Балансирање карданског вратила: Свеобухватни водич

Замислите да возите камион и одједном осетите оштру вибрацију или чујете гласно лупање приликом убрзавања или промене брзина. Ово је више од пуке сметње – то би могао бити знак неуравнотеженог карданског вратила. За инжењере и техничаре, такве вибрације и бука указују на губитак ефикасности, убрзано хабање компоненти и потенцијално скупе застоје ако се не реше.

У овом свеобухватном водичу, пружамо практична решења за проблеме са балансирањем карданског вратила. Научићете шта је карданско вратило и зашто му је потребно балансирање, препознаћете уобичајене кварове који узрокују вибрације или буку и пратити јасан корак-по-корак поступак за динамичко балансирање карданског вратила. Применом ових најбољих пракси можете уштедети новац на поправкама, смањити време решавања проблема и осигурати да ваша машина или возило раде поуздано са минималним вибрацијама.

Садржај

• 1. Типови полуоса
• 2. Неисправности погона универзалне споне
• 3. Балансирање полуосовине
• 4. Савремене машине за балансирање погонских осовина
• 5. Припрема за балансирање погонске осовине
• 6. Поступак балансирања полуосовине
• 7. Препоручене класе прецизности балансирања за круте роторе

1. Типови полуоса

Универзални зглоб (кардански вратило) је механизам који преноси обртни момент између осовина које се укрштају у центру универзалног зглоба и могу се међусобно померати под углом. У возилу, погонски стабл преноси обртни момент од мењача (или разделне кутије) до покретаних осовина у случају класичне или погона свих точкова. Код возила са погоном свих точкова, универзални зглоб обично повезује покретану осовину мењача са погонским стаблом разделне кутије, а покретане осовине разделне кутије са погонским стаблима главних погона покретаних осовина.

Јединице монтиране на раму (као што су мењач и разводна кутија) могу се померати једна у односу на другу због деформације својих носача и самог рама. У међувремену, погонске осовине су причвршћене за раму преко вешања и могу се померати у односу на раму и јединице монтиране на њему због деформације еластичних елемената вешања. Ово кретање може променити не само углове карданских вратила која повезују јединице, већ и растојање између јединица.

Погон са универзалним зглобом има значајан недостатак: неуједначено ротирање осовина. Ако једна осовина ротира једнолико, друга то не чини, а ова неуједначеност се повећава са углом између осовина. Ово ограничење спречава употребу погона са универзалним зглобом у многим применама, као што је пренос код возила са предњим погоном, где је главни задатак пренос обртног момента на точкове који се окрећу. Ову ману је могуће делимично надокнадити коришћењем двоструких универзалних зглобова на једном вратилу, који су међусобно ротирани за четвртину окрета. Међутим, у применама које захтевају једнообразну ротацију, обично се уместо тога користе зглобови константне брзине (CV зглобови). CV зглобови су напреднији, али и сложенији дизајн који служи истој сврси.

Погонски склопови са универзалним зглобовима могу се састојати од једног или више универзалних зглобова повезаних погонским осовинама и међуосовинским ослонцима.

Слика 1. Дијаграм погона са универзалним зглобовима: 1, 4, 6 — погонске осовине; 2, 5 — универзални зглобови; 3 — компензациона веза; u1, u2 — углови између осовина

Генерално, погон карданским зглобом састоји се од карданских зглобова 2 и 5, карданских вратила 1, 4 и 6 и компензационог споја 3. Понекад је карданско вратило постављено на међуносачу причвршћеном за попречни носач рама возила. Кардански зглобови обезбеђују пренос обртног момента између вратила чије се осе секу под углом. Кардански зглобови се деле на неуједначене и зглобове константне брзине. Зглобови неједнаке брзине се даље класификују на еластичне и круте типове. Зглобови константне брзине могу бити куглични са жлебовима за подељење, куглични са полугом за подељење и брегасти. Типично се уграђују у погон водећих контролисаних точкова, где угао између вратила може достићи 45°, а центар карданског зглоба мора се поклопити са тачком пресека оса ротације точка и његове осе окретања.

Еластични кардански зглобови преносе обртни момент између вратила са осама које се пресецају под углом од 2...3° услед еластичне деформације спојних елемената. Крути зглоб неравномерне брзине преноси обртни момент са једног вратила на друго кроз покретну везу крутих делова. Састоји се од два јарма – 3 и 5, у чије су цилиндричне рупе уметнути крајеви А, Б, В и Г спојног елемента – крста 4, на лежајевима. Јармови су круто повезани са вратилима 1 и 2. Јарам 5 може да се окреће око осе БГ крста и истовремено, заједно са крстом, да се окреће око осе АВ, чиме се омогућава пренос ротације са једног вратила на друго са променљивим углом између њих.

Слика 2. Дијаграм круте универзалне спојке неједнаке брзине

Ако вратило 7 ротира око своје осе за угао α, онда ће вратило 2 ротирати за угао β током истог периода. Однос између углова ротације вратила 7 и 2 одређен је изразом tgα = tgβ * cosγ, где је γ угао под којим су осе вратила позициониране. Овај израз показује да је угао β понекад мањи, једнак или већи од угла α. Једнакост ових углова се јавља на сваких 90° ротације вратила 7. Стога, при равномерној ротацији вратила 1, угаона брзина вратила 2 је неуједначена и мења се по синусоидном закону. Неједноликост ротације вратила 2 постаје значајнија како се повећава угао γ између оса вратила.

