Mga Balancing Machine sa Pamamagitan ng Inyong Sariling mga Kamay

1. Panimula

(Bakit kinailangan isulat ang gawaing ito?)

Ang pagsusuri sa istruktura ng pagkonsumo ng mga balancing device na ginagawa ng LLC "Kinematics" (Vibromera) ay nagpapakita na ang humigit-kumulang 30% ng mga ito ay binibili para gamitin bilang mga nakatayo (stationary) na measuring at computing system para sa mga balancing machine at/o stand. Maaaring matukoy ang dalawang grupo ng mga consumer (customer) ng aming kagamitan.

Ang unang grupo ay kinabibilangan ng mga negosyong espesyalista sa mass production ng mga balancing machine at pagbebenta ng mga ito sa mga panlabas na customer. Ang mga negosyong ito ay nagtatrabaho ng mga highly qualified na espesyalista na may malalim na kaalaman at malawak na karanasan sa pagdidisenyo, paggawa, at pagpapatakbo ng iba't ibang uri ng balancing machine. Ang mga hamong lumabas sa pakikipag-ugnayan sa grupong ito ng mga consumer ay kadalasang may kaugnayan sa pag-aakma ng aming mga measuring system at software sa mga umiiral na o bagong binuo na makina, nang hindi tinutugunan ang mga isyu ng kanilang istrukturang pagkakagawa.

Ang ikalawang grupo ay binubuo ng mga consumer na nagbubuo at gumagawa ng mga makina (stand) para sa kanilang sariling pangangailangan. Ang pamamaraang ito ay kadalasang ipinaliwanag ng pagnanais ng mga independyenteng manufacturer na bawasan ang kanilang sariling gastos sa produksyon, na sa ilang kaso ay maaaring bumaba ng dalawa hanggang tatlong beses o higit pa. Ang grupong ito ng mga consumer ay kadalasang kulang ng wastong karanasan sa paglikha ng mga makina at karaniwang umaasa sa paggamit ng common sense, impormasyon mula sa internet, at anumang magagamit na analog sa kanilang trabaho.

Ang pakikipag-ugnayan sa kanila ay nagdudulot ng maraming katanungan, na, bukod sa karagdagang impormasyon tungkol sa mga measuring system ng mga balancing machine, ay sumasaklaw sa malawak na hanay ng mga isyu na may kaugnayan sa istrukturang pagkakagawa ng mga makina, mga pamamaraan ng pag-install ng mga ito sa pundasyon, pagpili ng mga drive, at pagkamit ng wastong katumpakan ng balancing, atbp.

Dahil sa malaking interes na ipinakita ng isang malaking grupo ng aming mga consumer sa mga isyu ng independyenteng paggawa ng mga balancing machine, ang mga espesyalista ng LLC "Kinematics" (Vibromera) ay naghanda ng isang kompilasyon na may mga komento at rekomendasyon sa mga pinaka-madalas na itanong.

2. Mga Uri ng Balancing Machine (Stand) at ang Kanilang mga Katangian sa Disenyo

Ang balancing machine ay isang teknolohikal na kagamitan na idinisenyo upang alisin ang static o dynamic na unbalance ng mga rotor para sa iba't ibang layunin. Naglalaman ito ng mekanismo na nagpapabilis sa balanced na rotor sa isang tinukoy na bilis ng pag-ikot at isang espesyalisadong measuring at computing system na tinutukoy ang mga masa at paglalagay ng mga correction weight na kinakailangan upang mabayaran ang unbalance ng rotor.

Ang konstruksyon ng mekanikal na bahagi ng makina ay karaniwang binubuo ng isang bedframe kung saan naka-install ang mga support post (bearing). Ginagamit ang mga ito upang i-mount ang balanced na produkto (rotor) at kasama ang isang drive na inilaan para sa pag-ikot ng rotor. Sa panahon ng proseso ng balancing, na isinasagawa habang umiikot ang produkto, ang mga sensor ng measuring system (na ang uri ay nakasalalay sa disenyo ng makina) ay nagtatala ng mga vibration sa mga bearing o ng mga pwersa sa mga bearing.

Ang datos na nakuha sa ganitong paraan ay nagbibigay-daan sa pagtukoy ng mga masa at mga lokasyon ng pag-install ng mga correction weight na kailangan upang mabayaran ang unbalance.

Sa kasalukuyan, dalawang uri ng disenyo ng balancing machine (stand) ang pinakakaraniwan:

• Soft Bearing machine (na may flexible na suporta);
• Hard Bearing machine (na may rigid na suporta).

2.1. Mga Soft Bearing Machine at Stand

Ang pangunahing katangian ng mga Soft Bearing balancing machine (stand) ay mayroon silang medyo flexible na mga suporta, na ginawa batay sa mga spring suspension, spring-mounted na karwahe, flat o cylindrical na spring support, atbp. Ang natural frequency ng mga suportang ito ay kahit 2–3 beses na mas mababa kaysa sa rotation frequency ng balanced na rotor na naka-mount sa mga ito. Ang isang klasikong halimbawa ng istrukturang pagpapatupad ng mga flexible na Soft Bearing support ay makikita sa suporta ng modelo ng makina na DB-50, na ang larawan ay ipinapakita sa Figure 2.1.

Figure 2.1. Suporta ng balancing machine modelo DB-50.

Tulad ng ipinapakita sa Figure 2.1, ang movable frame (slider) 2 ay nakakabit sa mga nakatayo at hindi gumagalaw na post 1 ng suporta gamit ang isang suspensyon sa strip spring 3. Sa ilalim ng impluwensya ng centrifugal force na dulot ng unbalance ng rotor na naka-install sa suporta, ang karwahe (slider) 2 ay maaaring magsagawa ng mga pahalang na oscillation kaugnay ng nakatayo at hindi gumagalaw na post 1, na sinusukat gamit ang isang vibration sensor.

Ang istrukturang pagpapatupad ng suportang ito ay tinitiyak ang pagkamit ng mababang natural frequency ng mga oscillation ng karwahe, na maaaring nasa paligid ng 1–2 Hz. Nagbibigay-daan ito sa balancing ng rotor sa malawak na hanay ng mga rotational frequency nito, simula sa 200 RPM. Ang katangiang ito, kasama ang medyo simpleng pagmamanupaktura ng ganitong mga suporta, ay ginagawang kaakit-akit ang disenyo na ito para sa marami sa aming mga mamimili na gumagawa ng mga balancing machine para sa kanilang sariling pangangailangan ng iba't ibang layunin.

Figure 2.2. Soft Bearing Support ng Balancing Machine, Gawa ng "Polymer LTD", Makhachkala

Ipinapakita ng Figure 2.2 ang isang larawan ng isang Soft Bearing balancing machine na may mga suportang gawa mula sa mga suspension spring, na ginawa para sa in-house na pangangailangan sa "Polymer LTD" sa Makhachkala. Ang makina ay idinisenyo para sa balancing ng mga roller na ginagamit sa produksyon ng mga polymer na materyales.

Figure 2.3 nagtatampok ng larawan ng isang balancing machine na may katulad na strip suspension para sa karwahe, na inilaan para sa balancing ng mga espesyalisadong kagamitan.

Mga Figure 2.4.a at 2.4.b nagpapakita ng mga larawan ng isang homemade na Soft Bearing machine para sa balancing ng mga drive shaft, na ang mga suporta ay ginawa rin gamit ang mga strip suspension spring.

Figure 2.5 nagpapakita ng larawan ng isang Soft Bearing machine na idinisenyo para sa pagbabalanse ng mga turbocharger, na ang mga suporta ng mga karwahe nito ay nakabitin din sa mga strip spring. Ang makinang ito, na ginawa para sa personal na paggamit ni A. Shahgunyan (St. Petersburg), ay nilagyan ng measuring system na "Balanset 1".

Ayon sa tagagawa (tingnan ang Fig. 2.6), ang makinang ito ay nagbibigay ng kakayahang mag-balance ng mga turbine na may residual unbalance na hindi lalampas sa 0.2 g*mm.

Larawan 2.3. Soft Bearing Machine para sa Pagbabalanse ng mga Kasangkapan na may Suporta na Nakabitin sa Strip Springs

Larawan 2.4.a. Soft Bearing Machine para sa Pagbabalanse ng mga Drive Shaft (Nakabuong Makina)

Larawan 2.4.b. Soft Bearing Machine para sa Pagbabalanse ng mga Drive Shaft na may mga Suporta ng Karwahe na Nakabitin sa Strip Springs. (Nangungunang Suporta ng Spindle na may Suspensyon sa Strip Spring)

Larawan 2.5. Soft Bearing Machine para sa Pagbabalanse ng mga Turbocharger na may mga Suporta sa Strip Springs, Ginawa ni A. Shahgunyan (St. Petersburg)

Larawan 2.6. Screen Copy ng Measuring System na 'Balanset 1' na Nagpapakita ng mga Resulta ng Pagbabalanse ng Rotor ng Turbine sa Makina ni A. Shahgunyan

Bukod sa klasikong bersyon ng mga suporta ng Soft Bearing balancing machine na tinalakay sa itaas, kumalat na rin ang iba pang mga istrakturang solusyon.

Larawan 2.7 at 2.8 nagtatampok ng mga larawan ng mga balancing machine para sa mga drive shaft, na ang mga suporta ay gawa batay sa mga flat (plate) spring. Ang mga makinang ito ay ginawa para sa sariling pangangailangan ng pribadong negosyo na "Dergacheva" at LLC "Tatcardan" ("Kinetics-M"), ayon sa pagkakasunod.

Ang mga Soft Bearing balancing machine na may ganitong mga suporta ay madalas na ginagawa ng mga amateur na tagagawa dahil sa kanilang kamag-aral na pagiging simple at pagiging madaling gawin. Ang mga prototype na ito ay karaniwang mga makina ng serye ng VBRF mula sa "K. Schenck" o katulad na mga makina ng lokal na produksyon.

Ang mga makinang ipinapakita sa Larawan 2.7 at 2.8 ay idinisenyo para sa pagbabalanse ng mga drive shaft na may dalawa, tatlo, at apat na suporta. Mayroon silang katulad na konstruksyon, kabilang ang:

• isang welded na balangkas ng higaan 1, batay sa dalawang I-beam na konektado ng mga cross rib;
• a stationary (front) spindle support 2;
• a movable (rear) spindle support 3;
• isa o dalawang magagalaw na (intermediate) na suporta 4. Ang mga suporta 2 at 3 ay nagtataglay ng mga spindle unit 5 at 6, na inilaan para sa pag-mount ng balanced drive shaft 7 sa makina.

Larawan 2.7. Soft Bearing Machine para sa Pagbabalanse ng mga Drive Shaft ng Pribadong Negosyo na "Dergacheva" na may mga Suporta sa Flat (Plate) Springs

Larawan 2.8. Soft Bearing Machine para sa Pagbabalanse ng mga Drive Shaft ng LLC "Tatcardan" ("Kinetics-M") na may mga Suporta sa Flat Springs

Ang mga vibration sensor 8 ay naka-install sa lahat ng suporta, na ginagamit upang sukatin ang mga transverse na oscillasyon ng mga suporta. Ang nangungunang spindle 5, na naka-mount sa suporta 2, ay pinaikot ng isang electric motor sa pamamagitan ng belt drive.

Larawan 2.9.a at 2.9.b nagpapakita ng mga larawan ng suporta ng balancing machine, na batay sa mga flat spring.

Larawan 2.9. Suporta ng Soft Bearing Balancing Machine na may Flat Springs

• a) Side view;
• b) Harapang tingin

Dahil ang mga amateur na tagagawa ay madalas gumagamit ng ganitong mga suporta sa kanilang mga disenyo, kapaki-pakinabang na suriin nang mas detalyado ang mga katangian ng kanilang konstruksyon. Tulad ng ipinapakita sa Figure 2.9.a, ang suportang ito ay binubuo ng tatlong pangunahing bahagi:

• Lower support plate 1: Para sa front spindle support, ang plato ay mahigpit na nakakabit sa mga gabay; para sa mga intermediate support o rear spindle support, ang ibabang plato ay idinisenyo bilang isang karwahe na maaaring gumalaw kasabay ng mga gabay ng frame.
• Upper support plate 2, kung saan nakakabit ang mga yunit ng suporta (roller support 4, spindle, intermediate bearing, atbp.).
• Two flat springs 3, na nagkokonekta sa ibabang at itaas na bearing plate.

Upang maiwasan ang panganib ng pagtaas ng vibration ng mga suporta sa panahon ng operasyon, na maaaring mangyari sa panahon ng pag-accelerate o pag-decelerate ng balanced na rotor, ang mga suporta ay maaaring may kasamang locking mechanism (tingnan ang Fig. 2.9.b). Ang mekanismong ito ay binubuo ng isang matibay na bracket 5, na maaaring i-engage ng isang eccentric lock 6 na konektado sa isa sa mga flat spring ng suporta. Kapag ang lock 6 at bracket 5 ay naka-engage, ang suporta ay naka-lock, na inaalis ang panganib ng pagtaas ng vibration sa panahon ng pag-accelerate at pag-decelerate.

Sa pagdidisenyo ng mga suporta na gawa sa mga flat (plate) spring, dapat suriin ng tagagawa ng makina ang frequency ng kanilang natural na oscillation, na nakasalalay sa stiffness ng mga spring at sa masa ng balanced na rotor. Ang pagkaalam sa parametrong ito ay nagbibigay-daan sa designer na maingat na pumili ng hanay ng mga operational na rotational frequency ng rotor, na iniiwasan ang panganib ng resonant oscillation ng mga suporta sa panahon ng balancing.

Ang mga rekomendasyon para sa pagkalkula at eksperimental na pagtukoy ng natural frequency ng oscillation ng mga suporta, pati na rin ng iba pang mga bahagi ng mga balancing machine, ay tinatalakay sa Seksyon 3.

