Autor artykułu : Feldman Valery Davidovich
Redakcja i tłumaczenie: Nikolai Andreevich Shelkovenko i chatGPT 

 

 

                      

.

.

         Własnoręczne wyważanie maszyn

.               

.

.

                                              

 

.

                                                                Spis treści

Sekcja

Strona

1. Wprowadzenie

3

2. Rodzaje wyważarek (stojaków) i ich cechy konstrukcyjne

4

2.1. Maszyny i stojaki z miękkim łożyskiem

4

2.2. Maszyny z łożyskami twardymi

17

3. Wymagania dotyczące budowy podstawowych jednostek i mechanizmów wyważarek

26

3.1. Łożyska

26

3.2. Zespoły łożyskowe wyważarek

41

3.3. Ramy łóżka

56

3.4. Napędy maszyn wyważających

60

4. Systemy pomiarowe wyważarek

62

4.1. Wybór czujników drgań

62

4.2. Czujniki kąta fazowego

69

4.3. Cechy przetwarzania sygnałów z czujników drgań

71

4.4. Schemat funkcjonalny układu pomiarowego wyważarki "Balanset 2"

76

4.5. Obliczanie parametrów obciążników korekcyjnych stosowanych w wyważaniu wirnika

79

4.5.1. Zadanie wyważania wirników dwupodporowych i metody jego rozwiązania

80

4.5.2. Metodologia wyważania dynamicznego wirników wielopodporowych

83

4.5.3. Kalkulatory do wyważania wirników wielopodporowych

92

5. Zalecenia dotyczące sprawdzania działania i dokładności wyważarek

93

5.1. Sprawdzanie dokładności geometrycznej maszyny

93

5.2. Sprawdzanie charakterystyki dynamicznej urządzenia

101

5.3. Sprawdzanie zdolności operacyjnej systemu pomiarowego

103

5.4. Sprawdzanie charakterystyki dokładności maszyny zgodnie z normą ISO 20076-2007

112

Literatura

119

Załącznik 1: Algorytm obliczania parametrów wyważenia dla trzech wałów podporowych

120

Załącznik 2: Algorytm obliczania parametrów wyważania dla czterech wałów podporowych

130

Dodatek 3: Przewodnik po korzystaniu z kalkulatora balansera

146

 

 

1. Wprowadzenie (Dlaczego zaistniała potrzeba napisania tej pracy?)

Analiza struktury zużycia urządzeń wyważających produkowanych przez LLC "Kinematics" pokazuje, że około 30% z nich jest kupowanych do użytku jako stacjonarne systemy pomiarowe i obliczeniowe do wyważarek i/lub stojaków. Możliwe jest zidentyfikowanie dwóch grup konsumentów (klientów) naszego sprzętu.

Pierwsza grupa obejmuje przedsiębiorstwa specjalizujące się w masowej produkcji wyważarek i ich sprzedaży klientom zewnętrznym. Przedsiębiorstwa te zatrudniają wysoko wykwalifikowanych specjalistów posiadających głęboką wiedzę i bogate doświadczenie w projektowaniu, produkcji i obsłudze różnego rodzaju wyważarek. Wyzwania, które pojawiają się w interakcjach z tą grupą konsumentów, są najczęściej związane z dostosowaniem naszych systemów pomiarowych i oprogramowania do istniejących lub nowo opracowanych maszyn, bez zajmowania się kwestiami ich wykonania konstrukcyjnego.

Druga grupa składa się z konsumentów, którzy opracowują i produkują maszyny (stojaki) na własne potrzeby. Podejście to tłumaczy się głównie chęcią niezależnych producentów do obniżenia własnych kosztów produkcji, które w niektórych przypadkach mogą spaść od dwóch do trzech razy lub więcej. Ta grupa konsumentów często nie ma odpowiedniego doświadczenia w tworzeniu maszyn i zazwyczaj polega na zdrowym rozsądku, informacjach z Internetu i wszelkich dostępnych analogach w swojej pracy.

