Straipsnyje aptariami diržinių pavarų skaičiavimo aspektai, ypatingą dėmesį skiriant balansavimo mašinų ir stendų konstrukcijai.
Balansavimo Įtaisų Vartojimo Struktūra ir Tipai
UAB "Kinematics" (Vibromera) gaminamų balansavimo įtaisų vartojimo struktūros analizė rodo, kad apie 30% jų įsigyjama naudoti kaip stacionarios matavimo ir skaičiavimo sistemos balansavimo mašinoms ir (arba) stendams.
Gamintojai ir Vartotojai
- Pirmoji grupė: Įmonės, kurios specializuojasi masinėje balansavimo mašinų gamyboje ir jų pardavime išorės klientams. Jose dirba aukštos kvalifikacijos specialistai, turintys gilių žinių ir didelę patirtį projektuojant, gaminant ir eksploatuojant įvairių tipų balansavimo stakles.
- Antroji grupė: Vartotojai, kurie kuria ir gamina mašinas (stendus) savo poreikiams. Šis požiūris dažniausiai paaiškinamas nepriklausomų gamintojų siekiu sumažinti savo gamybos sąnaudas, kurios kai kuriais atvejais gali sumažėti du-tris ir daugiau kartų.
Balansavimo Mašinų Konstrukcija ir Tipai
Balansavimo mašina yra technologinis įrenginys, skirtas įvairiems tikslams pašalinti statinį arba dinaminį rotorių disbalansą. Mašinos mechaninės dalies konstrukcija paprastai susideda iš rėmo, ant kurio sumontuoti atraminiai stulpai (guoliai). Jie naudojami subalansuotam gaminiui (rotoriui) pritvirtinti ir apima pavarą, skirtą rotoriui sukti.
Minkštųjų Guolių Balansavimo Staklės
Pagrindinė minkštųjų guolių balansavimo staklių (stendų) ypatybė yra ta, kad jos turi palyginti lanksčias atramas, pagamintas spyruoklinių pakabų, spyruoklinių vežimėlių, plokščių ar cilindrinių spyruoklinių atramų pagrindu. Šių atramų savasis dažnis yra bent 2-3 kartus mažesnis už ant jų sumontuoto balansavimo rotoriaus sukimosi dažnį.
Pavyzdžiui, kilnojamasis rėmas (slankiklis) prie atramos stacionariųjų stulpų gali būti pritvirtintas naudojant pakabą ant juostinių spyruoklių. Šios atramos konstrukcija užtikrina mažą vagono svyravimų savąjį dažnį, kuris gali būti apie 1-2 Hz. Tai leidžia subalansuoti rotorių plačiame jo sukimosi dažnių diapazone, pradedant nuo 200 aps/min.
Minkštųjų guolių balansavimo mašinos skirtos turbokompresoriams balansuoti, kurių vežimėlių atramos taip pat pakabintos ant juostinių spyruoklių, rodo šio tipo atramų efektyvumą. Taip pat yra minkštųjų guolių staklės pavaros velenams balansuoti su ant juostinių spyruoklių pakabintomis vežimėlio atramomis.
Kardaninių velenų balansavimo staklių, kurių atramos pagamintos iš plokščių (plokštinių) spyruoklių, atramos yra dažnai atkartojamos mėgėjų gamintojų dėl jų santykinio paprastumo ir lengvo pagaminimo. Šios mašinos skirtos dviejų, trijų ir keturių atramų varantiesiems velenams balansuoti. Ant visų atramų sumontuoti vibracijos jutikliai, kuriais matuojami skersiniai atramų svyravimai.
Plokščiųjų Spyruoklių Atramų Konstrukcijos Ypatumai
Atsižvelgiant į tai, kad mėgėjų gamintojai dažnai naudoja tokias atramas savo projektuose, naudinga išsamiau išnagrinėti jų konstrukcijos ypatumus. Viršutinė atraminė plokštė yra montuojama ant atraminių mazgų (ritininių atramų, velenų, tarpinių guolių ir t.t.). Siekiant išvengti padidėjusios atramų vibracijos eksploatacijos metu, kuri gali atsirasti greitėjant arba lėtėjant subalansuotam rotoriui, į atramas gali būti įmontuotas fiksavimo mechanizmas. Šį mechanizmą sudaro standus laikiklis, kurį galima užfiksuoti ekscentriniu užraktu, prijungtu prie vienos iš plokščiųjų atramos spyruoklių.
Projektuojant atramas su plokščiomis (plokštelinėmis) spyruoklėmis, mašinos gamintojas turi įvertinti jų savųjų svyravimų dažnį, kuris priklauso nuo spyruoklių standumo ir subalansuoto rotoriaus masės.
Minkštųjų Guolių Stendai su Cilindrinėmis Spyruoklėmis
Be anksčiau aptartų minkštųjų guolių balansavimo staklių, kartais sukuriami palyginti paprasti minkštųjų guolių stendai. Toliau apžvelgiami keli tokie stendai, pagaminti ant plokščios plokštės (arba rėmo), pritvirtintos prie cilindrinių suspaudimo spyruoklių, pagrindu.