Ако се неједнака ротација вратила 2 пренесе на вратила јединица, у преносу ће настати додатна пулсирајућа оптерећења која расту са углом γ. Да би се спречило преношење неједнаке ротације вратила 2 на вратила јединица, у погону са универзалним зглобовима користе се два универзална зглоба. Инсталирају се тако да су углови γ1 и γ2 једнаки; виљушке универзалних зглобова, причвршћене на осовину 4 која се неједнако ротира, треба да буду постављене у истој равни.

Дизајн главних делова карданских зглобова је приказан на слици 3. Кардански зглоб са неравномерном брзином састоји се од два јарма (1) повезана крстом (3). Један од јарма понекад има прирубницу, док је други заварен за цев карданског вратила или има ожљебљени крај (6) (или чауру) за повезивање са карданским вратилом. Зупци крста су уграђени у ушице оба јарма на игличастим лежајевима (7). Сваки лежај је смештен у кућиште (2) и држи се у ушици јарма помоћу поклопца, који је причвршћен за јарам са два вијка закључана језичцима на подлошци. У неким случајевима, лежајеви су причвршћени у јармама помоћу осигурача. Да би се задржало подмазивање у лежају и заштитило га од воде и прљавштине, постоји гумена самозатезна заптивка. Унутрашња шупљина крста је испуњена машћу кроз мазаљку, која допире до лежајева. Крст обично има сигурносни вентил који штити заптивку од оштећења услед притиска масти која се пумпа у крст. Зубчасти спој (6) се подмазује помоћу мазалице (5).

Слика 3. Детаљи чврсте неуниформне спојнице брзине

Максимални угао између оса вратила спојених крутим неуједначеним брзинским карданским зглобовима обично не прелази 20°, јер се ефикасност значајно смањује при већим угловима. Ако се угао између оса вратила мења у опсегу од 0...2%, осовине крста се деформишу игличастим лежајевима, што доводи до брзог отказа карданског зглоба.

У преносницима брзих гусеничних возила често се користе кардански зглобови са типовима зупчастих спојница, који омогућавају пренос обртног момента између вратила са осама које се секу под угловима до 1,5...2°.

Осовине погона обично се израђују у облику цеви, користећи специјалне челичне безспојне или заварене цеви. Јокеви универзалних зглобова, назубљене навлаке или врхови заварују се на цеви. Да би се смањила попречна оптерећења на погонском вратилу, динамичко балансирање се врши са склопљеним универзалним зглобовима. Неуравнотеженост се коригује заваривањем балансних плочица на погонско вратило или понекад постављањем балансних плочица испод капица лежајева универзалних зглобова. Релативни положај делова назубљеног споја након склапања и балансирања погона универзалног зглоба у фабрици обично се обележава посебним етикетама.

Компензациона веза погона са универзалним зглобом обично се изводи у облику назубљене везе, која омогућава аксијално померање делова погона са универзалним зглобом. Она се састоји од назубљеног врха који се убацује у назубљену навлаку погона са универзалним зглобом. Подмазивање се уводи у назубљену везу преко масног чепа или се наноси током монтаже и замењује након продужене употребе возила. Обично се постављају заптивка и поклопац како би се спречило цурење масти и контаминација.

За дуге осовине предаја снаге обично се користе међуподупире у погонима са универзалним зглобом. Међуподупир обично се састоји од носача причвршћеног за попречни носач шасије возила, у који је уграђен куглични лежај у еластичном гуменом прстену. Лежај је заптивним капицама затворен са обе стране и има уређај за подмазивање. Еластични гумени прстен помаже у компензацији нетачности при склапању и неусклађености лежаја које могу настати због деформација шасије.

Универзални зглоб са игленастим лежајевима (Слика 4a) састоји се од јокова, крста, игленастих лежајева и заптивки. Чаше са игленастим лежајевима монтирају се на вратила крста и заптивју се заптивкама. Чаше се учвршћују у јоковима помоћу закључавајућих прстенова или капи који се причвршћују вијцима. Универзални зглобови подмазују се преко масног чепа кроз унутрашње бушевине у крсту. Безбедносни вентил се користи за уклањање вишка притиска уља у зглобу. Током једнообразног ротације погонског носача, погонски носач се ротира неједнообразно: он заостаје и претиче погонски носач два пута по једном обртају. Да би се елиминисала неједнообразна ротација и смањила инерцијална оптерећења, користе се два универзална зглоба.

