenhet og en bærbar datamaskin.

Hele avbalanseringsprosessen, inkludert måling, behandling og visning av informasjon om størrelsen på og plasseringen av korrigerende vekter, utføres automatisk og krever ikke at brukeren har ytterligere ferdigheter eller kunnskaper utover de medfølgende instruksjonene. Resultatene av alle balanseringsoperasjoner lagres i balanseringsarkivet og kan skrives ut som rapporter om nødvendig. I tillegg til balansering kan Balanset-4 også brukes som et vanlig vibro-tachometer, med mulighet for måling på fire kanaler av RMS-verdien (Root Mean Square) for total vibrasjon, RMS for den roterende vibrasjonskomponenten og kontroll av rotorens rotasjonsfrekvens.

Videre kan enheten vise grafer over tidsfunksjonen og vibrasjonsspekteret etter vibrasjonshastighet, noe som kan være nyttig for å vurdere den tekniske tilstanden til den balanserte maskinen.

Figur 16. Utvendig visning av Balanset-4-enheten for bruk som måle- og databehandlingssystem for drivakselbalanseringsmaskinen

Figur 17. Eksempel på bruk av Balanset-4-enheten som måle- og datasystem for drivakselbalanseringsmaskinen

Figur 18. Brukergrensesnitt for Balanset-4-enheten

Balanset-4-enheten kan utstyres med to typer sensorer - vibrasjonsakselerometre for måling av vibrasjoner (vibrasjonsakselerasjon) og kraftsensorer. Vibrasjonssensorer brukes på balanseringsmaskiner av postresonanstypen, mens kraftsensorer brukes på maskiner av pre-resonanstypen.

Figur 19. Installasjon av Balanset-4-vibrasjonssensorer på støttene til balanseringsmaskinen

Retningen på sensorenes følsomhetsakse bør samsvare med retningen på støttens vibrasjonsforskyvning, i dette tilfellet horisontal. For ytterligere informasjon om sensorinstallasjon, se BALANSERING AV ROTORER UNDER DRIFTSFORHOLD. Installasjonen av kraftsensorer avhenger av maskinens konstruksjon.

  1. Monter vibrasjonssensorene 1, 2, 3, 4 på støttene til balanseringsmaskinen.
  2. Koble vibrasjonssensorene til kontaktene X1, X2, X3, X4.
  3. Monter fasevinkelsensoren (laserturteller) 5 slik at det nominelle gapet mellom den radiale overflaten (eller endeflaten) på den balanserte rotoren og sensorhuset ligger i området 10 til 300 mm.
  4. Fest et refleksmerke med en bredde på minst 10-15 mm på rotoroverflaten.
  5. Koble fasevinkelsensoren til kontakt X5.
  6. Koble måleenheten til datamaskinens USB-port.
  7. Når du bruker nettstrøm, kobler du datamaskinen til strømforsyningsenheten.
  8. Koble strømforsyningsenheten til et 220 V, 50 Hz-nettverk.
  9. Slå på datamaskinen og velg programmet "BalCom-4".
  10. Trykk på knappen "F12-four-plane" (eller funksjonstasten F12 på datamaskinens tastatur) for å velge modus for samtidig måling av vibrasjoner i fire plan ved hjelp av vibrasjonssensorene 1, 2, 3, 4, som er koblet til henholdsvis inngangene X1, X2, X3 og X4 på måleenheten.
  11. Et mnemoteknisk diagram som illustrerer prosessen med å måle vibrasjoner samtidig på fire målekanaler (eller prosessen med å balansere i fire plan), vises på dataskjermen, som vist i figur 16.

Før du utfører balansering, anbefales det å foreta målinger i vibrometermodus (F5-knappen).

Figur 20. Målinger i vibrometermodus

Hvis den totale vibrasjonsstørrelsen V1s (V2s) omtrent tilsvarer rotasjonskomponentens størrelse V1o (V2o), kan det antas at hovedbidraget til mekanismens vibrasjoner skyldes rotorubalanse. Hvis den totale vibrasjonsstørrelsen V1s (V2s) er betydelig større enn rotasjonskomponenten V1o (V2o), anbefales det å inspisere mekanismen - kontrollere lagrenes tilstand, sørge for sikker montering på fundamentet, kontrollere at rotoren ikke kommer i kontakt med stasjonære deler under rotasjon, og vurdere påvirkningen av vibrasjoner fra andre mekanismer osv.