Tulad ng nabanggit kanina, ang pagiging simple at kakayahang magawa ng disenyo ng suporta gamit ang mga flat (plate) spring ay umaakit sa mga amateur na developer ng balancing machine para sa iba't ibang layunin, kabilang ang mga makina para sa balancing ng crankshaft, automotive turbocharger rotor, atbp.

Bilang halimbawa, ang Figures 2.10.a at 2.10.b ay nagpapakita ng pangkalahatang sketch ng isang makina na idinisenyo para sa balancing ng mga turbocharger rotor. Ang makinang ito ay ginawa at ginagamit para sa panloob na pangangailangan ng LLC "SuraTurbo" sa Penza.

2.10.a. Makina para sa Balancing ng Turbocharger Rotor (Tanawin mula sa Gilid)

2.10.b. Makina para sa Balancing ng Turbocharger Rotor (Tanawin mula sa Panig ng Front Support)

Bukod sa mga Soft Bearing balancing machine na tinalakay kanina, kung minsan ay ginagawa rin ang mga medyo simpleng Soft Bearing stand. Ang mga stand na ito ay nagbibigay-daan sa mataas na kalidad na balancing ng mga rotary mechanism para sa iba't ibang layunin nang may pinakamababang gastos.

Ilang ganitong stand ang sinusuri sa ibaba, na itinayo batay sa isang flat plate (o frame) na nakapatong sa mga cylindrical compression spring. Ang mga spring na ito ay karaniwang pinipili upang ang natural frequency ng oscillation ng plate na may nakakabit na balanced mechanism ay 2 hanggang 3 beses na mas mababa kaysa sa rotational frequency ng rotor ng mekanismong ito sa panahon ng balancing.

Figure 2.11 nagpapakita ng larawan ng isang stand para sa pagbabalanse ng mga abrasive wheel, na ginawa para sa in-house na produksyon ni P. Asharin.

Figure 2.11. Stand para sa Pagbabalanse ng mga Abrasive Wheel

Ang stand ay binubuo ng mga sumusunod na pangunahing bahagi:

• Plate 1, na nakalagay sa apat na cylindrical spring 2;
• Electric motor 3, na ang rotor nito ay nagsisilbi ring spindle, kung saan nakakabit ang isang mandrel 4 na ginagamit para sa pag-install at pag-secure ng abrasive wheel sa spindle.

Ang pangunahing katangian ng stand na ito ay ang pagsasama ng isang pulse sensor 5 para sa rotational angle ng rotor ng electric motor, na ginagamit bilang bahagi ng measuring system ng stand ("Balanset 2C") upang matukoy ang angular position para sa pag-alis ng correction weight mula sa abrasive wheel.

Figure 2.12 nagpapakita ng larawan ng isang stand na ginagamit para sa pagbabalanse ng mga vacuum pump. Ang stand na ito ay binuo ayon sa order ng JSC "Measurement Plant".

Figure 2.12. Stand para sa Pagbabalanse ng mga Vacuum Pump ng JSC "Measurement Plant"

Ang batayan ng stand na ito ay gumagamit din ng Plate 1, na nakalagay sa mga cylindrical spring 2. Sa Plate 1, naka-install ang isang vacuum pump 3, na may sariling electric drive na kayang mag-iba ng bilis nang malawak mula 0 hanggang 60,000 RPM. Ang mga vibration sensor 4 ay nakakabit sa casing ng pump, na ginagamit upang masukat ang mga vibration sa dalawang magkaibang seksyon sa magkaibang taas.

Para sa synchronization ng proseso ng pagsukat ng vibration sa rotational angle ng rotor ng pump, isang laser phase angle sensor 5 ang ginagamit sa stand. Sa kabila ng tila simpleng panlabas na konstruksyon ng mga naturang stand, pinapahintulutan nitong makamit ang napakataas na kalidad ng pagbabalanse ng impeller ng pump.

For example, at sub-critical rotational frequencies, the residual imbalance of the pump rotor is below the tolerance of the finest balance quality grade defined in ISO 21940-11 (formerly ISO 1940-1), G0.4 — an in-house bench result equivalent to a notional G0.16, which is tighter than any grade listed in the standard.

Ang residual vibration ng casing ng pump na nakamit sa panahon ng pagbabalanse sa mga rotational speed na hanggang 8,000 RPM ay hindi lalampas sa 0.01 mm/sec.

Ang mga balancing stand na ginawa ayon sa scheme na inilalarawan sa itaas ay epektibo rin sa pagbabalanse ng iba pang mga mekanismo, tulad ng mga fan. Ang mga halimbawa ng mga stand na idinisenyo para sa pagbabalanse ng mga fan ay ipinapakita sa mga Figure 2.13 at 2.14.

Figure 2.13. Stand para sa Pagbabalanse ng mga Fan Impeller

Ang kalidad ng pagbabalanse ng fan na nakamit sa mga naturang stand ay medyo mataas. Ayon sa mga espesyalista ng "Atlant-project" LLC, sa stand na idinisenyo nila batay sa mga rekomendasyon ng "Kinematics" LLC (tingnan ang Fig. 2.14), ang antas ng residual vibration na nakamit sa pagbabalanse ng mga fan ay 0.8 mm/sec. Ito ay mahigit tatlong beses na mas mabuti kaysa sa tolerance na itinakda para sa mga fan sa kategoryang BV5 ayon sa ISO 31350-2007 "Vibration. Mga industrial fan. Mga kinakailangan para sa nabuong vibration at balance quality."

Figure 2.14. Stand para sa Pagbabalanse ng mga Fan Impeller ng Explosion-Proof na Kagamitan ng "Atlant-project" LLC, Podolsk

Ang katulad na datos na nakuha sa JSC "Lissant Fan Factory" ay nagpapakita na ang mga naturang stand, na ginagamit sa serial production ng mga duct fan, ay patuloy na tinitiyak ang residual vibration na hindi lalampas sa 0.1 mm/s.

2.2. Mga Hard Bearing Machine

Ang mga Hard Bearing balancing machine ay naiiba mula sa mga Soft Bearing machine na tinalakay kanina pagdating sa disenyo ng kanilang mga suporta. Ang kanilang mga suporta ay ginawa sa anyo ng matitigas na plato na may masalimuot na mga puwang (hiwa). Ang mga natural na frequency ng mga suportang ito ay malaki ang pagkakaiba (hindi bababa sa 2–3 beses) kumpara sa pinakamataas na rotational frequency ng rotor na bina-balance sa makina.

Ang mga Hard Bearing machine ay mas maraming gamit kaysa sa mga Soft Bearing machine, dahil karaniwang nagbibigay-daan ang mga ito sa mataas na kalidad na balancing ng mga rotor sa mas malawak na hanay ng masa at dimensyonal na katangian ng mga ito. Isang mahalagang kalamangan din ng mga makina na ito ay ang kakayahan nilang magsagawa ng high-precision na balancing ng mga rotor sa medyo mababang bilis ng pag-ikot, na maaaring nasa loob ng hanay na 200–500 RPM at mas mababa pa.

Figure 2.15 nagpapakita ng litrato ng isang tipikal na Hard Bearing balancing machine na ginawa ng "K. Schenk." Mula sa figure na ito, malinaw na ang mga indibidwal na bahagi ng suporta, na nabuo ng masalimuot na mga puwang, ay may iba't ibang stiffness. Sa ilalim ng impluwensiya ng mga pwersa ng unbalance ng rotor, maaari itong humantong sa mga depormasyon (displacement) ng ilang bahagi ng suporta kaugnay ng iba. (Sa Figure 2.15, ang mas matibay na bahagi ng suporta ay naka-highlight ng pulang tuldok na linya, at ang medyo malambot na bahagi nito ay nasa asul na kulay).

Upang masukat ang mga nabanggit na relatibong depormasyon, maaaring gumamit ang mga Hard Bearing machine ng force sensor o highly sensitive na vibration sensor ng iba't ibang uri, kabilang ang mga non-contact na vibration displacement sensor.

Figure 2.15. Hard Bearing Balancing Machine by "K. Schenk"

Tulad ng ipinapakita ng pagsusuri ng mga kahilingang natanggap mula sa mga customer para sa mga instrumento ng serye ng "Balanset", patuloy na lumalaki ang interes sa paggawa ng mga Hard Bearing machine para sa sariling paggamit. Pinapadali ito ng malawak na pagkakalat ng impormasyon sa advertising tungkol sa mga katangian ng disenyo ng mga domestic na balancing machine, na ginagamit ng mga amateur na tagagawa bilang mga analog (o prototype) para sa kanilang sariling mga pagbuo.

Tuklasin natin ang ilang pagkakaiba-iba ng mga Hard Bearing machine na ginawa para sa panloob na pangangailangan ng ilang mga consumer ng mga instrumento ng serye ng "Balanset".

Figures 2.16.a – 2.16.d nagpapakita ng mga litrato ng isang Hard Bearing machine na idinisenyo para sa balancing ng mga drive shaft, na ginawa ni N. Obyedkov (lungsod ng Magnitogorsk). Tulad ng nakikita sa Fig. 2.16.a, ang makina ay binubuo ng isang matibay na frame 1, kung saan naka-install ang mga suporta 2 (dalawang spindle at dalawang intermediate). Ang pangunahing spindle 3 ng makina ay inililikas ng isang asynchronous electric motor 4 sa pamamagitan ng belt drive. Ang isang frequency controller 6 ay ginagamit upang kontrolin ang bilis ng pag-ikot ng electric motor 4. Ang makina ay nilagyan ng measuring at computing system na "Balanset 4" na 5, na kinabibilangan ng isang measuring unit, isang computer, apat na force sensor, at isang phase angle sensor (ang mga sensor ay hindi ipinapakita sa Fig. 2.16.a).

Figure 2.16.a. Hard Bearing Machine para sa Balancing ng mga Drive Shaft, Ginawa ni N. Obyedkov (Magnitogorsk)

Figure 2.16.b nagpapakita ng larawan ng harap na suporta ng makina na may nangunguna na spindle 3, na pinapatakbo, tulad ng nabanggit na, ng belt drive mula sa isang asynchronous na electric motor 4. Ang suportang ito ay mahigpit na nakakabit sa frame.

Figure 2.16.b. Front (Leading) Spindle Support.

Figure 2.16.c nagtatampok ng larawan ng isa sa dalawang movable na intermediate na suporta ng makina. Ang suportang ito ay nakapatong sa mga slide 7, na nagbibigay-daan sa longitudinal na galaw nito sa kahabaan ng mga gabay ng frame. Ang suportang ito ay may kasamang espesyal na device 8, na idinisenyo para sa pag-install at pag-aayos ng taas ng intermediate na bearing ng balanced na drive shaft.

Figure 2.16.c. Intermediate Movable na Suporta ng Makina

Figure 2.16.d nagpapakita ng larawan ng likod (driven) na spindle na suporta, na, tulad ng mga intermediate na suporta, ay nagbibigay-daan sa galaw sa kahabaan ng mga gabay ng frame ng makina.

Figure 2.16.d. Rear (Driven) Spindle Support.

Ang lahat ng suportang tinalakay sa itaas ay mga patayong plato na nakakabit sa mga patag na base. Ang mga plato ay may mga T-shaped na puwang (tingnan ang Fig. 2.16.d), na naghahatì sa suporta sa panloob na bahagi 9 (mas matibay) at panlabas na bahagi 10 (hindi gaanong matibay). Ang pagkakaiba ng stiffness ng panloob at panlabas na bahagi ng suporta ay maaaring magdulot ng relatibong depormasyon ng mga bahaging ito sa ilalim ng mga puwersa ng unbalance mula sa balanced na rotor.

Ang mga force sensor ay karaniwang ginagamit upang sukatin ang relatibong depormasyon ng mga suporta sa mga homemade na makina. Ang isang halimbawa ng paraan ng pag-install ng force sensor sa suporta ng isang Hard Bearing na balancing machine ay ipinapakita sa Figure 2.16.e. Tulad ng makikita sa figure na ito, ang force sensor 11 ay pinindot sa gilid na ibabaw ng panloob na bahagi ng suporta ng isang bolt 12, na dumadaan sa isang may sinulid na butas sa panlabas na bahagi ng suporta.

Upang matiyak ang pantay na presyon ng bolt 12 sa buong erya ng force sensor 11, isang patag na washer 13 ang inilalagay sa pagitan nito at ng sensor.

Figure 2.16.d. Halimbawa ng Pag-install ng Force Sensor sa isang Suporta.

Sa panahon ng operasyon ng makina, ang mga puwersa ng unbalance mula sa balanced na rotor ay kumikilos sa pamamagitan ng mga yunit ng suporta (mga spindle o intermediate na bearing) sa panlabas na bahagi ng suporta, na nagsisimulang gumalaw nang paikot (mag-deform) kaugnay ng panloob nitong bahagi sa frequency ng pag-ikot ng rotor. Nagbubunga ito ng variable na puwersa na kumikilos sa sensor 11, na proporsyonal sa puwersa ng unbalance. Sa ilalim ng impluwensiya nito, ang isang electrical signal na proporsyonal sa laki ng unbalance ng rotor ay nalilikha sa output ng force sensor.

Ang mga signal mula sa mga force sensor, na naka-install sa lahat ng suporta, ay pinapadala sa measuring at computing system ng makina, kung saan ginagamit ang mga ito upang matukoy ang mga parameter ng mga corrective weight.

Figure 2.17.a. nagtatampok ng larawan ng isang highly specialized na Hard Bearing na makina na ginagamit para sa pagbabalanse ng mga "screw" shaft. Ang makinang ito ay ginawa para sa panloob na paggamit sa LLC "Ufatverdosplav".

Tulad ng makikita sa figure, ang spin-up mechanism ng makina ay may pinasimpleng konstruksyon, na binubuo ng mga sumusunod na pangunahing bahagi:

• Welded na frame 1, na nagsisilbing pundasyon;
• Two stationary supports 2, mahigpit na nakakabit sa frame;
• Electric motor 3, na nagpapatakbo ng balanced na shaft (screw) 5 sa pamamagitan ng belt drive 4.