У погону предњих покретних точкова уграђени су универзални зглобови константне брзине. Погон константне брзине зглобова на возилима ГАЗ-66 и ЗИЛ-131 састоји се од јока 2 и 5 (слика 4б), четири куглице 7 и централне куглице 8. Погонски јоке 2 је једноделан са унутрашњим вратилом полуосовине, док је погубни јоке изливен заједно са спољашњим вратилом полуосовине, на чијем крају је причвршћен носач точка. Торзиони момент од јока 2 до јока 5 преноси се кроз куглице 7, које се крећу по кружним жлебовима у јоковима. Централна кугла 8 служи за центрирање јока и држи се на месту помоћу шипки 3 и 4. Фреквенција ротације јока 2 и 5 је иста због симетрије механизма у односу на јоке. Промена дужине осовине обезбеђује се слободним назубљеним спојевима јока са осовином.

Слика 4. Универзалне спојнице: а — универзална спојница: 1 — капа; 2 — чаша; 3 — иглени лежај; 4 — заптивка; 5, 9 — вилице; 6 — безбедносни вентил; 7 — крст; 8 — масница; 10 — вијак; б — универзални зглоб константне брзине: 1 — унутрашња осовина; 2 — погонско колено; 3, 4 — штифтови; 5 — погонско колено; 6 — спољна осовина; 7 — куглице; 8 — централна куглица

2. Неисправности погона универзалне споне

Неисправности погона карданског зглоба обично се манифестују оштрим ударима у карданским зглобовима који се јављају када возило креће, нарочито при пребацивању брзина и наглим порастом брзине коленастог вратила мотора (на пример, при преласку са кочења мотором на убрзавање). Знак квара универзалне спојке може бити њено загревање на високу температуру (више од 100 °C). То се дешава због значајног хабања чаура и вратила универзалне спојке, игличастих лежајева, крстовића и назубљених спојева, што доводи до неусклађености универзалне спојке и значајних ударних аксијалних оптерећења на игличасте лежајеве. Оштећење плутаних заптивки крстовића универзалне спојке доводи до брзог хабања вратила и његовог лежаја.

Током одржавања проверава се погон универзалних зглобова оштрим ручним ротирањем полуосовине у оба смера. Степен слободног ротирања осовине одређује степен хабања универзалних зглобова и назубљених спојева. На сваких 8–10 хиљада километара проверава се стање затегнутих спојева фланци погоњене осовине мењача и погонске осовине главног преноса са фланцама крајњих универзалних зглобова и причвршћивање средњег ослонаца полуосовине. Проверава се и стање гумених навлака на назубљеним спојевима и плутаних заптивки карданског крста. Сви завртњи за причвршћивање морају бити потпуно затегнути (момент затезања 8–10 кгф·м).

Иглене лежајеве универзалних зглобова подмазују се течним уљем које се користи за преносне јединице; назубљене везе у већини возила подмазују се мастима (US-1, US-2, 1-13 итд.); употреба масти за подмазивање иглених лежајева је строго забрањена. У неким возилима назубљене везе се подмазују уљем за мењач. Подширни лежај, монтиран у гуменом навлаку, практично не захтева подмазивање, јер је подмазан током монтаже у фабрици. Подширни лежај возила ЗИЛ-130 се подмазује мастром кроз прикључак под притиском током редовног одржавања (на сваких 1100–1700 км).

Слика 5. Кардански преносник: 1 — прирубница за причвршћивање карданског вратила; 2 — крст карданског зглоба; 3 — виљушка карданског зглоба; 4 — клизна виљушка; 5 — цев карданског вратила; 6 — игличасти ваљкасти лежај са затвореним крајем

Погон универзалних зглобова састоји се од два универзална зглоба са игличастим лежајевима, повезана шупљим вратилом, и клизног јока са инволутним назубцима. Да би се обезбедила поуздана заштита од прљавштине и добро подмазивање назубљене везе, клизни йок (6), повезан са секундарним вратилом (2) мењача, смештен је у продужетку (1) причвршћеном за кућиште мењача. Поред тога, ова локација назубљене везе (изван зоне између зглобова) значајно повећава крутост погона универзалних зглобова и смањује вероватноћу вибрација осовине када се назубљена клизна веза истроши.

Погонско вратило је направљено од танкозидне електрично заварене цеви (8), у коју су два идентична јарма (9) утиснута на сваком крају, а затим заварена електролучним заваривањем. Кућишта игличастих лежајева (18) крста (25) су утиснута у уши јарма (9) и осигурана су опружним прстеновима (20). Сваки лежај карданског зглоба садржи 22 игле (21). Утиснуте капице (24) су утиснуте на избочене зупце крста, у које су уграђени прстенови од плуте (23). Лежајеви се подмазују помоћу угаоне мазнице (17) уврнуте у навојни отвор у центру крста, повезан са пролазним каналима у зупцима крста. На супротној страни крста карданског зглоба, у његовом центру се налази сигурносни вентил (16), дизајниран да испусти вишак масти приликом пуњења крста и лежајева и да спречи нагомилавање притиска унутар крста током рада (вентил се активира при притиску од око 3,5 кг/цм²). Неопходност уградње сигурносног вентила је због чињенице да прекомерно повећање притиска унутар крста може довести до оштећења (екструзије) плутаних заптивача.