Her kan det være nyttig å studere tidsfunksjonsgrafer og vibrasjonsspektre som er oppnådd i modusen "Graphs-Spectral Analysis".

Programvare for Balanset-1A bærbar avbalanseringsmaskin og vibrasjonsanalysator. Diagrammer over vibrasjonsspektrum.

Figur 21. Vibrasjonstidsfunksjon og spektrumdiagrammer

Grafen viser ved hvilke frekvenser vibrasjonsnivåene er høyest. Hvis disse frekvensene avviker fra rotasjonsfrekvensen til den balanserte mekanismens rotor, er det nødvendig å identifisere kildene til disse vibrasjonskomponentene og iverksette tiltak for å eliminere dem før balansering.

Det er også viktig å være oppmerksom på stabiliteten til avlesningene i vibrometermodus - amplituden og fasen til vibrasjonen bør ikke endres med mer enn 10-15% under målingen. Ellers kan det hende at mekanismen opererer i nærheten av et resonansområde. I dette tilfellet bør rotorhastigheten justeres.

Når du utfører fireplanbalansering i "Primær"-modus, kreves det fem kalibreringskjøringer og minst én verifiseringskjøring av den balanserte maskinen. Vibrasjonsmåling under den første maskinkjøringen uten prøvevekt utføres i arbeidsområdet "Four-Plane Balancing". De påfølgende kjøringene utføres med en prøvevekt som installeres sekvensielt på drivakselen i hvert korreksjonsplan (i området for hver av balanseringsmaskinens støtter).

Før hver påfølgende kjøring bør følgende trinn utføres:

  • Stopp rotasjonen til den balanserte maskinens rotor.
  • Fjern den tidligere installerte prøvevekten.
  • Monter prøvevekten i neste plan.

Figur 23. Arbeidsområde for balansering av fire plan

Etter hver måling blir resultatene av rotorens rotasjonsfrekvens (Nob), samt RMS-verdiene (Vo1, Vo2, Vo3, Vo4) og fasene (F1, F2, F3, F4) av vibrasjonen ved rotasjonsfrekvensen til den balanserte rotoren lagres i de tilsvarende feltene i programvinduet. Etter den femte kjøringen (Vekt i plan 4) vises arbeidsområdet "Balancing Weights" (se figur 24), som viser de beregnede verdiene for massene (M1, M2, M3, M4) og installasjonsvinklene (f1, f2, f3, f4) av de korrigerende vektene som må monteres på rotoren i fire plan for å kompensere for ubalansen.

Figur 24. Arbeidsområde med beregnede parametere for korrigerende vekter i fire plan

Hør etter!: Etter at måleprosessen er fullført under den femte kjøringen av den balanserte maskinen, er det nødvendig å stoppe rotorens rotasjon og fjerne den tidligere installerte prøvevekten. Først etter dette kan du fortsette med å installere (eller fjerne) korrigerende vekter på rotoren.

Vinkelposisjonen for å legge til (eller fjerne) korrigeringsvekten på rotoren i det polare koordinatsystemet måles fra stedet der prøvevekten er installert. Vinkelmålingsretningen sammenfaller med rotorens rotasjonsretning. Ved balansering av rotorbladene faller det bladet på den balanserte rotoren som anses som det første bladet, sammen med stedet der prøvevekten ble installert. Nummereringsretningen til bladene som vises på dataskjermen, følger rotorens rotasjonsretning.

I denne versjonen av programmet antas det som standard at korreksjonsvekten legges til rotoren. Dette indikeres av merket som er satt i feltet "Add". Hvis det er nødvendig å korrigere ubalansen ved å fjerne vekten (f.eks. ved å bore), setter du merket i feltet "Remove" med musen, og deretter endres vinkelposisjonen til korrigeringsvekten automatisk med 180 grader.

Etter at du har installert de korrigerende vektene på den balanserte rotoren, trykker du på "Exit - F10"-knappen (eller F10-funksjonstasten på tastaturet) for å gå tilbake til det forrige "Four-Plane Balancing"-arbeidsområdet og kontrollere effektiviteten av balanseringsoperasjonen. Etter at verifiseringskjøringen er fullført, vises resultatene av rotorens rotasjonsfrekvens (Nob) og RMS-verdiene (Vo1, Vo2, Vo3, Vo4) og faser (F1, F2, F3, F4) av vibrasjonen ved rotasjonsfrekvensen til den balanserte rotoren lagres. Samtidig vises arbeidsområdet "Balancing Weights" (se figur 21) over arbeidsområdet "Four-Plane Balancing", og viser de beregnede parameterne for ekstra korrigerende vekter som må installeres (eller fjernes) på rotoren for å kompensere for den gjenværende ubalansen. I tillegg viser dette arbeidsområdet verdiene for restubalansen som oppnås etter balansering. Hvis verdiene for restvibrasjon og/eller restubalanse for den balanserte rotoren oppfyller toleransekravene som er angitt i den tekniske dokumentasjonen, kan balanseringsprosessen fullføres. I motsatt fall kan balanseringsprosessen fortsette. Denne metoden gjør det mulig å korrigere eventuelle feil gjennom suksessive tilnærminger som kan oppstå når den korrigerende vekten monteres (fjernes) på den balanserte rotoren.