Larawan 2.17.a. Hard Bearing Machine para sa Pagbabalanse ng mga Screw Shaft, Ginawa ng LLC "Ufatverdosplav"

Ang mga suporta 2 ng makina ay mga patayong nakakabit na bakal na plato na may T-shaped na mga puwang. Sa itaas ng bawat suporta, mayroong mga support roller na ginawa gamit ang mga rolling bearing, kung saan umiikot ang balanseng shaft 5.

Para masukat ang depormasyon ng mga suporta, na nagaganap sa ilalim ng epekto ng rotor imbalance, ginagamit ang mga force sensor 6 (tingnan ang Fig. 2.17.b), na nakakabit sa mga puwang ng mga suporta. Ang mga sensor na ito ay konektado sa device na "Balanset 1", na ginagamit sa makina na ito bilang isang sistema ng pagsukat at pagkalkula.

Sa kabila ng relatibong kasimplihan ng spin-up mechanism ng makina, nagbibigay ito ng sapat na mataas na kalidad na pagbabalanse ng mga tornilyo, na, tulad ng makikita sa Fig. 2.17.a., ay may kumplikadong helical na ibabaw.

Ayon sa LLC "Ufatverdosplav," ang paunang unbalance ng tornilyo ay nabawasan ng halos 50 beses sa makina na ito sa panahon ng proseso ng pagbabalanse.

Larawan 2.17.b. Suporta ng Hard Bearing Machine para sa Pagbabalanse ng mga Screw Shaft na may Force Sensor

The achieved residual imbalance was 3552 g*mm (19.2 g at a radius of 185 mm) in the first plane of the screw, and 2220 g*mm (12.0 g at a radius of 185 mm) in the second plane. For a rotor weighing 500 kg and operating at a rotational frequency of 3500 RPM, this imbalance corresponds to class G6.3 according to ISO 21940-11 (formerly ISO 1940-1), which meets the requirements set forth in its technical documentation.

Isang orihinal na disenyo (tingnan ang Fig. 2.18), na kinabibilangan ng paggamit ng iisang base para sa sabay-sabay na pag-install ng mga suporta para sa dalawang Hard Bearing balancing machine ng iba't ibang sukat, ay iminungkahi ni S.V. Morozov. Ang mga halatang kalamangan ng teknikal na solusyong ito, na nagpapahintulot sa pagbabawas ng mga gastos sa produksyon ng tagagawa, ay kinabibilangan ng:

• Saving production space;
• Paggamit ng isang electric motor na may variable frequency drive para sa pagpapatakbo ng dalawang magkaibang makina;
• Paggamit ng isang sistema ng pagsukat para sa pagpapatakbo ng dalawang magkaibang makina.

Figure 2.18. Hard Bearing Balancing Machine ("Tandem"), Manufactured by S.V. Morozov

3. Mga Kinakailangan para sa Konstruksyon ng mga Pangunahing Unit at Mekanismo ng mga Balancing Machine

3.1. Bearings

3.1.1. Mga Teoretikal na Pundasyon ng Disenyo ng Bearing

Sa nakaraang seksyon, ang mga pangunahing disenyo ng pagpapatupad ng Soft Bearing at Hard Bearing na mga suporta para sa mga balancing machine ay tinalakay nang detalyado. Ang isang mahalagang parameter na dapat isaalang-alang ng mga designer sa pagdidisenyo at pagmamanupaktura ng mga suportang ito ay ang kanilang mga natural frequency ng oscillasyon. Mahalaga ito dahil ang pagsukat hindi lamang ng amplitude ng vibration (cyclic deformation) ng mga suporta kundi pati na rin ang phase ng vibration ay kinakailangan para sa pagkalkula ng mga parameter ng mga corrective weight ng sistema ng pagsukat at pagkalkula ng makina.

Kung ang natural frequency ng isang suporta ay naaayon sa rotational frequency ng balanseng rotor (support resonance), ang tumpak na pagsukat ng amplitude at phase ng vibration ay halos imposible. Malinaw na ipinakita ito sa mga graph na nagpapakita ng mga pagbabago sa amplitude at phase ng mga oscillasyon ng suporta bilang function ng rotational frequency ng balanseng rotor (tingnan ang Fig. 3.1).

Mula sa mga graph na ito, makikita na habang ang rotational frequency ng balanced rotor ay lumalapit sa natural frequency ng mga oscillation ng suporta (ibig sabihin, kapag ang ratio na fp/fo ay malapit sa 1), nagkakaroon ng malaking pagtaas ng amplitude na kaugnay ng resonance oscillations ng suporta (tingnan ang Fig. 3.1.a). Kasabay nito, ipinapakita ng graph 3.1.b na sa resonance zone, nagkakaroon ng mabilis na pagbabago sa phase angle na ∆F°, na maaaring umabot sa hanggang 180°.

Sa madaling salita, kapag nagba-balance ng anumang mekanismo sa resonance zone, kahit maliliit na pagbabago sa rotational frequency nito ay maaaring humantong sa malaking instability sa mga resulta ng pagsukat ng amplitude at phase ng vibration nito, na nagdudulot ng mga error sa pagkalkula ng mga parameter ng mga corrective weight at negatibong nakakaapekto sa kalidad ng balancing.

Kumpirmasyon ng mga graph sa itaas ang mga naunang rekomendasyon na para sa mga Hard Bearing machine, ang itaas na limitasyon ng mga operational frequency ng rotor ay dapat (hindi bababa sa) 2–3 beses na mas mababa kaysa sa natural frequency ng suporta, fo. Para sa mga Soft Bearing machine, ang ibabang limitasyon ng mga pinahintulutang operational frequency ng balanced rotor ay dapat (hindi bababa sa) 2–3 beses na mas mataas kaysa sa natural frequency ng suporta.

Figure 3.1. Mga graph na nagpapakita ng mga pagbabago sa relative amplitude at phase ng mga vibration ng suporta ng balancing machine bilang function ng mga pagbabago sa rotational frequency.

• Ад – Amplitude ng dynamic vibrations ng suporta;
• e = m*r / M – Specific unbalance ng balanced rotor;
• m – Unbalanced mass ng rotor;
• M – Mass ng rotor;
• r – Radius kung saan matatagpuan ang unbalanced mass sa rotor;
• fp – Rotational frequency ng rotor;
• fo – Natural frequency ng mga vibration ng suporta

Batay sa ipinakitang impormasyon, hindi inirerekomenda ang pagpapatakbo ng machine sa resonance area ng mga suporta nito (na naka-highlight sa pula sa Fig. 3.1). Ipinapakita rin ng mga graph sa Fig. 3.1 na para sa parehong unbalance ng rotor, ang aktwal na mga vibration ng mga suporta ng Soft Bearing machine ay makabuluhang mas mababa kaysa sa mga nagaganap sa mga suporta ng Hard Bearing machine.

Mula dito, sumusunod na ang mga sensor na ginagamit para sukatin ang mga vibration ng mga suporta sa mga Hard Bearing machine ay dapat magkaroon ng mas mataas na sensitivity kaysa sa mga nasa Soft Bearing machine. Ang konklusyong ito ay malinaw na sinusuportahan ng aktwal na kasanayan sa paggamit ng mga sensor, na nagpapakita na ang mga absolute vibration sensor (vibro-accelerometer at/o vibro-velocity sensor), na matagumpay na ginagamit sa mga Soft Bearing balancing machine, ay kadalasang hindi makamit ang kinakailangang kalidad ng balancing sa mga Hard Bearing machine.

Sa mga machine na ito, inirerekomenda ang paggamit ng mga relative vibration sensor, tulad ng mga force sensor o mga highly sensitive displacement sensor.

3.1.2. Pagtatantya ng mga Natural Frequency ng mga Suporta Gamit ang mga Paraan ng Pagkalkula

Maaaring magsagawa ang isang designer ng approximate (estimative) na pagkalkula ng natural frequency ng suporta na fo​ gamit ang formula 3.1, sa pamamagitan ng simpleng pagtrato rito bilang isang vibrational system na may isang degree of freedom, na (tingnan ang Fig. 2.19.a) kinakatawan ng isang mass M, na nag-o-oscillate sa isang spring na may stiffness K.

Ang masa M na ginagamit sa kalkulasyon para sa isang simetriko na inter-bearing na rotor ay maaaring matantya gamit ang formula 3.2.

kung saan ang Mo​ ay ang masa ng gumagalaw na bahagi ng suporta sa kg; ang Mr​ ay ang masa ng balanced na rotor sa kg; ang n ay ang bilang ng mga support ng makina na kasangkot sa balancing.

Ang stiffness K ng suporta ay kinakalkula gamit ang formula 3.3 batay sa mga resulta ng eksperimental na pag-aaral na kinabibilangan ng pagsukat ng deformation ΔL ng suporta kapag ito ay na-load ng isang static na puwersa P (tingnan ang Mga Fig. 3.2.a at 3.2.b).

kung saan ang ΔL ay ang deformation ng suporta sa metro; ang P ay ang static na puwersa sa Newtons.

Ang dami ng loading force P ay maaaring masukat gamit ang isang instrumentong pang-sukat ng puwersa (hal., isang dinamometro). Ang displacement ng suporta ΔL ay tinutukoy gamit ang isang aparato para sa pagsukat ng linear na displacement (hal., isang dial indicator).

3.1.3. Mga Eksperimental na Paraan para sa Pagtukoy ng Natural na Frequency ng mga Suporta

Dahil ang nabanggit na kalkulasyon ng natural na frequency ng mga suporta, na isinagawa gamit ang isang pinasimpleng pamamaraan, ay maaaring humantong sa malalaking pagkakamali, karamihan sa mga amateur na developer ay mas pinipiling matukoy ang mga parameter na ito sa pamamagitan ng mga eksperimental na pamamaraan. Para dito, ginagamit nila ang mga kakayahang ibinibigay ng mga modernong vibration measuring system ng mga balancing machine, kabilang ang mga instrumento ng serye ng "Balanset".

3.1.3.1. Pagtukoy ng Natural na Frequency ng mga Suporta sa pamamagitan ng Impact Excitation Method

Ang impact excitation method ay ang pinakasimple at pinaka-karaniwang paraan upang matukoy ang natural na frequency ng vibration ng isang suporta o anumang iba pang bahagi ng makina. Ito ay batay sa katotohanang kapag ang anumang bagay, tulad ng isang kampana (tingnan ang Fig. 3.3), ay na-impact-excite, ang tugon nito ay nagpapakita bilang isang unti-unting humihina na vibrational na tugon. Ang frequency ng vibrational signal ay tinutukoy ng mga istrukturang katangian ng bagay at tumutugma sa frequency ng natural nitong vibration. Para sa impact excitation ng mga vibration, maaaring gumamit ng anumang mabigat na kagamitan, tulad ng rubber mallet o karaniwang martilyo.

Figure 3.3. Diagram ng Impact Excitation na Ginagamit upang Matukoy ang Natural na Frequency ng isang Bagay

Ang masa ng martilyo ay dapat na humigit-kumulang 10% ng masa ng bagay na ine-excite. Upang makuha ang vibrational na tugon, dapat na i-install ang isang vibration sensor sa bagay na sinusuri, na ang measuring axis nito ay nakahanay sa direksyon ng impact excitation. Sa ilang mga kaso, maaaring gumamit ng mikropono mula sa isang noise measuring device bilang sensor upang mapagtanto ang vibrational na tugon ng bagay.

Ang mga vibration ng bagay ay kino-convert sa isang electrical signal ng sensor, na pagkatapos ay ipinapadala sa isang measuring instrument, tulad ng input ng isang spectrum analyzer. Inilalagay ng instrumentong ito ang time function at ang spectrum ng humihina na vibrational na proseso (tingnan ang Fig. 3.4), ang pagsusuri nito ay nagbibigay-daan sa pagtukoy ng frequency (mga frequency) ng natural na vibration ng bagay.

Figure 3.5. Interface ng Program na Nagpapakita ng mga Time Function Graph at Spectrum ng Humihina na Impact Vibration ng Sinuring Istruktura

Ang pagsusuri ng spectrum graph na ipinakita sa Figure 3.5 (tingnan ang ibabang bahagi ng work window) ay nagpapakita na ang pangunahing bahagi ng natural na vibrations ng sinuring istruktura, na tinutukoy sa pamamagitan ng abscissa axis ng graph, ay nangyayari sa frequency na 9.5 Hz. Ang pamamaraang ito ay maaaring irekomenda para sa pag-aaral ng natural na vibrations ng parehong Soft Bearing at Hard Bearing na mga support ng balancing machine.

3.1.3.2. Pagtukoy ng Natural na Frequencies ng mga Support sa Coasting Mode

Sa ilang mga kaso, ang natural na frequencies ng mga support ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng paulit-ulit na pagsukat ng amplitude at phase ng vibration "sa coast." Sa pagpapatupad ng pamamaraang ito, ang rotor na naka-install sa sinuring makina ay unang pinapabilis sa pinakamataas na bilis ng pag-ikot, pagkatapos nito ay idiskonekta ang drive nito, at ang frequency ng disturbing force na nauugnay sa unbalance ng rotor ay unti-unting bumababa mula sa pinakamataas hanggang sa punto ng paghinto.

Sa kasong ito, ang natural na frequencies ng mga support ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng dalawang katangian:

• Sa pamamagitan ng lokal na paglukso ng vibration amplitude na sinusundan sa mga resonance area;
• Sa pamamagitan ng mabilis na pagbabago (hanggang 180°) ng vibration phase na sinusundan sa zona ng amplitude jump.

Sa mga device ng serye ng "Balanset", ang mode na "Vibrometer" ("Balanset 1") o ang mode na "Balancing. Monitoring" ("Balanset 2C" at "Balanset 4") ay maaaring gamitin upang matukoy ang natural na frequencies ng mga bagay "sa coast," na nagbibigay-daan sa paulit-ulit na pagsukat ng amplitude at phase ng vibration sa rotational frequency ng rotor.