Слика 6. Склоп карданског вратила: 1 — продужетак мењача; 2 — секундарно вратило мењача; 3 и 5 — одбијачи прљавштине; 4 — гумене заптивке; 6 — клизна виљушка; 7 — плочица за балансирање; 8 — цев карданског вратила; 9 — виљушка; 10 — прирубничка виљушка; 11 — вијак; 12 — прирубница погонског зупчаника задњег моста; 13 — опружна подлошка; 14 — матица; 15 — задњи мост; 16 — сигурносни вентил; 17 — угаона мазалица; 18 — игличасти лежај; 19 — ушица виљушке; 20 — опружни осигурачни прстен; 21 — иглица; 22 — подлошка са тороидалним крајем; 23 — плутани прстен; 24 — пресовани поклопац; 25 — крст

Карданско вратило, састављено са оба карданска зглоба, пажљиво је динамички балансирано на оба краја заваривањем балансирајућих плоча (7) на цев. Стога, приликом демонтаже вратила, сви његови делови морају бити пажљиво означени како би се могли поново саставити у своје првобитне положаје. Непоштовање овог упутства нарушава равнотежу вратила, узрокујући вибрације које могу оштетити мењач и каросерију возила. Ако се појединачни делови истроше, посебно ако се цев савије услед удара и постане немогуће динамички балансирати вратило након монтаже, цело вратило мора бити замењено.

Могући кварови полуосовине, њихови узроци и решења

Узрок квара	Решење
Вибрација полуосовине
1. Савијање вратила због препреке	1. Исправите и динамички уравнотежите састављено вратило или замените састављено вратило
2. Абење и унакрсно абење	2. Заменити лежајеве и крстове и динамички избалансирати састављени вратило
3. Изабељеност продужних утуба и клизног јока	3. Заменити продужетак и клизајућу вретену и динамички уравнотежити састављено вретено
Куцање при покретању и кочењу
1. Хабање зупчаника клизног јока или секундарне осовине мењача	1. Заменити истрошене делове. При замени клизног јоха динамички уравнотежити састављени вратило.
2. Отпуштени вијци који причвршћују прирубничку виљушку за прирубницу погонског зупчаника задњег моста	2. Затегните завртње
Истекање уља из заптивки универзалних зглобова
Изабење чепних прстенова у заптивкама универзалних зглобова	Заменити чепове од плуте, одржавајући релативни положај свих делова погонског вратила приликом склапања. Ако су крстови и лежајеви истрошени, заменити лежајеве и крстове и динамички избалансирати састављено вратило.

3. Балансирање полуосовине

Након поправке и склапања карданског вратила, оно се динамички балансира на машини. Једна конструкција машине за балансирање приказана је на слици 7. Машина се састоји од плоче (18) и клатног рама (8) монтираног на четири вертикалне еластичне шипке (3), које обезбеђују његово осциловање у хоризонталној равни. На уздужне цеви клатног рама (8) монтирани су носач и предња главчина (9), причвршћени на носач (4). Задња главчина (6) налази се на покретној пречки (5), што омогућава динамичко балансирање карданских вратила различитих дужина. Вретена главчина монтирана су на прецизним кугличним лежајевима. Вретено предње главчине (9) покреће електромотор уграђен у постоље машине, преко V-ременског преноса и међувратила, на коме је монтиран лимб (10) (градуисани диск). Поред тога, на плочи машине (18) уграђена су два постоља (15) са увлачивим закључавајућим клиновима (17), која обезбеђују фиксирање предњег и задњег краја клатног рама у зависности од балансирања предњег или задњег краја карданског вратила.

Слика 7. Динамичка машина за балансирање погонских вратила

1—стезаљка; 2—пригушивачи; 3—еластична шипка; 4—носач; 5—покретна преграда; 6—задња главица; 7—пречница; 8—кадарни оквир; 9—предњи погонски главчина; 10—лим-диск; 11—миливольтметар; 12—лим вратила комутатора-ректификатора; 13—магнетоелектрични сензор; 14—фиксни штанд; 15—штанд за фиксатор; 16—подлога; 17—фиксатор; 18—подложна плоча

Фиксни ослонци (14) су монтирани на задњој страни машине, а на њима су инсталирани магнето-електрични сензори (13), чије су шипке повезане са крајевима рамке махања. Да би се спречиле резонантне вибрације рамке, под носачима (4) су постављени уљем напуњени пригушивачи (2).

Током динамичког балансирања, склоп карданског вратила са клизним јармом се поставља и причвршћује на машину. Један крај карданског вратила је повезан прирубницом-јармом са прирубницом предњег погонског вретена, а други крај носећим вратом клизног јарма са ожљебном чауром задњег вретена. Затим се проверава лакоћа окретања карданског вратила, а један крај рама клатна машине се фиксира помоћу фиксатора. Након покретања машине, крак исправљача се окреће у смеру супротном од казаљке на сату, доводећи иглу миливолтметра до максималног очитавања. Очитавање миливолтметра одговара величини неравнотеже. Скала миливолтметра је градуисана у грам-центиметрима или грамима противтега. Наставком окретања крака исправљача у смеру супротном од казаљке на сату, очитавање миливолтметра се доводи до нуле и машина се зауставља. На основу очитавања крака исправљача одређује се угаоно померање (угао померања неравнотеже), а ручним окретањем карданског вратила ова вредност се подешава на средњем краку вратила. Место заваривања балансирајуће плоче биће на врху карданског вратила, а оптерећени део на дну у равни корекције. Затим се балансирајућа плоча причвршћује и везује танком жицом на растојању од 10 mm од завара, машина се покреће и проверава се равнотежа краја карданског вратила са плочом. Неравнотежа не сме бити већа од 70 g cm. Затим, ослобађањем једног краја и осигуравањем другог краја рама клатна помоћу постоља за фиксирање, врши се динамичко балансирање другог краја карданског вратила према горе описаном технолошком редоследу.