Interakcja z nimi rodzi wiele pytań, które oprócz dodatkowych informacji o układach pomiarowych wyważarek, obejmują szeroki zakres zagadnień związanych z wykonaniem konstrukcyjnym maszyn, sposobami ich montażu na fundamencie, doborem napędów, uzyskaniem odpowiedniej dokładności wyważania itp.

Biorąc pod uwagę znaczne zainteresowanie dużej grupy naszych konsumentów kwestiami samodzielnej produkcji wyważarek, specjaliści z LLC "Kinematics" przygotowali kompilację z komentarzami i zaleceniami dotyczącymi najczęściej zadawanych pytań.

.

     

   2. Rodzaje wyważarek (stojaków) i ich cechy konstrukcyjne

Wyważarka to urządzenie technologiczne zaprojektowane w celu wyeliminowania statycznego lub dynamicznego niewyważenia wirników do różnych celów. Zawiera mechanizm, który przyspiesza wyważony wirnik do określonej częstotliwości obrotowej oraz wyspecjalizowany system pomiarowy i obliczeniowy, który określa masę i rozmieszczenie obciążników korekcyjnych wymaganych do skompensowania niewyważenia wirnika.

Konstrukcja części mechanicznej maszyny składa się zazwyczaj z ramy nośnej, na której zainstalowane są słupy nośne (łożyska). Służą one do mocowania wyważanego produktu (wirnika) i zawierają napęd przeznaczony do obracania wirnika. Podczas procesu wyważania, który jest wykonywany, gdy produkt się obraca, czujniki systemu pomiarowego (których typ zależy od konstrukcji maszyny) albo rejestrują drgania w łożyskach, albo siły na łożyskach.

Uzyskane w ten sposób dane pozwalają na określenie masy i miejsc montażu obciążników korekcyjnych niezbędnych do skompensowania niewyważenia.

Obecnie najbardziej rozpowszechnione są dwa rodzaje konstrukcji wyważarek (stojaków):

- Maszyny z miękkim łożyskiem (z elastycznymi wspornikami);
- Maszyny z twardym łożyskiem (ze sztywnymi wspornikami).

2.1. Maszyny i stojaki z miękkim łożyskiem Podstawową cechą wyważarek (stojaków) z miękkim łożyskiem jest to, że mają one stosunkowo elastyczne podpory, wykonane na bazie zawieszeń sprężynowych, wózków sprężynowych, płaskich lub cylindrycznych podpór sprężynowych itp. Częstotliwość drgań własnych tych podpór jest co najmniej 2-3 razy niższa niż częstotliwość obrotowa zamontowanego na nich wyważanego wirnika. Klasycznym przykładem konstrukcyjnego wykonania elastycznych podpór Soft Bearing jest podpora modelu maszyny DB-50, której zdjęcie pokazano na rysunku 2.1.

.

     

.P1010213

.

                  

                        Rysunek 2.1. Obsługa wyważarki model DB-50.

Jak pokazano na rysunku 2.1, ruchoma rama (suwak) 2 jest przymocowana do nieruchomych słupków 1 wspornika za pomocą zawieszenia na sprężynach taśmowych 3. Pod wpływem siły odśrodkowej spowodowanej niewyważeniem wirnika zainstalowanego na wsporniku, wózek (suwak) 2 może wykonywać poziome oscylacje względem nieruchomego słupka 1, które są mierzone za pomocą czujnika drgań.

Konstrukcja tego wspornika zapewnia osiągnięcie niskiej częstotliwości drgań własnych wózka, która może wynosić około 1-2 Hz. Pozwala to na wyważanie wirnika w szerokim zakresie jego częstotliwości obrotowych, począwszy od 200 obr. Ta cecha, wraz ze względną prostotą produkcji takich wsporników, czyni tę konstrukcję atrakcyjną dla wielu naszych klientów, którzy produkują wyważarki na własne potrzeby o różnym przeznaczeniu.

.

         

                                IMAG0040

.