Bukod dito, ang software ng "Balanset 1" ay karagdagang naglalaman ng espesyalisadong mode na "Graphs. Coasting", na nagbibigay-daan sa pagpupunan ng mga graph ng pagbabago sa amplitude at phase ng vibration ng support sa coast bilang function ng pagbabago ng rotational frequency, na lubos na nagpapadali sa proseso ng pag-diagnose ng mga resonance.

Dapat pansinin na, sa malinaw na mga dahilan (tingnan ang seksyon 3.1.1), ang pamamaraan ng pagtukoy ng natural na frequencies ng mga support sa coast ay maaari lamang gamitin sa kaso ng pag-aaral ng Soft Bearing balancing machines, kung saan ang mga gumaganang frequency ng pag-ikot ng rotor ay lubos na nalampasan ang natural na frequencies ng mga support sa transverse na direksyon.

Sa kaso ng Hard Bearing machines, kung saan ang mga gumaganang frequency ng pag-ikot ng rotor na nagpapasigla ng vibrations ng mga support sa coast ay lubos na mas mababa kaysa sa natural na frequencies ng mga support, ang paggamit ng pamamaraang ito ay halos imposible.

3.1.4. Mga Praktikal na Rekomendasyon para sa Pagdidisenyo at Pagmamanupaktura ng mga Support para sa Balancing Machines

3.1.2. Pagkalkula ng Natural na Frequencies ng mga Support sa pamamagitan ng Computational Methods

Ang mga kalkulasyon ng natural na frequencies ng mga support gamit ang calculation scheme na tinalakay sa itaas ay maaaring isagawa sa dalawang direksyon:

• Sa transverse na direksyon ng mga support, na naaayon sa direksyon ng pagsukat ng kanilang mga vibrations na dulot ng mga puwersa ng unbalance ng rotor;
• Sa axial na direksyon, na naaayon sa axis ng pag-ikot ng balanced na rotor na naka-mount sa mga support ng makina.

Ang pagkalkula ng mga natural na frequency ng mga suporta sa patayong direksyon ay nangangailangan ng paggamit ng mas kumplikadong pamamaraan ng kalkulasyon, na (bukod sa mga parameter ng suporta at ng balanseng rotor mismo) ay dapat na isaalang-alang ang mga parameter ng frame at ang mga detalye ng pag-install ng makina sa pundasyon. Ang pamamaraang ito ay hindi tinatalakay sa publikasyong ito. Ang pagsusuri ng formula 3.1 ay nagbibigay-daan sa ilang simpleng rekomendasyon na dapat isaalang-alang ng mga taga-disenyo ng makina sa kanilang mga praktikal na gawain. Sa partikular, ang natural na frequency ng isang suporta ay maaaring baguhin sa pamamagitan ng pagbabago ng stiffness nito at/o masa. Ang pagdaragdag ng stiffness ay nagpapataas ng natural na frequency ng suporta, habang ang pagdaragdag ng masa ay nagpapababa nito. Ang mga pagbabagong ito ay may hindi-linear na relasyon na square-inverse. Halimbawa, ang pag-doble ng stiffness ng suporta ay nagpapataas lamang ng natural na frequency nito ng isang factor na 1.4. Gayundin, ang pag-doble ng masa ng gumagalaw na bahagi ng suporta ay nagpapababa lamang ng natural na frequency nito ng isang factor na 1.4.

3.1.4.1. Mga Makina na may Malambot na Bearing at Flat Plate Springs

Ilang mga variant ng disenyo ng mga suporta ng balansing machine na gawa sa flat springs ang tinalakay sa itaas sa seksyon 2.1 at inilalarawan sa Figures 2.7 - 2.9. Ayon sa aming impormasyon, ang mga naturang disenyo ay pinaka-karaniwang ginagamit sa mga makina na nilalayon para sa pag-balance ng mga drive shaft.

Bilang halimbawa, tingnan natin ang mga parameter ng spring na ginamit ng isa sa mga kliyente (LLC "Rost-Service", St. Petersburg) sa pagmamanupaktura ng kanilang sariling mga suporta ng makina. Ang makinang ito ay nilalayon para sa pag-balance ng 2, 3, at 4-suportang drive shaft, na may masa na hindi lalampas sa 200 kg. Ang mga geometric na sukat ng mga spring (taas * lapad * kapal) na ginamit sa mga suporta ng mga leading at driven spindle ng makina, na pinili ng kliyente, ay ayon sa pagkakasunod-sunod na 300*200*3 mm.

Ang natural na frequency ng walang-load na suporta, na natukoy nang eksperimental sa pamamagitan ng paraan ng impact excitation gamit ang karaniwang sistema ng pagsukat ng makina na "Balanset 4", ay natuklasang 11 - 12 Hz. Sa ganoong natural na frequency ng vibration ng mga suporta, ang inirerekomendang bilis ng pag-ikot ng balanced na rotor sa panahon ng balansing ay hindi dapat mas mababa sa 22-24 Hz (1320 – 1440 RPM).

Ang mga geometric na sukat ng mga flat spring na ginamit ng parehong tagagawa sa mga intermediate na suporta ay ayon sa pagkakasunod-sunod na 200*200*3 mm. Bukod dito, tulad ng ipinakita ng mga pag-aaral, ang mga natural na frequency ng mga suportang ito ay mas mataas, na umabot sa 13-14 Hz.

Batay sa mga resulta ng pagsubok, ang mga tagagawa ng makina ay pinayuhan na i-align (pantay-pantayin) ang mga natural na frequency ng mga spindle at intermediate na suporta. Dapat nitong mapadali ang pagpili ng hanay ng mga operational na bilis ng pag-ikot ng mga drive shaft sa panahon ng balansing at maiwasan ang mga potensyal na kawalan-tatag ng mga pagbabasa ng sistema ng pagsukat dahil sa pagpasok ng mga suporta sa lugar ng resonant vibration.

Ang mga pamamaraan para sa pag-aayos ng natural na frequencies ng vibration ng mga suporta sa flat springs ay malinaw. Ang pag-aayos na ito ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagbabago ng mga geometric na dimensyon o hugis ng mga flat springs, na nagagawa, halimbawa, sa pamamagitan ng paggilit ng mga longitudinal o transverse na slots na nagpapababa ng kanilang stiffness.

Tulad ng nabanggit na, ang pag-verify ng mga resulta ng naturang pag-aayos ay maaaring isagawa sa pamamagitan ng pagtukoy ng natural na frequencies ng vibration ng mga suporta gamit ang mga pamamaraang inilarawan sa mga seksyon 3.1.3.1 at 3.1.3.2.

Figure 3.6 nagpapakita ng klasikong bersyon ng disenyo ng suporta sa flat springs, na ginamit sa isa sa kanyang mga makina ni A. Sinitsyn. Tulad ng makikita sa figure, kasama sa suporta ang mga sumusunod na bahagi:

• Upper plate 1;
• Dalawang flat springs 2 at 3;
• Lower plate 4;
• Stop bracket 5.

Figure 3.6. Variant ng Disenyo ng Suporta sa Flat Springs

Ang upper plate 1 ng suporta ay maaaring gamitin para i-mount ang spindle o isang intermediate na bearing. Depende sa layunin ng suporta, ang lower plate 4 ay maaaring nakakabit nang matibay sa mga guide ng makina o nakalagay sa mga movable slides, na nagbibigay-daan sa suporta na gumalaw sa kahabaan ng mga guide. Ang bracket 5 ay ginagamit para mag-install ng locking mechanism para sa suporta, na nagbibigay-daan sa ligtas na pag-ayos nito sa panahon ng acceleration at deceleration ng balanced na rotor.

Ang mga flat springs para sa mga suporta ng Soft Bearing na makina ay dapat gawing mula sa leaf-spring o mataas na kalidad na alloyed steel. Hindi ipinapayo ang paggamit ng ordinaryong structural steels na may mababang yield strength, dahil maaari silang magkaroon ng residual deformation sa ilalim ng static at dynamic na mga load sa panahon ng operasyon, na humahantong sa pagbaba ng geometric accuracy ng makina at maging sa pagkawala ng katatagan ng suporta.

Para sa mga makina na may balanced na mass ng rotor na hindi hihigit sa 300 - 500 kg, ang kapal ng suporta ay maaaring dagdagan hanggang 30 – 40 mm, at para sa mga makina na idinisenyo para sa pag-balance ng mga rotor na may maximum na mass mula 1000 hanggang 3000 kg, ang kapal ng suporta ay maaaring umabot sa 50 – 60 mm o higit pa. Tulad ng ipinapakita ng pagsusuri ng mga dynamic na katangian ng mga suportang nabanggit sa itaas, ang kanilang natural na frequencies ng vibration, na sinusukat sa transverse plane (ang plane ng pagsukat ng relative na deformations ng "flexible" at "rigid" na mga bahagi), ay karaniwang lumagpas sa 100 Hz o higit pa. Ang natural na frequencies ng vibration ng mga Hard Bearing support stands sa frontal plane, na sinusukat sa direksyon na naaayon sa axis ng pag-ikot ng balanced na rotor, ay karaniwang mas mababa nang malaki. At ang mga frequency na ito ang dapat pangunahing isaalang-alang kapag tinutukoy ang itaas na limitasyon ng operating frequency range para sa mga umiikot na rotor na bina-balance sa makina. Tulad ng nabanggit sa itaas, ang pagtukoy ng mga frequency na ito ay maaaring gawin sa pamamagitan ng impact excitation method na inilarawan sa seksyon 3.1.

Figure 3.7. Makina para sa Pag-balance ng mga Rotor ng Electric Motor, Nakaanib, Binuo ni A. Mokhov.

Figure 3.8. Makina para sa Pag-balance ng mga Rotor ng Turbopump, Binuo ni G. Glazov (Bishkek)

3.1.4.2. Mga Suporta ng Soft Bearing na Makina na may Suspension sa Strip Springs

Sa pagdidisenyo ng mga strip spring na ginagamit para sa mga suportang suspensiyon, dapat bigyang-pansin ang pagpili ng kapal at lapad ng spring strip, na sa isang banda ay dapat na makayanan ang static at dynamic na karga ng rotor sa suporta, at sa kabilang banda, ay dapat maiwasan ang posibilidad ng torsional vibrations ng suportang suspensiyon, na nagpapakita bilang axial runout.

Ang mga halimbawa ng istrukturang implementasyon ng mga balancing machine na gumagamit ng strip spring suspensions ay ipinapakita sa Mga Larawan 2.1 - 2.5 (tingnan ang seksyon 2.1), pati na rin sa Mga Larawan 3.7 at 3.8 ng seksyong ito.

3.1.4.4. Mga Hard Bearing na Suporta para sa Mga Makina

Tulad ng ipinapakita ng aming malawak na karanasan sa mga kliyente, ang isang malaking bahagi ng mga tagagawa ng sariling gawang balancer ay kamakailan ay nagsimulang magustuhan ang mga hard bearing machine na may matibay na suporta. Sa seksyon 2.2, Mga Larawan 2.16 – 2.18, makikita ang mga larawan ng iba't ibang istrukturang disenyo ng mga makina na gumagamit ng ganitong mga suporta. Ang karaniwang sketch ng isang matibay na suporta, na binuo ng isa sa aming mga kliyente para sa kanilang pagtatayo ng makina, ay ipinakita sa Larawan 3.10. Ang suportang ito ay binubuo ng isang patag na plato ng bakal na may P-hugis na uka, na karaniwang naghahati sa suporta sa "matibay" at "nababaluktot" na mga bahagi. Sa ilalim ng impluwensiya ng puwersa ng imbalance, ang "nababaluktot" na bahagi ng suporta ay maaaring mag-deform kaugnay ng "matibay" na bahagi nito. Ang magnitude ng deformasyong ito, na tinutukoy ng kapal ng suporta, lalim ng mga uka, at lapad ng tulay na nag-uugnay sa "nababaluktot" at "matibay" na mga bahagi ng suporta, ay maaaring masukat gamit ang angkop na mga sensor ng measuring system ng makina. Dahil sa kawalan ng paraan para sa pagkalkula ng transverse stiffness ng ganitong mga suporta, na isinasaalang-alang ang lalim h ng P-hugis na uka, lapad t ng tulay, pati na rin ang kapal ng suporta r (tingnan ang Larawan 3.10), ang mga parameter ng disenyo na ito ay karaniwang tinutukoy ng mga developer sa pamamagitan ng eksperimento.

Para sa mga makina na ang masa ng balanced rotor ay hindi hihigit sa 300 - 500 kg, ang kapal ng suporta ay maaaring dagdagan sa 30 – 40 mm, at para sa mga makina na idinisenyo para sa pag-balance ng mga rotor na ang pinakamataas na masa ay mula 1000 hanggang 3000 kg, ang kapal ng suporta ay maaaring umabot sa 50 – 60 mm o higit pa. Tulad ng ipinapakita ng pagsusuri ng mga dynamic na katangian ng mga nabanggit na suporta, ang kanilang natural vibration frequencies, na sinusukat sa transverse plane (ang plane ng pagsukat ng kamag-anak na depormasyon ng "nababaluktot" at "matibay" na mga bahagi), ay karaniwang lumalagpas sa 100 Hz o higit pa. Ang natural vibration frequencies ng mga Hard Bearing support stand sa frontal plane, na sinusukat sa direksyong tumutugma sa axis ng pag-ikot ng balanced rotor, ay karaniwang mas mababa nang malaki. At ito ang mga dalas na dapat unahing isaalang-alang sa pagtukoy ng itaas na hangganan ng operating frequency range para sa mga umiikot na rotor na ino-balance sa makina.

Larawan 3.26. Halimbawa ng Paggamit ng Lumang Lathe Bed para sa Pagmamanupaktura ng Hard Bearing Machine para sa Pag-balance ng mga Auger.

Larawan 3.27. Halimbawa ng Paggamit ng Ginamit na Lathe Bed para sa Paggawa ng Soft Bearing Machine para sa Pag-balance ng mga Shaft.