Карданске осовине имају неке карактеристике за балансирање. За већину делова, основа за динамичко уравнотежење су потпорна врата (нпр. ротори електричних мотора, турбине, вретена, коленасти вратови итд.), али код погонских осовина то су фланце. Током монтаже неизбежне су празнине у различитим спојевима које доводе до неуравнотежености. Ако се минимална неуравнотеженост не може постићи током уравнотежења, осовина се одбацује. Тачност уравнотежења утичу следећи фактори:

• Јаз у вези између пријемног појаса флањеса полуосовине и унутрашње рупе стезне флањесе левог и десног ослонца главине;
• Радијална и аксијална одступања основних површина флањета;
• Зазори у шарнирним и жлебним спојевима. Присуство масти у шупљини жлебног споја може довести до „плутајуће“ неравнотеже. Ако то спречава постизање потребне тачности балансирања, карданско вратило се балансира без масти.

Неки дисбаланси могу бити потпуно неисправљиви. Ако се у универзалним зглобовима погонског вратила уочи повећано трење, међусобни утицај равни корекције се повећава. То доводи до смањења ефикасности и прецизности балансирања.

Према OST 37.001.053-74, утврђени су следећи стандарди неравнотеже: карданска вратила са два зглоба (двоносна) се динамички балансирају, а са три (троносна) – склопљена са средњим носачем; прирубнице (јармови) карданских вратила и спојница тежине веће од 5 кг се статички балансирају пре склапања вратила или спојнице; норме преостале неравнотеже за карданска вратила на сваком крају или на средњем носачу трозглобних карданских вратила процењују се специфичном неравнотежом;

Максимално дозвољена специфична норма преосталог дисбаланса на сваком крају вратила или на међуносачу, као и за трозглобна карданска вратила у било ком положају на балансирајућем постољу, не сме прећи: за мењаче путничких аутомобила и камиона малог терета (до 1 т) и веома малих аутобуса – 6 г-цм/кг, за остале – 10 г-цм/кг. Максимално дозвољена норма преосталог дисбаланса карданског вратила или трозглобног карданског вратила треба да буде обезбеђена на балансирајућем постољу на фреквенцији обртања која одговара њиховим фреквенцијама у мењачу при максималној брзини возила.

За карданска вратила и трозглобна карданска вратила камиона носивости 4 т и више, малих и великих аутобуса, дозвољено је смањење фреквенције обртања на балансирајућем постољу на 70% фреквенције обртања трансмисионих вратила при максималној брзини возила. Према OST 37.001.053-74, фреквенција обртања балансираних карданских вратила треба да буде једнака:

н_b = (0,7 ... 1,0) n_r,

Где је Н_b – фреквенција ротације балансирања (треба да одговара главним техничким подацима постоља, n=3000 min^-1; n_r – максимална радна фреквенција ротације, мин^-1.

У пракси, због јаза на спојевима и назубљеним везама, погонска осовина се не може уравнотежити на препорученој фреквенцији ротације. У том случају се бира друга фреквенција ротације на којој се уравнотежује.

4. Савремене машине за балансирање погонских осовина

Слика 8. Машина за балансирање погонских вратила дужине до 2 метра и масе до 500 кг

Модел има два ослона и омогућава балансирање у две равни корекције.

Машина за балансирање погонских вратила дужине до 4200 мм и масе до 400 кг

Слика 9. Машина за балансирање погонских осовина дужине до 4200 мм и масе до 400 кг

Модел има четири ослонца и омогућава балансирање у четири корекциона равни истовремено.

Слика 10. Хоризонтална машина за балансирање са чврстим лежајем за динамичко балансирање погонских осовина

1 – Избалансирајући елемент (кардански вратило); 2 – Основа машине; 3 – Носачи машине; 4 – Погон машине; Конструктивни елементи носача машине приказани су на слици 9.

Слика 11. Носећи елементи машина за динамичко уравнотежење погонских вратила

1 – Лева нерегулисана подршка; 2 – Средња подесива подршка (2 ком.); 3 – Десна нерегулисана фиксна подршка; 4 – Ручка за закључавање оквира подршке; 5 – Покретна платформа ослонца; 6 – Орах за вертикално подешавање ослонца; 7 – Ручке за закључавање вертикалног положаја; 8 – Стезни носач ослонца; 9 – Покретна стезаљка са средњим лежајем; 10 – Ручка за закључавање стезаљке; 11 – Закључавање стезног носача; 12 – Погонски (водилички) вретено за монтажу предмета; 13 – Погонско вретено

5. Припрема за балансирање погонске осовине

У наставку ћемо размотрити подешавање машинских ослонаца и уградњу балансног елемента (четвороослонског погонског вратила) на машинске ослонце.