               Rysunek 2.2. Miękkie podparcie łożyska wyważarki, wyprodukowane przez "Polymer LTD", Makhachkala

Rysunek 2.2 przedstawia zdjęcie wyważarki Soft Bearing z podporami wykonanymi ze sprężyn zawieszenia, wyprodukowanej na potrzeby własne w "Polymer LTD" w Machaczkale. Maszyna została zaprojektowana do wyważania rolek używanych w produkcji materiałów polimerowych.

Rysunek 2.3 zawiera zdjęcie wyważarki z podobnym zawieszeniem listwowym wózka, przeznaczonej do wyważania specjalistycznych narzędzi.

Rysunki 2.4.a i 2.4.b przedstawiają zdjęcia domowej roboty maszyny Soft Bearing do wyważania wałów napędowych, której wsporniki są również wykonane z taśmowych sprężyn zawieszenia.

Rysunek 2.5 przedstawia zdjęcie maszyny Soft Bearing przeznaczonej do wyważania turbosprężarek, z podporami jej wózków również zawieszonymi na sprężynach taśmowych. Maszyna, wykonana na prywatny użytek A. Shahgunyana (St. Petersburg), jest wyposażona w system pomiarowy "Balanset 1".

Według producenta (patrz rys. 2.6), maszyna ta zapewnia możliwość wyważania turbin z niewyważeniem szczątkowym nieprzekraczającym 0,2 g*mm.

.

.

                          Инстр 1)

.

          Rysunek 2.3. Maszyna z miękkim łożyskiem do wyważania narzędzi z zawieszeniem podporowym na sprężynach taśmowych

.                           

                      Кар 1

.

     Rysunek 2.4.a. Maszyna z łożyskami miękkimi do wyważania wałów napędowych (maszyna zmontowana)

.                        Кар2)

.

    Rysunek 2.4.b. Maszyna z łożyskami miękkimi do wyważania wałów napędowych ze wspornikami wózka zawieszonymi na sprężynach taśmowych. (Wspornik wrzeciona prowadzącego z zawieszeniem sprężynowym)

.

                      SAM_0506

.

Rysunek 2.5. Maszyna z miękkim łożyskiem do wyważania turbosprężarek z podporami na sprężynach taśmowych, wyprodukowana przez A. Shahgunyan (St. Petersburg)                                         

                                     SAM_0504

.

Rysunek 2.6. Kopia ekranu systemu pomiarowego "Balanset 1" przedstawiająca wyniki wyważania wirnika turbiny na maszynie A. Shahgunyana

Oprócz klasycznej wersji wsporników wyważarki Soft Bearing omówionych powyżej, rozpowszechniły się również inne rozwiązania konstrukcyjne.

Rysunek 2.7 i 2.8 przedstawiają zdjęcia wyważarek do wałów napędowych, których podpory wykonane są na bazie sprężyn płaskich (płytowych). Maszyny te zostały wyprodukowane na własne potrzeby odpowiednio prywatnego przedsiębiorstwa "Dergacheva" i LLC "Tatcardan" ("Kinetics-M").

Wyważarki z łożyskami miękkimi z takimi wspornikami są często reprodukowane przez amatorskich producentów ze względu na ich względną prostotę i możliwość produkcji. Prototypy te to zazwyczaj maszyny serii VBRF firmy "K. Schenck" lub podobne maszyny produkcji krajowej.

Maszyny pokazane na rysunkach 2.7 i 2.8 są przeznaczone do wyważania wałów napędowych z dwoma, trzema i czterema podporami. Mają one podobną konstrukcję, w tym:

- spawana rama łóżka 1, oparta na dwóch belkach dwuteowych połączonych żebrami poprzecznymi;
- stacjonarny (przedni) wspornik wrzeciona 2;
- ruchomy (tylny) wspornik wrzeciona 3;
- jeden lub dwa ruchome (pośrednie) wsporniki 4. Wsporniki 2 i 3 zawierają jednostki wrzeciona 5 i 6, przeznaczone do montażu wyważonego wału napędowego 7 na maszynie.

.

    

......                                          IMAG1077

.