Larawan 3.28. Halimbawa ng Pagtatayo ng Assembled Bed mula sa mga Channel

Larawan 3.29. Halimbawa ng Pagtatayo ng Welded Bed mula sa mga Channel

Larawan 3.30. Halimbawa ng Paggawa ng Welded Bed mula sa mga Channel

Larawan 3.31. Halimbawa ng Bed ng Balancing Machine na Gawa sa Polymer Concrete

Karaniwan, sa paggawa ng mga ganitong bed, ang kanilang tuktok na bahagi ay pinapalakas ng mga steel insert na ginagamit bilang mga gabay kung saan nakatayo ang mga support stand ng balancing machine. Kamakailan, ang mga bed na gawa sa polymer concrete na may vibration-damping coating ay naging laganap na ginagamit. Ang teknolohiyang ito para sa paggawa ng mga bed ay malinaw na inilarawan sa online at madaling maipatupad ng mga DIY na manufacturer. Dahil sa medyo simpleng proseso at mababang gastos sa produksyon, ang mga bed na ito ay may ilang pangunahing kalamangan kumpara sa kanilang mga katumbas na metal:

• Mas mataas na damping coefficient para sa mga oscillation ng vibration;
• Mas mababang thermal conductivity, na tinitiyak ang minimal na thermal deformation ng bed;
• Mas mataas na paglaban sa kaagnisan;
• Walang panloob na stress.

3.1.4.3. Soft Bearing Machine Supports Made Using Cylindrical Springs

Isang halimbawa ng Soft Bearing balancing machine, kung saan ginagamit ang mga cylindrical compression spring sa disenyo ng mga support, ay ipinapakita sa Larawan 3.9. Ang pangunahing disbentahe ng solusyong ito sa disenyo ay may kaugnayan sa iba't ibang antas ng deformation ng spring sa mga front at rear support, na nangyayari kung hindi pantay ang mga load sa mga support sa panahon ng pag-balance ng mga asymmetrical rotor. Ito ay natural na humahantong sa misalignment ng mga support at pag-skew ng rotor axis sa vertical plane. Isa sa mga negatibong kahihinatnan ng depektong ito ay ang paglitaw ng mga puwersa na nagiging sanhi ng axial na paglipat ng rotor sa panahon ng pag-ikot.

Fig. 3.9. Variant ng Konstruksyon ng Soft Bearing Support para sa mga Balancing Machine na Gumagamit ng Cylindrical Spring.

3.1.4.4. Mga Hard Bearing na Suporta para sa Mga Makina

Tulad ng ipinapakita ng aming malawak na karanasan sa mga kliyente, ang isang malaking bahagi ng mga tagagawa ng sariling gawang balancer ay kamakailan ay nagsimulang magustuhan ang mga hard bearing machine na may matibay na suporta. Sa seksyon 2.2, Mga Larawan 2.16 – 2.18, makikita ang mga larawan ng iba't ibang istrukturang disenyo ng mga makina na gumagamit ng ganitong mga suporta. Ang karaniwang sketch ng isang matibay na suporta, na binuo ng isa sa aming mga kliyente para sa kanilang pagtatayo ng makina, ay ipinakita sa Larawan 3.10. Ang suportang ito ay binubuo ng isang patag na plato ng bakal na may P-hugis na uka, na karaniwang naghahati sa suporta sa "matibay" at "nababaluktot" na mga bahagi. Sa ilalim ng impluwensiya ng puwersa ng imbalance, ang "nababaluktot" na bahagi ng suporta ay maaaring mag-deform kaugnay ng "matibay" na bahagi nito. Ang magnitude ng deformasyong ito, na tinutukoy ng kapal ng suporta, lalim ng mga uka, at lapad ng tulay na nag-uugnay sa "nababaluktot" at "matibay" na mga bahagi ng suporta, ay maaaring masukat gamit ang angkop na mga sensor ng measuring system ng makina. Dahil sa kawalan ng paraan para sa pagkalkula ng transverse stiffness ng ganitong mga suporta, na isinasaalang-alang ang lalim h ng P-hugis na uka, lapad t ng tulay, pati na rin ang kapal ng suporta r (tingnan ang Larawan 3.10), ang mga parameter ng disenyo na ito ay karaniwang tinutukoy ng mga developer sa pamamagitan ng eksperimento.

Fig. 3.10. Sketch ng Hard Bearing Support para sa Balancing Machine

Ang mga larawan na nagpapakita ng iba't ibang implementasyon ng mga ganitong support, na ginawa para sa sariling mga machine ng aming mga kliyente, ay ipinakita sa mga Larawan 3.11 at 3.12. Sa pag-bubuod ng datos na nakuha mula sa ilan sa aming mga kliyenteng manufacturer ng machine, maaaring bumalangkas ng mga kinakailangan para sa kapal ng mga support na itinakda para sa mga machine ng iba't ibang sukat at kapasidad ng load. Halimbawa, para sa mga machine na nilalayon na i-balance ang mga rotor na may timbang na 0.1 hanggang 50-100 kg, ang kapal ng support ay maaaring 20 mm.

Fig. 3.11. Mga Hard Bearing Support para sa Balancing Machine, Ginawa ni A. Sinitsyn

Fig. 3.12. Hard Bearing Support para sa Balancing Machine, Ginawa ni D. Krasilnikov

Para sa mga makina na may balanced na mass ng rotor na hindi hihigit sa 300 - 500 kg, ang kapal ng suporta ay maaaring dagdagan hanggang 30 – 40 mm, at para sa mga makina na idinisenyo para sa pag-balance ng mga rotor na may maximum na mass mula 1000 hanggang 3000 kg, ang kapal ng suporta ay maaaring umabot sa 50 – 60 mm o higit pa. Tulad ng ipinapakita ng pagsusuri ng mga dynamic na katangian ng mga suportang nabanggit sa itaas, ang kanilang natural na frequencies ng vibration, na sinusukat sa transverse plane (ang plane ng pagsukat ng relative na deformations ng "flexible" at "rigid" na mga bahagi), ay karaniwang lumagpas sa 100 Hz o higit pa. Ang natural na frequencies ng vibration ng mga Hard Bearing support stands sa frontal plane, na sinusukat sa direksyon na naaayon sa axis ng pag-ikot ng balanced na rotor, ay karaniwang mas mababa nang malaki. At ang mga frequency na ito ang dapat pangunahing isaalang-alang kapag tinutukoy ang itaas na limitasyon ng operating frequency range para sa mga umiikot na rotor na bina-balance sa makina. Tulad ng nabanggit sa itaas, ang pagtukoy ng mga frequency na ito ay maaaring gawin sa pamamagitan ng impact excitation method na inilarawan sa seksyon 3.1.

3.2. Mga Supporting Assembly ng Balancing Machine

3.2.1. Mga Pangunahing Uri ng Supporting Assembly

Sa paggawa ng parehong Hard Bearing at Soft Bearing na balancing machine, ang mga sumusunod na kilalang uri ng supporting assembly, na ginagamit para sa pag-install at pag-ikot ng mga balanced rotor sa mga support, ay maaaring irekomenda, kabilang ang:

• Prismatic supporting assemblies;
• Mga supporting assembly na may mga rotating roller;
• Spindle supporting assemblies.

3.2.1.1. Prismatic Supporting Assemblies

Ang mga assembly na ito, na may iba't ibang opsyon sa disenyo, ay karaniwang naka-install sa mga suporta ng maliliit at katamtamang laking makina, kung saan maaaring i-balance ang mga rotor na ang masa ay hindi hihigit sa 50–100 kg. Ang isang halimbawa ng pinakasimpleng bersyon ng prismatic supporting assembly ay ipinakita sa Figure 3.13. Ang supporting assembly na ito ay gawa sa bakal at ginagamit sa isang turbine balancing machine. Ilang mga tagagawa ng maliliit at katamtamang laking balancing machine, sa paggawa ng mga prismatic supporting assembly, ay mas pinipiling gumamit ng mga di-metalikong materyales (dielektrika), tulad ng textolite, fluoroplastic, caprolon, atbp.

3.13. Bersyon ng Pagpapatupad ng Prismatic Supporting Assembly, na Ginagamit sa isang Balancing Machine para sa mga Automobile Turbine

Ang mga katulad na supporting assembly (tingnan ang Figure 3.8 sa itaas) ay isinagawa, halimbawa, ni G. Glazov sa kanyang makina, na nilayon din para sa pag-balance ng mga automobile turbine. Ang orihinal na teknikal na solusyon ng prismatic supporting assembly, na gawa sa fluoroplastic (tingnan ang Figure 3.14), ay iminungkahi ng LLC "Technobalance".

Fig. 3.14. Prismatic Support Assembly by LLC "Technobalance"

Ang partikular na supporting assembly na ito ay nabuo gamit ang dalawang cylindrical sleeve 1 at 2, na naka-install sa isang anggulo sa isa't isa at nakaayos sa mga supporting axle. Ang nakabalanse na rotor ay nakipag-ugnayan sa mga ibabaw ng mga sleeve sa kahabaan ng mga generating line ng mga silindro, na nagpapaliit ng contact area sa pagitan ng shaft ng rotor at ng suporta, at kaya ay nagbabawas ng friction force sa suporta. Kung kinakailangan, sa kaso ng pagkasira o pinsala sa ibabaw ng suporta sa lugar ng pakikipag-ugnayan nito sa shaft ng rotor, ang posibilidad ng wear compensation ay ibinibigay sa pamamagitan ng pag-ikot ng sleeve sa paligid ng sarili nitong axis sa ilang anggulo. Dapat tandaan na kapag gumagamit ng mga supporting assembly na gawa sa di-metalikong materyales, kinakailangang ibigay ang istrukturang posibilidad ng pag-ground ng nakabalanse na rotor sa katawan ng makina, na tinatanggal ang panganib ng paglabas ng makapangyarihang static electricity charges sa panahon ng operasyon. Ito, una, ay tumutulong na bawasan ang electrical interference at mga abala na maaaring makaapekto sa pagganap ng measuring system ng makina, at pangalawa, tinatanggal ang panganib na maapektuhan ang mga tauhan ng aksyon ng static electricity.

3.2.1.2. Roller Supporting Assemblies

Ang mga assembly na ito ay karaniwang ini-install sa mga suporta ng mga makina na idinisenyo para sa pag-balance ng mga rotor na may masa na higit sa 50 kilogramo at pataas. Ang kanilang paggamit ay makabuluhang nagpapababa ng mga puwersa ng friction sa mga suporta kumpara sa mga prismatic na suporta, na nagpapadali sa pag-ikot ng balanced na rotor. Bilang halimbawa, ipinapakita sa Figure 3.15 ang isang disenyo ng isang roller supporting assembly kung saan ginagamit ang mga roller para sa pagpoposisyon ng produkto. Sa disenyo na ito, ang mga karaniwang rolling bearing ay ginagamit bilang mga roller 1 at 2, ang mga panlabas na singsing nito ay umiikot sa mga nakatigil na axis na nakaayos sa katawan ng suporta ng makina 3. Isinasalarawan ng Figure 3.16 ang isang sketch ng mas kumplikadong disenyo ng isang roller supporting assembly na isinagawa sa kanilang proyekto ng isa sa mga DIY na tagagawa ng mga balancing machine. Tulad ng makikita sa drawing, upang mapataas ang load capacity ng roller (at sa gayon ang buong supporting assembly), isang pares ng rolling bearing 1 at 2 ang ini-install sa katawan ng roller 3. Ang praktikal na pagpapatupad ng disenyo na ito, sa kabila ng lahat ng mga halatang benepisyo nito, ay tila medyo kumplikadong gawain, na nauugnay sa pangangailangang gumawa ng sariling katawan ng roller 3, kung saan napakataas na mga kinakailangan para sa geometric na katumpakan at mekanikal na katangian ng materyal ang itinatakda.

Fig. 3.15. Halimbawa ng Disenyo ng Roller Supporting Assembly

Fig. 3.16. Halimbawa ng Disenyo ng Roller Supporting Assembly na may Dalawang Rolling Bearing

Ipinapakita ng Figure 3.17 ang isang disenyo ng isang self-aligning roller supporting assembly na binuo ng mga espesyalista ng LLC "Technobalance". Sa disenyo na ito, ang self-aligning na kakayahan ng mga roller ay naaabot sa pamamagitan ng pagbibigay sa kanila ng dalawang karagdagang degrees of freedom, na nagpapahintulot sa mga roller na gumawa ng maliliit na angular na galaw sa paligid ng X at Y axis. Ang mga ganitong supporting assembly, na tinitiyak ang mataas na katumpakan sa pag-install ng mga balanced na rotor, ay karaniwang inirerekomenda para gamitin sa mga suporta ng mabibigat na balancing machine.

Fig. 3.17. Halimbawa ng Disenyo ng Self-Aligning Roller Supporting Assembly

Tulad ng nabanggit kanina, ang mga roller support assembly ay karaniwang may medyo mataas na mga kinakailangan para sa katumpakan ng pagmamanupaktura at rigidity. Sa partikular, ang mga toleransya na itinakda para sa radial runout ng mga roller ay hindi dapat lumagpas sa 3–5 micron.

Sa pagsasanay, hindi ito palaging naaabot kahit ng mga kilalang tagagawa. Halimbawa, sa pagsubok ng may-akda sa radial runout ng isang set ng mga bagong roller support assembly, na binili bilang mga ekstrang bahagi para sa balancing machine model H8V, brand "K. Shenk", ang radial runout ng kanilang mga roller ay umabot sa 10–11 micron.

3.2.1.3. Spindle Supporting Assemblies

Kapag nino-balance ang mga rotor na may flange mounting (halimbawa, mga cardan shaft) sa mga balancing machine, ginagamit ang mga spindle bilang mga supporting assembly para sa pagpoposisyon, pag-mount, at pag-ikot ng mga balanced na produkto.

Ang mga spindle ay isa sa mga pinaka-kumplikado at kritikal na bahagi ng mga balancing machine, na malaking bahagi ang responsable sa pagkamit ng kinakailangang kalidad ng balancing.