Слика 12. Монтажа прелазних фланци на вретена балансирне машине

Слика 13. Монтажа карданског вратила на ослонце машине за балансирање

Слика 14. Хоризонтално нивелисање карданског вратила на ослонцима машине за балансирање помоћу либеле

Слика 15. Фиксирање међуослонаца машине за балансирање ради спречавања вертикалног померања карданског вратила

Ручно окрените предмет за пун обрт. Уверите се да се окреће слободно и без заглављивања на ослонцима. Након тога, механички део машине је подешен, а уградња предмета је завршена.

6. Поступак балансирања полуосовине

Процес балансирања полуосовине на машини за балансирање разматраће се уз помоћ мерног система Balanset-4 као примера. Balanset-4 је преносив комплет за балансирање дизајниран за балансирање ротора у једној, две, три и четири корекционе равни, било да се ротори ротирају у својим лежајевима или су монтирани на машини за балансирање. Уређај обухвата до четири сензора вибрација, сензор фазног угла, четвороканалну мерну јединицу и преносиви рачунар.

Цео процес балансирања, укључујући мерење, обраду и приказ информација о величини и локацији корективних тегова, изводи се аутоматски и не захтева од корисника додатне вештине и знања изван достављених упутстава. Резултати свих операција балансирања чувају се у Архиви балансирања и могу се штампати као извештаји по потреби. Поред балансирања, Balanset-4 се може користити и као обичан вибротахометар, омогућавајући мерење на четири канала вредности коренске средње квадратичне (RMS) вредности укупне вибрације, RMS вредности ротационе компоненте вибрације и контролу фреквенције ротације ротора.

Поред тога, уређај омогућава приказивање графикона временске функције и спектра вибрација по брзини вибрација, што може бити корисно за процену техничког стања уравнотежене машине.

Слика 16. Спољашњи приказ уређаја Balanset-4 за употребу као мерачко-рачунарски систем машине за балансирање погонских вратила

Слика 17. Пример коришћења уређаја Balanset-4 као мерно-рачунарског система машине за балансирање погонских вратила

Слика 18. Кориснички интерфејс уређаја Balanset-4

Уређај Balanset-4 може бити опремљен са две врсте сензора – вибрационим акцелерометрима за мерење вибрација (убрзања вибрација) и сензорима силе. Сензори вибрација се користе за рад на машинама за балансирање типа после резонанце, док се сензори силе користе за машине типа пре резонанце.

Слика 19. Монтажа вибрационих сензора Balanset-4 на носачима машине за балансирање

Правац осе осетљивости сензора треба да се поклапа са правцем померања вибрација носача, у овом случају – хоризонтално. За додатне информације о уградњи сензора, погледајте БАЛАНСИРАЊЕ РОТОРА У РАДНИМ УСЛОВИМА. Уградња сензора силе зависи од конструктивних карактеристика машине.

1. Инсталирајте сензоре вибрације 1, 2, 3 и 4 на носаче балансирне машине.
2. Повежите сензоре вибрације на конекторе X1, X2, X3 и X4.
3. Инсталирајте сензор фазног угла (ласерски тахометар) 5 тако да номинални јаз између радијалне (или крајње) површине уравнотеженог ротора и кућишта сензора буде у распону од 10 до 300 мм.
4. Причврстите рефлектујућу траку ширине најмање 10–15 мм на површину ротора.
5. Повежите сензор фазног угла на конектор X5.
6. Повежите мерну јединицу на УСБ порт рачунара.
7. Када користите наизменично напајање, повежите рачунар на јединицу за напајање.
8. Прикључите напојно једиње на мрежу од 220 V, 50 Hz.
9. Укључите рачунар и изаберите програм "BalCom-4".
10. Притисните дугме "F12-четири равнине" (или функцијску тастерску пречицу F12 на тастатури рачунара) да бисте изабрали режим мерења вибрације истовремено у четири равнине користећи сензоре вибрације 1, 2, 3 и 4, који су повезани на улазе X1, X2, X3 и X4 мерне јединице.
11. Мнемотехнички дијаграм који илуструје процес мерења вибрација истовремено на четири мерна канала (или процес балансирања у четири равни) појављује се на екрану рачунара, као што је приказано на Слици 16.

Пре извођења уравнотежења, препоручује се мерење у режиму виброметра (тастер F5).

Слика 20. Мерења у режиму вибриометра

Ако укупна магнитуда вибрација V1s (V2s) приближно одговара магнитуди ротационе компоненте V1o (V2o), може се претпоставити да је главни допринос вибрацијама механизма последица неравнотеже ротора. Ако укупна магнитуда вибрација V1s (V2s) значајно премашује ротациону компоненту V1o (V2o), препоручује се преглед механизма – провера стања лежајева, осигурање сигурног монтирања на темељ, провера да ли ротор не додирује непокретне делове током ротације и разматрање утицаја вибрација других механизама итд.