            Rysunek 2.7. Maszyna z łożyskami miękkimi do wyważania wałów napędowych prywatnego przedsiębiorstwa "Dergacheva" z podporami na płaskich (płytowych) sprężynach                                     

               

.

..

....                                  obraz (3)

.

             Rysunek 2.8. Maszyna z miękkim łożyskiem do wyważania wałów napędowych firmy LLC "Tatcardan" ("Kinetics-M") z podporami na płaskich sprężynach

Na wszystkich podporach zainstalowane są czujniki drgań 8, które służą do pomiaru drgań poprzecznych podpór. Wrzeciono prowadzące 5, zamontowane na podporze 2, jest obracane przez silnik elektryczny za pośrednictwem napędu pasowego.

Rysunki 2.9.a i 2.9.b przedstawiają zdjęcia wspornika wyważarki, który jest oparty na płaskich sprężynach.

.

..

...                                   S5007480

.

.

.

..                         S5007481

.

                  Rysunek 2.9. Wspornik maszyny do wyważania łożysk miękkich z płaskimi sprężynami

- a) Widok z boku;
- b) Widok z przodu

Biorąc pod uwagę, że amatorscy producenci często używają takich wsporników w swoich projektach, warto przyjrzeć się bardziej szczegółowo cechom ich konstrukcji. Jak pokazano na rysunku 2.9.a, wspornik ten składa się z trzech głównych elementów:

- Dolna płyta nośna 1: W przypadku przedniego wspornika wrzeciona płyta jest sztywno przymocowana do prowadnic; w przypadku wsporników pośrednich lub tylnych wsporników wrzeciona dolna płyta jest zaprojektowana jako wózek, który może poruszać się wzdłuż prowadnic ramy.
- Górna płyta nośna 2, na których zamontowane są jednostki podporowe (wsporniki rolek 4, wrzeciona, łożyska pośrednie itp.).
- Dwie płaskie sprężyny 3, łączące dolną i górną płytę łożyskową.

Aby zapobiec ryzyku zwiększonych wibracji wsporników podczas pracy, które mogą wystąpić podczas przyspieszania lub zwalniania wyważonego wirnika, wsporniki mogą zawierać mechanizm blokujący (patrz rys. 2.9.b). Mechanizm ten składa się ze sztywnego wspornika 5, który może zostać zablokowany przez mimośrodową blokadę 6 połączoną z jedną z płaskich sprężyn wspornika. Gdy blokada 6 i wspornik 5 są zatrzaśnięte, wspornik jest zablokowany, eliminując ryzyko zwiększonych wibracji podczas przyspieszania i zwalniania.

Projektując podpory wykonane ze sprężyn płaskich (płytowych), producent maszyny musi ocenić częstotliwość ich drgań własnych, która zależy od sztywności sprężyn i masy wyważanego wirnika. Znajomość tego parametru pozwala projektantowi świadomie wybrać zakres operacyjnych częstotliwości obrotowych wirnika, unikając niebezpieczeństwa oscylacji rezonansowych podpór podczas wyważania.

Zalecenia dotyczące obliczania i eksperymentalnego określania częstotliwości drgań własnych podpór, a także innych komponentów wyważarek, omówiono w rozdziale 3.

Jak wspomniano wcześniej, prostota i łatwość produkcji konstrukcji wspornika wykorzystującego płaskie (płytowe) sprężyny przyciągają amatorów konstruowania wyważarek do różnych celów, w tym maszyn do wyważania wałów korbowych, wirników turbosprężarek samochodowych itp.

Jako przykład, rysunki 2.10.a i 2.10.b przedstawiają ogólny szkic maszyny zaprojektowanej do wyważania wirników turbosprężarek. Maszyna ta została wyprodukowana i jest wykorzystywana na potrzeby własne w LLC "SuraTurbo" w Penzie.

.

.

.

Балансировкатурбокомпрессора (1)

.

        2.10.a. Maszyna do wyważania wirników turbosprężarek (widok z boku)

.

                        Балансировкатурбокомпрессора(2)

.