Ang teorya at praktika ng pagdidisenyo at pagmamanupaktura ng mga spindle ay medyo maunlad na at makikita sa malawak na hanay ng mga publikasyon, kabilang ang monograpiya na "Details and Mechanisms of Metal-Cutting Machine Tools" [1], na in-edit ni Dr. Eng. D.N. Reshetov, na namumukod-tangi bilang pinaka-kapaki-pakinabang at pinaka-naa-access para sa mga developer.

Sa mga pangunahing kinakailangan na dapat isaalang-alang sa pagdidisenyo at pagmamanupaktura ng mga spindle ng makina ng pagbabalanse, ang mga sumusunod ay dapat unahin:

a) Pagbibigay ng mataas na rigidity ng estruktura ng spindle assembly na sapat upang maiwasan ang hindi katanggap-tanggap na mga depormasyon na maaaring mangyari sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng unbalance ng balanseng rotor;

b) Pagtitiyak ng katatagan ng posisyon ng axis ng pag-ikot ng spindle, na nailalarawan sa pamamagitan ng mga pinahintulutang halaga ng radial, axial, at axial runout ng spindle;

c) Pagtitiyak ng tamang resistensya sa pagkasaid ng mga journal ng spindle, gayundin ng mga seating at supporting surface nito na ginagamit para sa pag-mount ng mga balanseng produkto.

Ang praktikal na pagpapatupad ng mga kinakailangang ito ay detalyado sa Seksyon VI na "Spindles and Their Supports" ng gawa [1].

Sa partikular, may mga pamamaraan para sa pag-verify ng rigidity at katumpakan ng pag-ikot ng mga spindle, mga rekomendasyon para sa pagpili ng mga bearing, pagpili ng materyales ng spindle at mga pamamaraan ng hardening nito, gayundin ng marami pang iba na kapaki-pakinabang na impormasyon tungkol sa paksang ito.

Binabanggit ng gawa [1] na sa pagdidisenyo ng mga spindle para sa karamihan ng mga uri ng metal-cutting machine tool, pangunahing ginagamit ang two-bearing scheme.

Ang isang halimbawa ng variant ng disenyo ng gayong two-bearing scheme na ginagamit sa mga spindle ng milling machine (ang mga detalye ay makikita sa gawa [1]) ay ipinapakita sa Fig. 3.18.

Ang scheme na ito ay angkop para sa pagmamanupaktura ng mga spindle ng makina ng pagbabalanse, ang mga halimbawa ng mga variant ng disenyo nito ay ipinapakita sa ibaba sa Figures 3.19–3.22.

Fig. 3.18. Sketch ng isang Two-Bearing Milling Machine Spindle

Ipinapakita ng Figure 3.19 ang isa sa mga variant ng disenyo ng leading spindle assembly ng isang makina ng pagbabalanse, na umiikot sa dalawang radial-thrust bearing, bawat isa ay may sariling independyenteng housing 1 at 2. Ang isang flange 4, na inilaan para sa flange mounting ng cardan shaft, at isang pulley 5, na ginagamit upang maipadala ang pag-ikot sa spindle mula sa electric motor gamit ang V-belt drive, ay naka-mount sa spindle shaft 3.

Figure 3.19. Halimbawa ng Disenyo ng Spindle sa Dalawang Independyenteng Bearing Support

Mga Figure 3.20 at 3.21 nagpapakita ng dalawang malapit na magkaugnay na disenyo ng mga leading spindle assembly. Sa parehong kaso, ang mga bearing ng spindle ay naka-install sa isang karaniwang housing 1, na may through axial hole na kinakailangan para sa pag-install ng spindle shaft. Sa pasukan at labasan ng butas na ito, ang housing ay may mga espesyal na bore (hindi ipinapakita sa mga figure), na idinisenyo upang matulugan ang mga radial thrust bearing (roller o ball) at mga espesyal na flange cover 5, na ginagamit upang ma-secure ang mga panlabas na singsing ng mga bearing.

Figure 3.20. Halimbawa 1 ng isang Leading Spindle Design sa Dalawang Bearing Support na Naka-install sa isang Karaniwang Housing

Figure 3.21. Halimbawa 2 ng isang Leading Spindle Design sa Dalawang Bearing Support na Naka-install sa isang Karaniwang Housing

Tulad ng sa nakaraang bersyon (tingnan ang Fig. 3.19), may naka-install na faceplate 2 sa spindle shaft, na inilaan para sa flange mounting ng drive shaft, at isang pulley 3, na ginagamit upang maiparating ang pag-ikot sa spindle mula sa electric motor sa pamamagitan ng belt drive. Nakakabit din sa spindle shaft ang isang limb 4, na ginagamit upang matukoy ang angular na posisyon ng spindle, na ginagamit kapag nag-iinstall ng mga test at corrective na timbang sa rotor sa panahon ng balancing.

Pigura 3.22. Halimbawa ng Disenyo ng isang Driven (Rear) Spindle

Figure 3.22 nagpapakita ng variant ng disenyo ng driven (rear) spindle assembly ng isang makina, na naiiba sa leading spindle lamang dahil sa kawalan ng drive pulley at limb, dahil hindi na ito kailangan.

Pigura 3.23. Halimbawa ng Pagpapatupad ng Disenyo ng isang Driven (Rear) Spindle

As seen in Figures 3.20 – 3.22, ang mga spindle assembly na tinalakay sa itaas ay nakakabit sa Soft Bearing na mga suporta ng mga balancing machine gamit ang mga espesyal na clamp (strap) 6. Maaari ding gumamit ng iba pang pamamaraan ng pagkakabit kung kinakailangan, upang matiyak ang tamang katatagan at katumpakan sa pagpoposisyon ng spindle assembly sa suporta.

Figure 3.23 naglalarawan ng disenyo ng flange mounting na katulad ng spindle na iyon, na maaaring gamitin para sa pag-install nito sa Hard Bearing na suporta ng isang balancing machine.

3.2.1.3.4. Pagkalkula ng Katatagan ng Spindle at Radial Runout

Para sa pagtukoy ng katatagan ng spindle at inaasahang radial runout, maaaring gamitin ang formula 3.4 (tingnan ang calculation scheme sa Pigura 3.24):

where:

• Y - elastic na displacement ng spindle sa dulo ng spindle console, cm;
• P - calculated na load na kumikilos sa spindle console, kg;
• A - rear bearing support ng spindle;
• B - front bearing support ng spindle;
• g - haba ng spindle console, cm;
• c - distansya sa pagitan ng mga suporta A at B ng spindle, cm;
• J1 - averaged moment of inertia ng seksyon ng spindle sa pagitan ng mga suporta, cm⁴;
• J2 - averaged moment of inertia ng seksyon ng spindle console, cm⁴;
• jB and jA - katatagan ng mga bearing para sa front at rear na mga suporta ng spindle, ayon sa pagkakasunod, kg/cm.

Sa pamamagitan ng pag-transform ng formula 3.4, ang nais na calculated na halaga ng katatagan ng spindle assembly jшп ay maaaring matukoy:

Isinasaalang-alang ang mga rekomendasyon ng trabaho [1] para sa mga medium-sized na balancing machine, ang halagang ito ay hindi dapat mababa sa 50 kg/µm.

Para sa pagkalkula ng radial runout, ginagamit ang formula 3.5:

where:

• ∆ ay ang radial runout sa dulo ng spindle console, µm;
• ∆B ay ang radial runout ng front spindle bearing, µm;
• ∆A ay ang radial runout ng rear spindle bearing, µm;
• g ay ang haba ng spindle console, cm;
• c ay ang distansya sa pagitan ng mga suporta A at B ng spindle, cm.

3.2.1.3.5. Ensuring Spindle Balance Requirements

Ang mga spindle assembly ng mga balancing machine ay dapat na maayos na nabalanse, dahil ang anumang aktwal na unbalance ay maililipat sa rotor na bina-balance bilang karagdagang error. Kapag nagtatakda ng mga technological na tolerance para sa residual unbalance ng spindle, karaniwang pinapayuhan na ang precision class ng balancing nito ay dapat na hindi bababa sa 1 - 2 na klase na mas mataas kaysa sa produktong bina-balance sa makina.

Isinasaalang-alang ang mga tampok ng disenyo ng mga spindle na tinalakay sa itaas, ang kanilang balancing ay dapat isagawa sa dalawang eroplano.

3.2.1.3.6. Pagtitiyak ng Kakayahang Mag-load at mga Kinakailangan sa Tibay ng mga Bearing ng Spindle

When designing spindles and selecting bearing sizes, it is advisable to preliminarily assess the durability and load capacity of the bearings. The methodology for performing these calculations can be detailed in ISO 281 "Rolling Bearings - Dynamic Load Ratings and Rating Life" [3], as well as in numerous (including digital) rolling bearing handbooks.

3.2.1.3.7. Pagtitiyak ng mga Kinakailangan para sa Katanggap-tanggap na Pag-init ng mga Bearing ng Spindle

Ayon sa mga rekomendasyon mula sa gawain [1], ang pinakamataas na pinahihintulutang pag-init ng mga panlabas na singsing ng mga bearing ng spindle ay hindi dapat lumampas sa 70°C. Gayunpaman, upang matiyak ang mataas na kalidad na balancing, ang inirerekomendang pag-init ng mga panlabas na singsing ay hindi dapat lumampas sa 40 – 45°C.

3.2.1.3.8. Pagpili ng Uri ng Belt Drive at Disenyo ng Drive Pulley para sa Spindle

Sa pagdidisenyo ng driving spindle ng isang balancing machine, inirerekomenda na tiyakin ang pag-ikot nito gamit ang flat belt drive. Ang isang halimbawa ng tamang paggamit ng ganitong drive para sa operasyon ng spindle ay ipinakita sa Mga Larawan 3.20 at 3.23. Using v-belt or toothed belt drives is undesirable, as they can apply additional dynamic loads to the spindle due to geometric inaccuracies in the belts and pulleys, which in turn can lead to additional measurement errors during balancing. Recommended requirements for pulleys for flat drive belts are outlined in the national standard GOST 17383-73 "Pulleys for flat drive belts" [4].

Ang drive pulley ay dapat nakaposisyon sa likurang dulo ng spindle, na pinakamalapit hangga't maaari sa bearing assembly (na may pinakamaliit na posibleng overhang). Ang desisyong pang-disenyo para sa overhanging na paglalagay ng pulley, na ginawa sa pagmamanupaktura ng spindle na ipinakita sa Figure 3.19, ay maaaring ituring na hindi matagumpay, dahil makabuluhang pinapataas nito ang sandali ng dynamic na drive load na kumikilos sa mga suporta ng spindle.

Ang isa pang makabuluhang kakulangan ng disenyong ito ay ang paggamit ng v-belt drive, kung saan ang mga hindi katumpakan sa pagmamanupaktura at pagpupulong nito ay maaari ring maging pinagmulan ng hindi kanais-nais na karagdagang load sa spindle.

3.3. Bed (Frame)

Ang bed ay ang pangunahing istrakturang sumusuporta ng balancing machine, kung saan nakabatay ang mga pangunahing elemento nito, kabilang ang mga support post at drive motor. Sa pagpili o pagmamanupaktura ng bed ng isang balancing machine, kinakailangan na tiyakin na natutugunan nito ang ilang mga kinakailangan, kabilang ang kinakailangang stiffness, geometric na katumpakan, tibay sa vibration, at tibay sa pagkasaid ng mga gabay nito.

Ipinapakita ng kasanayan na sa pagmamanupaktura ng mga makina para sa sariling pangangailangan, ang mga sumusunod na opsyon ng bed ang pinakakaraniwang ginagamit:

• mga bed na cast iron mula sa mga ginamit na metal-cutting machine (mga lathe, pangkahoy, atbp.);
• mga assembled bed batay sa mga channel, pinagsama gamit ang mga bolt connection;
• mga welded bed batay sa mga channel;
• mga polymer concrete bed na may mga coating na sumasipsip ng vibration.

Larawan 3.25. Halimbawa ng Paggamit ng Ginamit na Bed ng Woodworking Machine para sa Pagmamanupaktura ng Makina para sa Balancing ng mga Cardan Shaft.

3.4. Mga Drive para sa mga Balancing Machine

Batay sa pagsusuri ng mga solusyong pangdisenyo na ginagamit ng aming mga kliyente sa pagmamanupaktura ng mga makina ng pag-balance, pangunahin silang nakatuon sa paggamit ng mga AC motor na may kasamang variable frequency drive sa disenyo ng mga drive. Ang pamamaraang ito ay nagbibigay ng malawak na hanay ng naaadjust na bilis ng pag-ikot para sa mga rotor na bina-balance nang may pinakamababang gastos. Ang kapangyarihan ng mga pangunahing drive motor na ginagamit para sa pag-ikot ng mga rotor na bina-balance ay karaniwang pinipili batay sa masa ng mga rotor na ito at maaaring humigit-kumulang na:

• 0.25 - 0.72 kW para sa mga makina na idinisenyo para sa pag-balance ng mga rotor na may masa na ≤ 5 kg;
• 0.72 - 1.2 kW para sa mga makina na idinisenyo para sa pag-balance ng mga rotor na may masa na > 5 ≤ 50 kg;
• 1.2 - 1.5 kW para sa mga makina na idinisenyo para sa pag-balance ng mga rotor na may masa na > 50 ≤ 100 kg;
• 1.5 - 2.2 kW para sa mga makina na idinisenyo para sa pag-balance ng mga rotor na may masa na > 100 ≤ 500 kg;
• 2.2 - 5 kW para sa mga makina na idinisenyo para sa pag-balance ng mga rotor na may masa na > 500 ≤ 1000 kg;
• 5 - 7.5 kW para sa mga makina na idinisenyo para sa pag-balance ng mga rotor na may masa na > 1000 ≤ 3000 kg.