Проучавање графикона временске функције и спектара вибрација добијених у режиму „Графикони-Спектрална анализа“ може бити корисно овде.

Слика 21. Графикони временске функције вибрације и спектра

График приказује на којим фреквенцијама су нивои вибрација највиши. Ако се ове фреквенције разликују од фреквенције обртања ротора уравнотеженог механизма, потребно је идентификовати изворе ових компоненти вибрација и предузети мере за њихово елиминисање пре балансирања.

Такође је важно обратити пажњу на стабилност очитавања у режиму виброметра – амплитуда и фаза вибрације не би требало да се мењају за више од 10–15% током мерења. У супротном, механизам може да ради у близини резонантне зоне. У том случају треба прилагодити брзину ротора.

Приликом извођења балансирања у четири равни у режиму „Примарно“, потребно је пет калибрационих вожњи и најмање једна верификациона вожња балансиране машине. Мерење вибрација током прве вожње машине без пробног тега врши се у радном простору „Балансирање у четири равни“. Накнадне вожње се изводе са пробним тегом, секвенцијално инсталираним на погонској осовини у свакој корекционој равни (у подручју сваког носача балансирајуће машине).

Пре сваког наредног покретања треба предузети следеће кораке:

• Зауставите ротацију ротора уравнотежене машине.
• Уклоните претходно инсталирану пробну тежину.
• Инсталирајте пробно тежиште у следећем правцу.

Слика 23. Радни простор за балансирање на четири равни

Након завршетка сваког мерења, резултати фреквенције ротације ротора (N_ob), као и вредности RMS-а (V_o1, В_o2, В_o3, В_o4) и фазе (F₁, F₂, F₃, F₄) вибрација на фреквенцији обртања уравнотеженог ротора чувају се у одговарајућим пољима у прозору програма. Након петог покретања (Тег у равни 4), појављује се радни простор „Балансирајући тегови“ (видети слику 24), приказујући израчунате вредности маса (M₁, M₂, M₃, M₄) и углове инсталације (f₁, f₂, f₃, f₄) корекционих тежина које треба поставити на ротор у четири равни да би се компензовао његов дисбаланс.

Слика 24. Радни простор са израчунатим параметрима корективних тежина у четири равни

Пажња! Након завршетка процеса мерења током петог покретања балансиране машине, потребно је зауставити ротацију ротора и уклонити претходно постављени пробни тег. Тек након тога можете наставити са постављањем (или уклањањем) корективних тегова на ротору.

Угаони положај за додавање (или уклањање) корективног тега на ротору у поларном координатном систему мери се од места постављања пробног тега. Правац мерења угла поклапа се са смером ротације ротора. У случају балансирања лопатицама, лопатица уравнотеженог ротора, условно сматрана првом лопатицом, поклапа се са местом постављања пробног тега. Правац нумерације лопатица приказан на екрану рачунара прати смер ротације ротора.

У овој верзији програма, подразумевано се претпоставља да ће корективни тег бити додат ротору. То је назначено ознаком постављеном у пољу „Додај“. Ако је потребно исправљање неравнотеже уклањањем тега (нпр. бушењем), поставите ознаку у поље „Уклони“ помоћу миша, након чега ће се угаони положај корективног тега аутоматски променити за 180 степени.

Након постављања корективних тегова на балансирани ротор, притисните дугме „Излаз – F10“ (или функцијски тастер F10 на тастатури рачунара) да бисте се вратили на претходни радни простор „Балансирање у четири равни“ и проверили ефикасност операције балансирања. Након завршетка верификационог рада, резултати фреквенције ротације ротора (N_ob) и РМС вредности (V_o1, В_o2, В_o3, В_o4) и фазе (F₁, F₂, F₃, F₄) вибрација на фреквенцији обртања уравнотеженог ротора се чувају. Истовремено, радни простор „Балансирање тегова“ (видети слику 21) се појављује преко радног простора „Балансирање у четири равни“, приказујући израчунате параметре додатних корективних тегова које је потребно инсталирати (или уклонити) на ротор да би се компензовала његова резидуална неравнотежа. Поред тога, овај радни простор приказује вредности резидуалне неравнотеже постигнуте након балансирања. Ако вредности резидуалне вибрације и/или резидуалне неравнотеже уравнотеженог ротора испуњавају захтеве толеранције наведене у техничкој документацији, процес балансирања се може завршити. У супротном, процес балансирања се може наставити. Ова метода омогућава исправљање могућих грешака кроз узастопне апроксимације које се могу јавити приликом инсталирања (уклањања) корективног тега на уравнотеженом ротору.

Ако се процес балансирања настави, додатни корективни тегови морају бити инсталирани (или уклоњени) на балансираном ротору према параметрима наведеним у радном простору „Балансирајући тегови“.

Дугме „Коефицијенти – F8“ (или функционални тастер F8 на тастатури рачунара) користи се за преглед и чување у меморији рачунара коефицијената балансирања ротора (коефицијената динамичког утицаја) израчунатих из резултата пет калибрационих вожњи.