          2.10.b. Maszyna do wyważania wirników turbosprężarki (widok od strony przedniej podpory)

.

      Oprócz wcześniej omówionych maszyn do wyważania łożysk miękkich, czasami tworzone są stosunkowo proste stanowiska do wyważania łożysk miękkich. Stanowiska te pozwalają na wysokiej jakości wyważanie mechanizmów obrotowych do różnych celów przy minimalnych kosztach.

Poniżej przedstawiono kilka takich stojaków, zbudowanych w oparciu o płaską płytę (lub ramę) osadzoną na cylindrycznych sprężynach dociskowych. Sprężyny te są zwykle dobierane w taki sposób, aby naturalna częstotliwość drgań płyty z zainstalowanym na niej wyważonym mechanizmem była 2 do 3 razy niższa niż częstotliwość obrotów wirnika tego mechanizmu podczas wyważania.

Rysunek 2.11 przedstawia zdjęcie stojaka do wyważania tarcz ściernych, wyprodukowanego na potrzeby własnej produkcji przez P. Asharina.

.

.

      

.....            obraz (1)

.

                    Rysunek 2.11. Stojak do wyważania ściernic

Stojak składa się z następujących głównych elementów:

- Płyta 1zamontowany na czterech cylindrycznych sprężynach 2;
- Silnik elektryczny 3którego wirnik służy również jako wrzeciono, na którym zamontowany jest trzpień 4 służący do montażu i mocowania tarczy ściernej na wrzecionie.

Kluczową cechą tego stanowiska jest włączenie czujnika impulsów 5 do pomiaru kąta obrotu wirnika silnika elektrycznego, który jest wykorzystywany jako część systemu pomiarowego stanowiska ("Balanset 2C") do określania położenia kątowego w celu usunięcia masy korygującej z tarczy ściernej.

Rysunek 2.12 przedstawia zdjęcie stojaka używanego do wyważania pomp próżniowych. Stojak ten został opracowany na zamówienie przez JSC "Measurement Plant".

.

.

....          Рунёв

.

                   Rysunek 2.12. Stanowisko do równoważenia pomp próżniowych firmy JSC "Measurement Plant"

Podstawa tego stoiska również wykorzystuje Płyta 1zamontowane na cylindrycznych sprężynach 2. Na płycie 1 zainstalowana jest pompa próżniowa 3, która ma własny napęd elektryczny zdolny do zmiany prędkości w szerokim zakresie od 0 do 60 000 obr. Na obudowie pompy zamontowane są czujniki drgań 4, które służą do pomiaru drgań w dwóch różnych sekcjach na różnych wysokościach.

W celu synchronizacji procesu pomiaru drgań z kątem obrotu wirnika pompy, na stanowisku zastosowano laserowy czujnik kąta fazowego 5. Pomimo pozornie uproszczonej konstrukcji zewnętrznej takich stojaków, pozwala to na uzyskanie bardzo wysokiej jakości wyważenia wirnika pompy.

Na przykład przy podkrytycznych częstotliwościach obrotowych niewyważenie szczątkowe wirnika pompy spełnia wymagania określone dla klasy jakości wyważenia G0.16 zgodnie z normą ISO 1940-1-2007 "Wibracje. Wymagania dotyczące jakości wyważenia sztywnych wirników. Część 1. Określanie dopuszczalnego niewyważenia".

Drgania szczątkowe korpusu pompy osiągane podczas wyważania przy prędkościach obrotowych do 8000 obr/min nie przekraczają 0,01 mm/s.

Stojaki wyważające wykonane zgodnie ze schematem opisanym powyżej są również skuteczne w wyważaniu innych mechanizmów, takich jak wentylatory. Przykłady stojaków zaprojektowanych do wyważania wentylatorów pokazano na rysunkach 2.13 i 2.14.

.

.

                 P1030155 (2)

.