Ang mga motor na ito ay dapat na nakakabit nang matatag sa bed ng makina o sa pundasyon nito. Bago ang pag-install sa makina (o sa lugar ng pag-install), ang pangunahing drive motor, kasama ang pulley na nakakabit sa output shaft nito, ay dapat na maingat na balahin. Upang mabawasan ang electromagnetic interference na dulot ng variable frequency drive, inirerekomenda na mag-install ng mga network filter sa input at output nito. Ang mga ito ay maaaring maging mga karaniwang off-the-shelf na produkto na ibinibigay ng mga manufacturer ng drive o mga filter na gawa sa bahay gamit ang mga ferrite ring.

4. Mga Sistema ng Pagsukat ng mga Balancing Machine

Karamihan sa mga amateur na manufacturer ng mga makina ng pag-balance na nakikipag-ugnayan sa LLC "Kinematics" (Vibromera) ay nagpaplano na gamitin ang mga sistema ng pagsukat ng serye ng "Balanset" na ginawa ng aming kumpanya sa kanilang mga disenyo. Gayunpaman, mayroon ding ilang mga customer na nagpaplano na gumawa ng mga ganitong sistema ng pagsukat nang nagsasarili. Samakatuwid, makatuturan na talakayin nang mas detalyado ang pagtatayo ng isang sistema ng pagsukat para sa isang makina ng pag-balance. Ang pangunahing kinakailangan para sa mga sistemang ito ay ang pangangailangan na magbigay ng mataas na katumpakan ng pagsukat ng amplitude at phase ng rotational na bahagi ng vibration signal, na lumalabas sa bilis ng pag-ikot ng rotor na bina-balance. Ang layuning ito ay karaniwang nakakamit sa pamamagitan ng paggamit ng kombinasyon ng mga teknikal na solusyon, kabilang ang:

• Paggamit ng mga vibration sensor na may mataas na coefficient ng conversion ng signal;
• Paggamit ng mga modernong laser phase angle sensor;
• Paglikha (o paggamit) ng hardware na nagbibigay-daan sa amplification at digital conversion ng mga signal ng sensor (pangunahing pagproseso ng signal);
• Implementasyon ng software processing ng vibration signal, na dapat magbigay-daan sa mataas na resolusyon at matatag na pagkuha ng rotational na bahagi ng vibration signal, na nagpapakita sa bilis ng pag-ikot ng rotor na bina-balance (pangalawang pagproseso).

Sa ibaba, isinasaalang-alang natin ang mga kilalang variant ng mga ganitong teknikal na solusyon, na isinagawa sa ilang mga kilalang instrumento ng pag-balance.

4.1. Pagpili ng mga Vibration Sensor

Sa mga sistema ng pagsukat ng mga makina ng pag-balance, maaaring gumamit ng iba't ibang uri ng vibration sensor (transducer), kabilang ang:

• Vibration acceleration sensors (accelerometers);
• Vibration velocity sensors;
• Vibration displacement sensors;
• Force sensors.

4.1.1. Vibration Acceleration Sensors

Sa mga sensor ng vibration acceleration, ang piezo at capacitive (chip) accelerometers ang pinaka-malawakang ginagamit, na maaaring epektibong magamit sa mga balancing machine na uri ng Soft Bearing. Sa praktis, karaniwang pinahihintulutan ang paggamit ng mga sensor ng vibration acceleration na may conversion coefficients (Kpr) na mula 10 hanggang 30 mV/(m/s²). Sa mga balancing machine na nangangailangan ng partikular na mataas na katumpakan ng balanseo, ipinapayo ang paggamit ng mga accelerometer na may Kpr na umaabot sa antas na 100 mV/(m/s²) at pataas. Bilang halimbawa ng mga piezo accelerometer na maaaring gamitin bilang mga vibration sensor para sa mga balancing machine, ipinapakita sa Figure 4.1 ang mga DN3M1 at DN3M1V6 piezo accelerometer na ginawa ng LLC "Izmeritel".

Figure 4.1. Mga Piezo Accelerometer DN 3M1 at DN 3M1V6

Upang ikonekta ang mga naturang sensor sa mga instrumento at sistema ng pagsukat ng vibration, kinakailangan ang paggamit ng mga panlabas o built-in na charge amplifier.

Figure 4.2. Capacitive Accelerometers AD1 Manufactured by LLC "Kinematics" (Vibromera)

Dapat tandaan na ang mga sensor na ito, na kinabibilangan ng malawakang ginagamit na mga market board ng capacitive accelerometer na ADXL 345 (tingnan ang Figure 4.3), ay may ilang mahahalagang kalamangan kumpara sa mga piezo accelerometer. Sa partikular, 4 hanggang 8 beses na mas mura ang mga ito na may magkaparehong teknikal na katangian. Bukod dito, hindi na kailangan ang paggamit ng mga mahal at mapili na charge amplifier na kailangan para sa mga piezo accelerometer.

Sa mga kaso kung saan parehong uri ng accelerometer ang ginagamit sa mga sistema ng pagsukat ng mga balancing machine, karaniwang isinasagawa ang hardware integration (o double integration) ng mga signal ng sensor.

Figure 4.2. Capacitive Accelerometers AD 1, assembled.

Figure 4.2. Capacitive Accelerometers AD1 Manufactured by LLC "Kinematics" (Vibromera)

Dapat tandaan na ang mga sensor na ito, na kinabibilangan ng malawakang ginagamit na mga market board ng capacitive accelerometer na ADXL 345 (tingnan ang Figure 4.3), ay may ilang mahahalagang kalamangan kumpara sa mga piezo accelerometer. Sa partikular, 4 hanggang 8 beses na mas mura ang mga ito na may magkaparehong teknikal na katangian. Bukod dito, hindi na kailangan ang paggamit ng mga mahal at mapili na charge amplifier na kailangan para sa mga piezo accelerometer.

Figure 4.3. Board ng capacitive accelerometer na ADXL 345.

Sa kasong ito, ang paunang signal ng sensor, na proporsyonal sa vibrational acceleration, ay naaayon na naibahin sa isang signal na proporsyonal sa bilis ng vibration o displacement. Ang pamamaraan ng double integration ng signal ng vibration ay partikular na mahalaga kapag gumagamit ng mga accelerometer bilang bahagi ng mga sistema ng pagsukat para sa mga low-speed balancing machine, kung saan ang pinakamababang hanay ng bilis ng pag-ikot ng rotor sa panahon ng balanseo ay maaaring umabot sa 120 rpm at pababa. Kapag gumagamit ng mga capacitive accelerometer sa mga sistema ng pagsukat ng mga balancing machine, dapat isaalang-alang na pagkatapos ng integration, ang kanilang mga signal ay maaaring maglaman ng low-frequency interference, na nagpapakita sa hanay ng dalas mula 0.5 hanggang 3 Hz. Maaari nitong limitahan ang pinakamababang hanay ng dalas ng balanseo sa mga machine na inilaan para gamitin ang mga sensor na ito.

4.1.2. Mga Sensor ng Vibration Velocity

4.1.2.1. Mga Inductive Vibration Velocity Sensor.

Ang mga sensor na ito ay kinabibilangan ng isang inductive coil at isang magnetic core. Kapag ang coil ay nag-vibrate kaugnay sa nakatigil na core (o ang core kaugnay sa nakatigil na coil), isang EMF ang naiinduces sa coil, at ang boltahe nito ay direktang proporsyonal sa bilis ng vibration ng gumagalaw na elemento ng sensor. Ang mga conversion coefficient (Кпр) ng mga inductive sensor ay karaniwang medyo mataas, na umaabot sa ilang sampung o maging daan-daang mV/mm/sec. Sa partikular, ang conversion coefficient ng sensor na modelo Schenck T77 ay 80 mV/mm/sec, at para sa sensor na modelo IRD Mechanalysis 544M, ito ay 40 mV/mm/sec. Sa ilang mga kaso (halimbawa, sa mga balancing machine ng Schenck), ginagamit ang mga espesyal na lubhang sensitibong inductive vibration velocity sensor na may mechanical amplifier, kung saan ang Кпр ay maaaring lumampas sa 1000 mV/mm/sec. Kung ang mga inductive vibration velocity sensor ay ginagamit sa mga measuring system ng mga balancing machine, maaari ding isagawa ang hardware integration ng electrical signal na proporsyonal sa vibration velocity, na ginagawang signal na proporsyonal sa vibration displacement.

Figure 4.4. Sensor Model 544M ng IRD Mechanalysis.

Figure 4.5. Sensor Model T77 ng Schenck

Dapat tandaan na dahil sa pagiging matrabaho ng kanilang produksyon, ang mga inductive vibration velocity sensor ay medyo bihirang at mahal na mga item. Kaya naman, sa kabila ng malinaw na mga kalamangan ng mga sensor na ito, bihira itong gamitin ng mga amateur na tagagawa ng mga balancing machine.

4.2. Phase Angle Sensor

Para sa pag-synchronize ng proseso ng pagsukat ng vibration sa anggulo ng pag-ikot ng balanced na rotor, ginagamit ang mga phase angle sensor, tulad ng laser (photoelectric) o inductive sensor. Ang mga sensor na ito ay ginagawa sa iba't ibang disenyo ng parehong domestic at internasyonal na mga tagagawa. Ang hanay ng presyo para sa mga sensor na ito ay maaaring mag-iba nang malaki, mula sa humigit-kumulang 40 hanggang 200 dolyar. Ang isang halimbawa ng naturang device ay ang phase angle sensor na ginawa ng "Diamex," na ipinapakita sa figure 4.11.

Figure 4.11: Phase Angle Sensor ng "Diamex"

Bilang isa pang halimbawa, ipinapakita sa Figure 4.12 ang isang modelong ipinatupad ng LLC "Kinematics" (Vibromera), na gumagamit ng mga laser tachometer ng modelo DT 2234C na gawa sa China bilang mga phase angle sensor. Kabilang sa mga malinaw na kalamangan ng sensor na ito ang:

• Isang malawak na operating range, na nagbibigay-daan sa pagsukat ng dalas ng pag-ikot ng rotor mula 2.5 hanggang 99,999 na rebolusyon bawat minuto, na may resolution na hindi bababa sa isang rebolusyon;
• Digital display;
• Kaginhawahan sa pag-set up ng tachometer para sa mga pagsukat;
• Abot-kayang presyo at mababang gastos sa merkado;
• Relatibong pagiging simple ng pagbabago para sa integrasyon sa measuring system ng isang balancing machine.

Figure 4.12: Laser Tachometer Model DT 2234C

Sa ilang mga kaso, kapag ang paggamit ng mga optical laser sensor ay hindi kanais-nais sa anumang dahilan, maaari itong palitan ng mga inductive non-contact displacement sensor, tulad ng dating nabanggit na modelo ISAN E41A o katulad na mga produkto mula sa ibang mga tagagawa.

4.3. Mga Katangian ng Signal Processing sa mga Vibration Sensor

Para sa tumpak na pagsukat ng amplitude at phase ng rotational component ng vibration signal sa mga balancing equipment, karaniwang ginagamit ang kombinasyon ng mga hardware at software processing tool. Ang mga tool na ito ay nagbibigay-daan sa:

• Broadband hardware filtering ng analog signal ng sensor;
• Amplification ng analog signal ng sensor;
• Integration at/o double integration (kung kinakailangan) ng analog signal;
• Narrowband filtering ng analog signal gamit ang tracking filter;
• Analog-to-digital conversion ng signal;
• Synchronous filtering ng digital signal;
• Harmonic analysis ng digital signal.

4.3.1. Broadband Signal Filtering

Ang pamamaraang ito ay mahalaga para sa paglilinis ng signal ng vibration sensor mula sa mga potensyal na interference na maaaring mangyari sa parehong lower at upper na hangganan ng frequency range ng device. Inirerekomenda na itakda ng measuring device ng isang balancing machine ang lower limit ng band-pass filter sa 2-3 Hz at ang upper limit sa 50 (100) Hz. Ang "lower" filtering ay nakatutulong na sugpuin ang low-frequency na ingay na maaaring lumabas sa output ng iba't ibang uri ng sensor measuring amplifier. Ang "upper" filtering ay inaalis ang posibilidad ng interference dahil sa combination frequencies at sa mga potensyal na resonant vibration ng mga indibidwal na mekanikal na bahagi ng makina.

4.3.2. Amplification ng Analog Signal mula sa Sensor

Kung may pangangailangan na pataasin ang sensitivity ng measuring system ng balancing machine, ang mga signal mula sa mga vibration sensor patungo sa input ng measuring unit ay maaaring i-amplify. Maaaring gamitin ang parehong mga standard amplifier na may constant gain at multistage amplifier, na ang gain ay maaaring baguhin nang programmatically depende sa aktwal na antas ng signal mula sa sensor. Isang halimbawa ng programmable multistage amplifier ay ang mga amplifier na ipinatupad sa mga voltage measurement converter tulad ng E154 o E14-140 ng LLC "L-Card".

4.3.3. Integration

Tulad ng nabanggit kanina, ang hardware integration at/o double integration ng mga signal ng vibration sensor ay inirerekomenda sa mga measuring system ng balancing machine. Kaya naman, ang paunang accelerometer signal, na proporsyonal sa vibro-acceleration, ay maaaring i-transform sa isang signal na proporsyonal sa vibro-speed (integration) o vibro-displacement (double integration). Sa katulad na paraan, ang signal ng vibro-speed sensor pagkatapos ng integration ay maaaring i-transform sa isang signal na proporsyonal sa vibro-displacement.

4.3.4. Narrowband Filtering ng Analog Signal Gamit ang Tracking Filter

Upang mabawasan ang interference at mapabuti ang kalidad ng pagproseso ng vibration signal sa mga measuring system ng balancing machine, maaaring gamitin ang mga narrowband tracking filter. Ang central frequency ng mga filter na ito ay awtomatikong ina-tune sa rotation frequency ng balanced rotor gamit ang signal ng revolution sensor ng rotor. Maaaring gamitin ang mga modernong integrated circuit, tulad ng MAX263, MAX264, MAX267, MAX268 ng "MAXIM", upang lumikha ng mga ganitong filter.