7. Препоручене класе прецизности балансирања за круте роторе

Табела 2. Препоручене класе тачности балансирања за круте роторе.

Препоручене класе тачности балансирања за круте роторе

Типови машина (ротори)	Класа прецизности балансирања	Вредност епер Ω мм/с
Погонска коленаста вратила (структурно неуравнотежена) за велике спороходне морске дизел моторе (брзина клипа мања од 9 м/с)	Г 4000	4000
Погонска коленаста вратила (структурно уравнотежена) за велике спороходне морске дизел моторе (брзина клипа мања од 9 м/с)	Г 1600	1600
Погонска коленаста вратила (структурно неуравнотежена) на вибрационим изолаторима	Г 630	630
Погонска коленаста вратила (структурно неуравнотежена) на крутим ослонцима	Г 250	250
Клипни мотори склопљени за путничке аутомобиле, камионе и локомотиве	Г 100	100
Аутомобилски делови: точкови, фелне, комплети точкова, мењачи
Погонска коленаста вратила (структурно уравнотежена) на вибрационим изолаторима	Г 40	40
Пољопривредне машине	Г 16	16
Погонска коленаста вратила (уравнотежена) на крутим ослонцима
Дробилице
Карданске осовине (карданске осовине, вијчане осовине)
Гасне турбине за авионе	Г 6.3	6.3
Центтрифуге (сепаратори, седиментатори)
Електрични мотори и генератори (са висином вратила од најмање 80 мм) са максималном номиналном брзином ротације до 950 обртаја у минути-1
Електрични мотори са висином вратила мањом од 80 мм
Вентилатори
Зупчасти погони
Машине опште намене
Машине за сечење метала
Машине за производњу папира
Пумпе
Турбопуњачи
Водне турбине
Компресори
Компјутерски управљани погони	Г 2.5	2.5
Електрични мотори и генератори (са висином вратила од најмање 80 мм) са максималном номиналном брзином ротације већом од 950 обртаја у минути-1
Гасне и парне турбине
Погонски механизми машина за сечење метала
Текстилне машине
Аудио и видео опрема дискови	G 1	1
Погонске јединице брусилица
Вретена и погони високопрецизне опреме	G 0.4	0.4

Често постављана питања о балансирању карданског вратила

Шта је балансирање карданског вратила?

Балансирање карданског вратила је процес исправљања било какве неравнотеже масе у карданском вратилу тако да се оно глатко окреће без изазивања вибрација. Ово подразумева мерење где је вратило теже на једној страни, а затим додавање или уклањање малих количина тежине (на пример, заваривање балансирајућих тегова) како би се супротставило тој неравнотежи. Балансирано карданско вратило ради равномерно, што спречава прекомерне вибрације и хабање компоненти возила.

Зашто је балансирање карданског вратила важно?

Небалансирано карданско вратило може довести до јаких вибрација, посебно при одређеним брзинама, и може изазвати лупање током убрзања или промене брзина. Временом, ове вибрације могу оштетити лежајеве, карданске зглобове и друге компоненте погонског склопа. Балансирање карданског вратила елиминише ове вибрације, обезбеђујући глађу вожњу, смањујући оптерећење делова и спречавајући скупа оштећења или застоје.

Који су уобичајени симптоми неуравнотеженог погонског вратила?

Типични симптоми небалансираног или неисправног карданског вратила укључују приметне вибрације или подрхтавање које се осећа у поду возила или седишту, посебно како се брзина повећава. Такође можете чути куцање или звецкање приликом мењања брзина или током убрзања и успоравања. У неким случајевима, кардански зглоб се може прегрејати због неравнотеже. Ако приметите ове знаке, вероватно је потребно балансирање или поправку карданског вратила.

Како балансирате карданско вратило?

Балансирање карданског вратила се обично врши помоћу специјализоване машине за балансирање. Карданско вратило се монтира и окреће великом брзином док сензори детектују било какву неравнотежу. Техничар затим причвршћује мале тегове на карданско вратило (или уклања материјал) на одређеним позицијама на основу очитавања машине. Овај процес се понавља док се карданско вратило не окреће без значајних вибрација. Модерни системи попут Balanset-4 могу водити овај процес и тачно израчунати где и колико тегова треба додати за прецизно балансирање.

Закључак

Закључно, правилно балансирање карданског вратила је неопходно за безбедност, перформансе и уштеду трошкова. Детекцијом и исправљањем неравнотеже спречавате непотребно хабање делова, избегавате штетне кварове и одржавате оптималне перформансе машине. Модерни системи за балансирање, попут наших уређаја Balanset-1 и Balanset-4, чине процес ефикасним, помажући чак и малим радионицама да постигну професионалне резултате.

Ако се суочавате са сталним вибрацијама карданског вратила или вам је потребно поуздано решење за балансирање, не оклевајте да делујете. Примените кораке наведене у овом водичу или се консултујте са нашим стручњацима за помоћ. Уз прави приступ и опрему, можете осигурати да ваше карданско вратило ради глатко и поуздано годинама које долазе. Контактирајте нас да бисте сазнали више или истражили најбољу опрему за балансирање карданског вратила за ваше потребе.