           Rysunek 2.13. Stojak do wyważania wirników wentylatorów

Jakość wyważania wentylatorów osiągana na takich stanowiskach jest dość wysoka. Według specjalistów z "Atlant-project" LLC, na stanowisku zaprojektowanym przez nich w oparciu o zalecenia "Kinematics" LLC (patrz rys. 2.14), poziom drgań szczątkowych osiągnięty podczas wyważania wentylatorów wyniósł 0,8 mm/s. Jest to trzykrotnie lepszy wynik niż tolerancja ustalona dla kategorii BV5 zgodnie z normą ISO 3131-2007 "Vibration". Jest to wynik ponad trzykrotnie lepszy od tolerancji ustalonej dla wentylatorów kategorii BV5 zgodnie z normą ISO 31350-2007 "Wibracje. Wentylatory przemysłowe. Wymagania dotyczące wytwarzanych drgań i jakości wyważenia".

.

.

      20161122_100338 (2)

.

         Rysunek 2.14. Stanowisko do wyważania wirników wentylatorów urządzeń przeciwwybuchowych firmy "Atlant-project" LLC, Podolsk

Podobne dane uzyskane w JSC "Lissant Fan Factory" pokazują, że takie stojaki, stosowane w seryjnej produkcji wentylatorów kanałowych, konsekwentnie zapewniały wibracje szczątkowe nieprzekraczające 0,1 mm/s.

2.2. Maszyny z łożyskami twardymi.

Wyważarki z łożyskami twardymi różnią się od wcześniej omawianych wyważarek z łożyskami miękkimi konstrukcją wsporników. Ich wsporniki są wykonane w postaci sztywnych płyt ze skomplikowanymi szczelinami (wycięciami). Częstotliwości drgań własnych tych podpór znacznie (co najmniej 2-3 razy) przekraczają maksymalną częstotliwość obrotową wirnika wyważanego na maszynie.

Maszyny z łożyskami twardymi są bardziej uniwersalne niż maszyny z łożyskami miękkimi, ponieważ zazwyczaj umożliwiają wysokiej jakości wyważanie wirników w szerszym zakresie ich masy i wymiarów. Ważną zaletą tych maszyn jest również to, że umożliwiają one bardzo precyzyjne wyważanie wirników przy stosunkowo niskich prędkościach obrotowych, które mogą mieścić się w zakresie 200-500 obr.

Rysunek 2.15 przedstawia zdjęcie typowej wyważarki z łożyskiem twardym produkowanej przez firmę "K. Schenk". Na tym rysunku widać, że poszczególne części wspornika, utworzone przez skomplikowane szczeliny, mają różną sztywność. Pod wpływem sił niewyważenia wirnika może to prowadzić do odkształceń (przemieszczeń) niektórych części wspornika względem innych. (Na rysunku 2.15 sztywniejsza część wspornika jest zaznaczona czerwoną przerywaną linią, a jej względnie podatna część jest zaznaczona na niebiesko).

Do pomiaru wspomnianych odkształceń względnych maszyny Hard Bearing mogą wykorzystywać czujniki siły lub bardzo czułe czujniki drgań różnego typu, w tym bezkontaktowe czujniki przemieszczenia drgań.

.

.

                        Шенк бал

.

          Rysunek 2.15. Maszyna do wyważania łożysk twardych firmy "K. Schenk"

Jak wskazuje analiza zapytań otrzymanych od klientów na urządzenia z serii "Balanset", zainteresowanie produkcją maszyn Hard Bearing do użytku wewnętrznego stale rośnie. Jest to ułatwione dzięki powszechnemu rozpowszechnianiu informacji reklamowych o cechach konstrukcyjnych krajowych wyważarek, które są wykorzystywane przez producentów-amatorów jako analogi (lub prototypy) do własnych opracowań.

Rozważmy kilka odmian maszyn Hard Bearing produkowanych na własne potrzeby wielu konsumentów instrumentów z serii "Balanset".