4.3.5. Analog-to-Digital Conversion ng mga Signal

Ang analog-to-digital conversion ay isang mahalagang proseso na tinitiyak ang posibilidad ng pagpapabuti ng kalidad ng pagproseso ng vibration signal sa panahon ng pagsukat ng amplitude at phase. Ang prosesong ito ay isinasagawa sa lahat ng modernong sistema ng pagsukat ng mga makina sa pagba-balance. Ang isang halimbawa ng epektibong pagpapatupad ng mga ADC na ito ay kinabibilangan ng mga voltage measurement converter na uri E154 o E14-140 ng LLC "L-Card", na ginagamit sa ilang sistema ng pagsukat ng mga makina sa pagba-balance na ginawa ng LLC "Kinematics" (Vibromera). Bukod dito, ang LLC "Kinematics" (Vibromera) ay may karanasan sa paggamit ng mas murang mga microprocessor system batay sa mga "Arduino" controller, ang PIC18F4620 microcontroller ng "Microchip", at mga katulad na aparato.

4.1.2.2. Mga Vibration Velocity Sensor na Batay sa Piezoelectric Accelerometer

Ang sensor ng ganitong uri ay naiiba sa isang karaniwang piezoelectric accelerometer dahil sa pagkakaroon nito ng built-in na charge amplifier at integrator sa loob ng housing nito, na nagbibigay-daan dito na mag-output ng signal na proporsyonal sa vibration velocity. Halimbawa, ang mga piezoelectric vibration velocity sensor na ginawa ng mga lokal na producer (kumpanya ng ZETLAB at LLC "Vibropribor") ay ipinapakita sa Mga Larawan 4.6 at 4.7.

Figure 4.6. Sensor Model AV02 ng ZETLAB (Russia)

Figure 4.7. Sensor Model DVST 2 ng LLC "Vibropribor"

Ang mga sensor na ito ay ginagawa ng iba't ibang producer (parehong lokal at dayuhan) at kasalukuyang malawakang ginagamit, lalo na sa portable na kagamitan para sa vibration. Ang halaga ng mga sensor na ito ay medyo mataas at maaaring umabot sa 20,000 hanggang 30,000 rubles bawat isa, maging mula sa mga lokal na tagagawa.

4.1.3. Mga Displacement Sensor

Sa mga sistema ng pagsukat ng mga makina sa pagba-balance, maaari ring gumamit ng mga non-contact displacement sensor — kapasitibo o induktibo. Ang mga sensor na ito ay maaaring gumana sa static mode, na nagbibigay-daan sa pagtatala ng mga proseso ng vibration simula sa 0 Hz. Ang paggamit ng mga ito ay maaaring maging epektibo lalo na sa kaso ng pagba-balance ng mga mabagal na rotor na may bilis ng pag-ikot na 120 rpm at pababa. Ang mga conversion coefficient ng mga sensor na ito ay maaaring umabot sa 1000 mV/mm at mas mataas pa, na nagbibigay ng mataas na katumpakan at resolution sa pagsukat ng displacement, kahit na walang karagdagang amplification. Ang isang malinaw na kalamangan ng mga sensor na ito ay ang kanilang medyo mababang halaga, na para sa ilang lokal na tagagawa ay hindi lalampas sa 1000 rubles. Kapag ginagamit ang mga sensor na ito sa mga makina sa pagba-balance, mahalagang isaalang-alang na ang nominal na gumaganang agwat sa pagitan ng sensitive element ng sensor at ng ibabaw ng umuuga na bagay ay limitado ng diameter ng coil ng sensor. Halimbawa, para sa sensor na ipinapakita sa Larawan 4.8, modelong ISAN E41A ng "TEKO," ang tinukoy na gumaganang agwat ay karaniwang 3.8 hanggang 4 mm, na nagbibigay-daan sa pagsukat ng displacement ng umuuga na bagay sa hanay ng ±2.5 mm.

Figure 4.8. Inductive Displacement Sensor Model ISAN E41A ng TEKO (Russia)

4.1.4. Mga Force Sensor

Tulad ng nabanggit na noon, ang mga force sensor ay ginagamit sa mga sistema ng pagsukat na naka-install sa mga Hard Bearing balancing machine. Ang mga sensor na ito, lalo na dahil sa kanilang pagiging simple sa paggawa at medyo mababang halaga, ay karaniwang mga piezoelectric force sensor. Ang mga halimbawa ng mga naturang sensor ay ipinapakita sa Mga Larawan 4.9 at 4.10.

Figure 4.9. Force Sensor SD 1 ng Kinematika LLC

Larawan 4.10: Force Sensor para sa mga Automotive Balancing Machine, Ibinebenta ng "STO Market"

Ang mga strain gauge force sensor, na ginagawa ng malawak na hanay ng mga domestic at dayuhang prodyuser, ay maaari ring gamitin upang masukat ang mga relatibong depormasyon sa mga suporta ng Hard Bearing na mga makina ng balanseo.

4.4. Functional Scheme ng Sistema ng Pagsukat ng Balancing Machine, "Balanset 2"

Ang "Balanset 2" na sistema ng pagsukat ay kumakatawan sa isang modernong diskarte sa pag-integrate ng mga function ng pagsukat at computing sa mga makina ng balanseo. Ang sistemang ito ay nagbibigay ng awtomatikong kalkulasyon ng mga correction weight gamit ang influence coefficient method at maaaring i-adapt para sa iba't ibang configuration ng makina.

Kasama sa functional scheme ang signal conditioning, analog-to-digital conversion, digital signal processing, at mga awtomatikong algorithm ng kalkulasyon. Kaya ng sistema na pangasiwaan ang parehong two-plane at multi-plane na mga sitwasyon ng balanseo nang may mataas na katumpakan.

4.5. Kalkulasyon ng mga Parameter ng Correction Weight na Ginagamit sa Rotor Balancing

Ang kalkulasyon ng mga correction weight ay batay sa influence coefficient method, na tinutukoy kung paano tumutugon ang rotor sa mga trial weight sa iba't ibang plano. Ang pamamaraang ito ay pangunahin sa lahat ng modernong sistema ng balanseo at nagbibigay ng tumpak na mga resulta para sa parehong rigid at flexible na mga rotor.

4.5.1. Gawain ng Balancing ng mga Dual-support Rotor at mga Paraan ng Paglutas Nito

Para sa mga rotor na may dalawang suporta (ang pinakakaraniwang configuration), ang gawain ng balanseo ay kinabibilangan ng pagtukoy ng dalawang correction weight — isa para sa bawat correction plane. Ginagamit ng influence coefficient method ang sumusunod na diskarte:

1. Paunang pagsukat (Run 0): Sukatin ang vibration nang walang anumang trial weight
2. Unang trial run (Run 1): Magdagdag ng kilalang trial weight sa Plane 1, sukatin ang tugon
3. Pangalawang trial run (Run 2): Ilipat ang trial weight sa Plane 2, sukatin ang tugon
4. Calculation: Kinakalkula ng software ang mga permanenteng correction weight batay sa mga nasukat na tugon

Ang mathematical foundation ay kinabibilangan ng paglutas ng sistema ng mga linear equation na iniuugnay ang mga impluwensya ng trial weight sa mga kinakailangang correction sa parehong plano nang sabay-sabay.

Mga Larawan 3.26 at 3.27 nagpapakita ng mga halimbawa ng paggamit ng mga lathe bed, batay sa kung saan isang espesyalisadong Hard Bearing na makina para sa balanseo ng mga auger at isang universal na Soft Bearing na makina ng balanseo para sa mga cylindrical na rotor ay ginawa. Para sa mga DIY manufacturer, ang mga ganitong solusyon ay nagbibigay-daan sa paglikha ng isang matibay na sistema ng suporta para sa makina ng balanseo nang may pinakamababang oras at gastos, kung saan maaaring i-mount ang mga support stand ng iba't ibang uri (parehong Hard Bearing at Soft Bearing). Ang pangunahing gawain para sa manufacturer sa kasong ito ay tiyakin (at ibalik kung kinakailangan) ang geometric precision ng mga gabay ng makina kung saan itatayo ang mga support stand. Sa mga kondisyon ng DIY na produksyon, ang fine scraping ay karaniwang ginagamit upang maibalik ang kinakailangang geometric accuracy ng mga gabay.

Figure 3.28 nagpapakita ng isang bersyon ng naka-assemble na bed na gawa mula sa dalawang channel. Sa pagmamanupaktura ng bed na ito, ginagamit ang mga detachable na bolted connection, na nagpapahintulot na mabawasan o ganap na maalis ang depormasyon ng bed sa panahon ng assembly nang walang karagdagang teknolohikal na operasyon. Upang matiyak ang wastong geometric accuracy ng mga gabay ng tinukoy na bed, maaaring kailanganin ang mechanical processing (grinding, fine milling) ng mga tuktok na flange ng mga channel na ginamit.

Mga Larawan 3.29 at 3.30 nagpapakita ng mga pagbabago ng mga welded na kama, na gawa rin mula sa dalawang channel. Ang teknolohiya ng pagmamanupaktura para sa mga ganitong kama ay maaaring mangailangan ng isang serye ng mga karagdagang operasyon, tulad ng heat treatment upang mapawi ang mga panloob na stress na nagaganap sa panahon ng welding. Tulad ng mga assembled na kama, upang matiyak ang wastong geometric accuracy ng mga gabay ng mga welded na kama, dapat na planuhin ang mekanikal na pagproseso (grinding, fine milling) ng mga tuktok na flanges ng mga channel na ginamit.

4.5.2. Pamamaraan para sa Dynamic Balancing ng mga Multi-support Rotor

Ang mga multi-support na rotor (tatlo o apat na puntos ng suporta) ay nangangailangan ng mas kumplikadong mga pamamaraan ng balancing. Ang bawat punto ng suporta ay nag-aambag sa kabuuang dynamic na pag-uugali, at ang pagwawasto ay dapat isaalang-alang ang mga interaksyon sa pagitan ng lahat ng mga eroplano.

Pinapalawak ng pamamaraan ang two-plane na diskarte sa pamamagitan ng:

• Pagsukat ng vibration sa lahat ng support point
• Paggamit ng maraming trial weight position
• Paglutas ng mas malalaking sistema ng mga linear na equation
• Pag-optimize ng distribution ng correction weight

Para sa mga cardan shaft at katulad na mahabang rotor, ang diskarteng ito ay karaniwang nakakamit ng mga antas ng residual unbalance na naaayon sa ISO quality grade G6.3 o mas mataas pa.

4.5.3. Mga Calculator para sa Balancing ng mga Multi-support Rotor

Ang mga espesyal na algorithm ng kalkulasyon ay binuo para sa mga konfigurasyon ng rotor na may tatlo at apat na suporta. Ang mga calculator na ito ay isinagawa sa Balanset-4 software at kayang awtomatikong hawakan ang mga kumplikadong geometry ng rotor.

Isinasaalang-alang ng mga calculator ang:

• Variable support stiffness
• Cross-coupling sa pagitan ng correction planes
• Pag-optimize ng paglalagay ng correction weight para sa accessibility
• Verification ng calculated results

5. Mga Rekomendasyon para sa Pagsusuri ng Operasyon at Katumpakan ng mga Balancing Machine

Ang katumpakan at pagiging maaasahan ng isang balancing machine ay nakasalalay sa maraming salik, kabilang ang geometric accuracy ng mga mekanikal na bahagi nito, mga dynamic na katangian ng mga suporta, at kakayahang pagpapatakbo ng sistema ng pagsukat. Ang regular na pag-verify ng mga parameter na ito ay nagtitiyak ng pare-parehong kalidad ng balancing at nakakatulong na matukoy ang mga potensyal na isyu bago pa man makaapekto ang mga ito sa produksyon.

5.1. Pagsusuri ng Geometric na Katumpakan ng Makina

Ang pag-verify ng geometric accuracy ay kinabibilangan ng pagsusuri ng alignment ng mga suporta, kaparalelong angkop ng mga gabay, at concentricity ng mga spindle assembly. Ang mga pagsusuring ito ay dapat isagawa sa panahon ng unang pag-set up at pana-panahon sa panahon ng pagpapatakbo upang matiyak ang napanatiling katumpakan.

5.2. Pagsusuri ng mga Dynamic na Katangian ng Makina

Ang pag-verify ng mga dynamic na katangian ay kinabibilangan ng pagsukat ng mga natural na frequency ng mga suporta at mga bahagi ng frame upang matiyak na sila ay wastong nakahiwalay mula sa mga dalas ng pagpapatakbo. Pinipigilan nito ang mga isyu sa resonance na maaaring makompromiso ang katumpakan ng balancing.

5.3. Pagsusuri ng Kakayahang Operasyonal ng Sistema ng Pagsukat

Ang pag-verify ng sistema ng pagsukat ay kinabibilangan ng calibration ng sensor, pag-verify ng phase alignment, at mga pagsusuri sa katumpakan ng signal processing. Tinitiyak nito ang maaasahang pagsukat ng amplitude at phase ng vibration sa lahat ng bilis ng pagpapatakbo.

5.4. Checking the Accuracy Characteristics according to ISO 21940-21 (formerly ISO 2953)

ISO 21940-21 (formerly ISO 2953) provides standardized procedures for verifying balancing machine accuracy using calibrated test rotors. These procedures help validate the machine's performance against internationally recognized standards.

Literature

1. Reshetov D.N. (patnugot). "Mga Detalye at Mekanismo ng mga Metal-Cutting Machine Tool." Moscow: Mashinostroenie, 1972.
2. Kellenberger W. "Spiral Grinding ng mga Cylindrical Surface." Machinery, 1963.
3. ISO 281 "Rolling Bearings - Dynamic Load Ratings and Rating Life."
4. GOST 17383-73 (national standard) "Pulleys for flat drive belts."
5. ISO 21940-11 (formerly ISO 1940-1) "Mechanical vibration - Rotor balancing - Part 11: Procedures and tolerances for rotors with rigid behaviour."
6. ISO 21940-21 (formerly ISO 2953) "Mechanical vibration - Rotor balancing - Part 21: Description and evaluation of balancing machines."