Hvis balanseringsprosessen fortsetter, må ytterligere korrigerende vekter installeres (eller fjernes) på den balanserte rotoren i henhold til parametrene som er angitt i arbeidsområdet "Balancing Weights".

Knappen "Coefficients - F8" (eller funksjonstasten F8 på datamaskinens tastatur) brukes til å vise og lagre rotorbalanseringskoeffisientene (dynamiske påvirkningskoeffisienter) som er beregnet ut fra resultatene av de fem kalibreringskjøringene, i datamaskinens minne.

7. Anbefalte avbalanseringsnøyaktighetsklasser for stive rotorer

Tabell 2. Anbefalte avbalanseringsnøyaktighetsklasser for stive rotorer.

Fig. 7.34. Vindu for beregning av balanseringstoleranse

Anbefalte avbalanseringsnøyaktighetsklasser for stive rotorer

Typer maskiner (rotorer) Balanserende nøyaktighetsklasse Verdi eper Ω mm/s
Veivaksler (strukturelt ubalanserte) for store lavhastighets marine dieselmotorer (stempelhastighet mindre enn 9 m/s) G 4000 4000
Veivaksler (strukturelt balanserte) for store marine dieselmotorer med lav hastighet (stempelhastighet mindre enn 9 m/s) G 1600 1600
Veivaksler (strukturelt ubalanserte) på vibrasjonsisolatorer G 630 630
Veivaksler (strukturelt ubalanserte) på stive støtter G 250 250
Stempelmotorer montert for personbiler, lastebiler og lokomotiver G 100 100
Bildeler: hjul, felger, hjulsett, girkasser
Veivaksler (strukturelt balanserte) på vibrasjonsisolatorer G 40 40
Landbruksmaskiner G 16 16
Veivaksler (balanserte) på stive støtter
Knusere
Drivaksler (drivaksler, skrueaksler)
Gassturbiner for fly G 6.3 6.3
Sentrifuger (separatorer, settlere)
Elektriske motorer og generatorer (med en akselhøyde på minst 80 mm) med en maksimal nominell rotasjonshastighet på opptil 950 min.-1
Elektriske motorer med en akselhøyde på mindre enn 80 mm
Vifter
Girdrev
Allsidige maskiner
Maskiner for skjæring av metall
Maskiner for papirproduksjon
Pumper
Turbolader
Vannturbiner
Kompressorer
Datastyrte drivenheter G 2.5 2.5
Elektriske motorer og generatorer (med en akselhøyde på minst 80 mm) med en maksimal nominell rotasjonshastighet på over 950 min.-1
Gass- og dampturbiner
Drivverk for metallskjæremaskiner
Tekstilmaskiner
Stasjoner for lyd- og videoutstyr G 1 1
Drivverk for slipemaskiner
Spindler og drivverk til høypresisjonsutstyr G 0.4 0.4

 

Kategorier: EksempelrotorerLøsningerInnhold
Tagger:

0 Kommentarer

Legg igjen en kommentar

Plassholder for avatar
nb_NONorsk bokmål
nb_NONorsk bokmål en_USEnglish bg_BGБългарски zh_CN简体中文 hrHrvatski cs_CZČeština da_DKDansk nl_NLNederlands etEesti fiSuomi fr_FRFrançais de_DEDeutsch elΕλληνικά hu_HUMagyar id_IDBahasa Indonesia it_ITItaliano ja日本語 ko_KR한국어 lvLatviešu valoda lt_LTLietuvių kalba pl_PLPolski pt_BRPortuguês do Brasil pt_PTPortuguês ro_RORomână ru_RUРусский sk_SKSlovenčina sl_SISlovenščina es_ESEspañol sv_SESvenska thไทย tr_TRTürkçe ukУкраїнська hi_INहिन्दी viTiếng Việt