Rysunki 2.16.a - 2.16.d przedstawiają zdjęcia maszyny Hard Bearing przeznaczonej do wyważania wałów napędowych, która została wyprodukowana przez N. Obyedkova (miasto Magnitogorsk). Jak widać na rys. 2.16.a, maszyna składa się ze sztywnej ramy 1, na której zamontowane są wsporniki 2 (dwa wrzecionowe i dwa pośrednie). Główne wrzeciono 3 maszyny jest obracane przez asynchroniczny silnik elektryczny 4 za pośrednictwem napędu pasowego. Do sterowania prędkością obrotową silnika elektrycznego 4 służy regulator częstotliwości 6. Maszyna jest wyposażona w system pomiarowo-obliczeniowy 5 "Balanset 4", który obejmuje jednostkę pomiarową, komputer, cztery czujniki siły i czujnik kąta fazowego (czujniki nie są pokazane na rys. 2.16.a).

.

.

.

.....        2015-01-28 14

.

   Rysunek 2.16.a. Maszyna z twardym łożyskiem do wyważania wałów napędowych, wyprodukowana przez N. Obyedkova (Magnitogorsk)

Rysunek 2.16.b przedstawia zdjęcie przedniego wspornika maszyny z wrzecionem prowadzącym 3, które jest napędzane, jak wcześniej wspomniano, za pomocą napędu pasowego z asynchronicznego silnika elektrycznego 4. Wspornik ten jest sztywno zamontowany na ramie.

.

.

.                              2015-01-28 14

.

               Rysunek 2.16.b. Przedni (czołowy) wspornik wrzeciona.

Rysunek 2.16.c przedstawia zdjęcie jednego z dwóch ruchomych wsporników pośrednich maszyny. Wspornik ten spoczywa na prowadnicach 7, umożliwiając jego wzdłużny ruch wzdłuż prowadnic ramy. Wspornik ten zawiera specjalne urządzenie 8, przeznaczone do montażu i regulacji wysokości łożyska pośredniego wyważonego wału napędowego.

.

.

..                             2015-01-28 14

.

              Rysunek 2.16.c. Pośrednia ruchoma podpora maszyny

Rysunek 2.16.d przedstawia zdjęcie tylnego (napędzanego) wspornika wrzeciona, który, podobnie jak wsporniki pośrednie, umożliwia ruch wzdłuż prowadnic ramy maszyny.

.

.

..                            2015-01-28 14

.

                   Rysunek 2.16.d. Tylny (napędzany) wspornik wrzeciona.

Wszystkie omówione powyżej wsporniki to pionowe płyty zamontowane na płaskich podstawach. Płyty posiadają szczeliny w kształcie litery T (patrz rys. 2.16.d), które dzielą wspornik na część wewnętrzną 9 (bardziej sztywną) i część zewnętrzną 10 (mniej sztywną). Różna sztywność wewnętrznej i zewnętrznej części wspornika może skutkować względnym odkształceniem tych części pod wpływem sił niewyważenia z wyważonego wirnika.

Czujniki siły są zwykle używane do pomiaru względnego odkształcenia podpór w maszynach domowej roboty. Przykład montażu czujnika siły na wsporniku maszyny do wyważania łożysk twardych pokazano na rysunku 2.16.e. Jak widać na tym rysunku, czujnik siły 11 jest dociskany do bocznej powierzchni wewnętrznej części wspornika za pomocą śruby 12, która przechodzi przez gwintowany otwór w zewnętrznej części wspornika.

Aby zapewnić równomierny nacisk śruby 12 na całej płaszczyźnie czujnika siły 11, pomiędzy nią a czujnikiem umieszczona jest płaska podkładka 13.

.

.

.

.

...                     2015-01-28 14

                                            .

                        Rysunek 2.16.d. Przykład instalacji czujnika siły na wsporniku.

Podczas pracy maszyny, siły niewyważenia pochodzące od wyważonego wirnika działają poprzez jednostki podporowe (wrzeciona lub łożyska pośrednie) na zewnętrzną część podpory, która zaczyna cyklicznie przemieszczać się (odkształcać) względem swojej wewnętrznej części z częstotliwością obrotów wirnika. Powoduje to zmienną siłę działającą na czujnik 11, proporcjonalną do siły niewyważenia. Pod jej wpływem na wyjściu czujnika siły generowany jest sygnał elektryczny proporcjonalny do wielkości niewyważenia wirnika.

Sygnały z czujników siły, zainstalowanych na wszystkich podporach, są przekazywane do systemu pomiarowego i obliczeniowego maszyny, gdzie są wykorzystywane do określenia parametrów obciążników korekcyjnych.

Rysunek 2.17.a. przedstawia zdjęcie wysoce wyspecjalizowanej maszyny Hard Bearing używanej do wyważania wałów "śrubowych". Maszyna ta została wyprodukowana do użytku wewnętrznego w LLC "Ufatverdosplav".

Jak widać na rysunku, mechanizm rozruchowy maszyny ma uproszczoną konstrukcję, która składa się z następujących głównych komponentów:

- Rama spawana 1służący jako łóżko;
- Dwie podpory stacjonarne 2, sztywno przymocowany do ramy;
- Silnik elektryczny 3który napędza wałek wyważający (śrubę) 5 za pośrednictwem przekładni pasowej 4.

.

.

.

....                   Фото0007 (2).jpg

.

Rysunek 2.17.a. Maszyna z twardym łożyskiem do wyważania wałów śrubowych, wyprodukowana przez LLC "Ufatverdosplav".

Podpory 2 maszyny są pionowo zamontowanymi stalowymi płytami ze szczelinami w kształcie litery T. W górnej części każdej podpory znajdują się rolki nośne wykonane przy użyciu łożysk tocznych. W górnej części każdego wspornika znajdują się rolki podporowe wykonane przy użyciu łożysk tocznych, na których obraca się wyważony wał 5.

Do pomiaru odkształcenia podpór, które występuje pod wpływem niewyważenia wirnika, stosowane są czujniki siły 6 (patrz rys. 2.17.b), które są zainstalowane w szczelinach podpór. Czujniki te są podłączone do urządzenia "Balanset 1", które jest używane w tej maszynie jako system pomiarowy i obliczeniowy.

Pomimo względnej prostoty mechanizmu rozruchowego maszyny, umożliwia on wystarczająco wysokiej jakości wyważanie śrub, które, jak widać na rys. 2.17.a., mają złożoną powierzchnię spiralną.

Według LLC "Ufatverdosplav", początkowe niewyważenie śruby zostało zmniejszone prawie 50-krotnie na tej maszynie podczas procesu wyważania.

.

.

.                           Фото0009 (1280x905)

.

              Rysunek 2.17.b. Wspornik maszyny z łożyskiem twardym do wyważania wałów śrubowych z czujnikiem siły

Uzyskana nierównowaga resztkowa wyniosła 3552 gmm (19,2 g przy promieniu 185 mm) w pierwszej płaszczyźnie śruby i 2220 gmm (12,0 g przy promieniu 185 mm) w drugiej płaszczyźnie. Dla wirnika ważącego 500 kg i pracującego z częstotliwością obrotową 3500 RPM, niewyważenie to odpowiada klasie G6.3 zgodnie z normą ISO 1940-1-2007, która spełnia wymagania określone w dokumentacji technicznej.

Oryginalny projekt (patrz rys. 2.18), który zakłada wykorzystanie jednej podstawy do jednoczesnego montażu wsporników dla dwóch wyważarek Hard Bearing o różnych rozmiarach, został zaproponowany przez S.V. Morozova. Oczywiste zalety tego rozwiązania technicznego, które pozwalają zminimalizować koszty produkcji producenta, obejmują:

- Oszczędność przestrzeni produkcyjnej;
- Wykorzystanie jednego silnika elektrycznego z napędem o zmiennej częstotliwości do obsługi dwóch różnych maszyn;
- Wykorzystanie jednego systemu pomiarowego do obsługi dwóch różnych maszyn.

.

      

.

           Rysunek 2.18. Maszyna do wyważania łożysk twardych ("Tandem"), wyprodukowana przez S.V. Morozov

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

pl_PLPolish