Vakuuminių siurblių balansavimo stendo pagrindą sudaro plokštė, sumontuota ant cilindrinių spyruoklių. Plokštelėje montuojamas vakuuminis siurblys su savo elektrine pavara, galinčia keisti sūkių dažnį nuo 0 iki 60 000 aps/min. Vibracijos matavimo proceso sinchronizavimui su siurblio rotoriaus sukimosi kampu ant stovo naudojamas lazerinis fazinio kampo jutiklis. Pavyzdžiui, esant subkritiniams sukimosi dažniams, siurblio rotoriaus liekamasis disbalansas atitinka balanso kokybės klasei G0.16 nustatytus reikalavimus pagal ISO 1940-1-2007 "Vibracija. Standžių rotorių balanso kokybės reikalavimai. 1 dalis."
Pagal pirmiau aprašytą schemą pagaminti balansavimo stovai taip pat veiksmingai balansuoja kitus mechanizmus, pavyzdžiui, ventiliatorius. Tokiuose stenduose pasiekiama gana aukšta ventiliatorių balansavimo kokybė. Pasak UAB "Atlant-project" specialistų, jų suprojektuotame stende, remiantis UAB "Kinematics" rekomendacijomis, balansuojant ventiliatorius pasiektas liekamojo disbalanso lygis - 0,8 mm/sek. Tai daugiau nei tris kartus geriau nei leistina tolerancija, nustatyta BV5 kategorijos ventiliatoriams pagal ISO 31350-2007 "Vibracija. Pramoniniai ventiliatoriai."
Kietųjų Guolių Balansavimo Staklės
Balansavimo staklės su kietaisiais guoliais skiriasi nuo minkštųjų guolių staklių savo atramų konstrukcija. Jų atramos yra pagamintos iš standžių plokščių su įmantriais grioveliais (išpjovomis). Staklės su kietaisiais guoliais yra universalesnės už stakles su minkštaisiais guoliais, nes jomis paprastai galima kokybiškai subalansuoti rotorius platesniame jų masės ir matmenų charakteristikų diapazone.
Iš paveikslėlių matyti, kad atskiros atramos dalys, suformuotos sudėtingų griovelių, pasižymi skirtingu standumu. Veikiant rotoriaus disbalanso jėgoms, kai kurios atramos dalys gali deformuotis (poslinkti) kitų atžvilgiu. Remiantis klientų užklausų dėl "Balanset" serijos prietaisų analize, susidomėjimas kietųjų guolių staklių gamyba savo reikmėms nuolat auga.
Pavyzdžiui, N. Obedkovo (Magnitogorskas) pagamintos kietojo guolio staklės, skirtos kardaniniams velenams balansuoti, susideda iš standaus rėmo, ant kurio sumontuotos atramos (du velenai ir du tarpiniai). Pagrindinį staklių veleną per diržinę pavarą suka asinchroninis elektros variklis. Elektros variklio sukimosi greičiui valdyti naudojamas dažnio reguliatorius. Staklėse sumontuota matavimo ir skaičiavimo sistema "Balanset 4", kurią sudaro matavimo blokas, kompiuteris, keturi jėgos jutikliai ir fazės kampo jutiklis.
Atramos yra vertikalios plokštės, pritvirtintos prie plokščio pagrindo. Plokštėse yra T formos grioveliai, kuriais atrama padalijama į vidinę (standesnę) ir išorinę (mažiau standžią) dalį. Jėgos jutikliai paprastai naudojami santykinei atramų deformacijai naminėse mašinose matuoti. Mašinos veikimo metu subalansuoto rotoriaus disbalanso jėgos veikia per atraminius mazgus (velenus arba tarpinius guolius) išorinėje atramos dalyje, kuri pradeda cikliškai judėti (deformuotis) savo vidinės dalies atžvilgiu rotoriaus sukimosi dažniu. Dėl to jutiklį veikia kintama jėga, proporcinga disbalanso jėgai.
Yra ir labai specializuotų kietųjų guolių balansavimo mašinų, naudojamų "sraigtiniams" velenams balansuoti. Mašinos atramos yra vertikaliai sumontuotos plieninės plokštės su T formos grioveliais. Atramų deformacijai, atsirandančiai veikiant rotoriaus disbalansui, matuoti naudojami jėgos jutikliai, kurie įstatomi į atramų plyšius. Nepaisant santykinio mašinos sukimosi mechanizmo paprastumo, jis leidžia pakankamai kokybiškai subalansuoti varžtus. Pasiektas liekamasis disbalansas pirmojoje sraigto plokštumoje buvo 3552 g*mm (19,2 g, kai spindulys 185 mm), o antrojoje plokštumoje - 2220 g*mm (12,0 g, kai spindulys 185 mm), kai balansuojamas 500 kg sveriantis ir 3500 aps./min. greičiu besisukantis objektas.
Originalų projektą, kuriame naudojamas vienas pagrindas vienu metu montuojamoms dviejų skirtingo dydžio kietojo guolio balansavimo staklių atramoms, pasiūlė S. V. Morozovas.
Atramų Natūraliųjų Virpesių Dažnių Apskaičiavimas
Svarbus parametras, į kurį konstruktoriai turi atsižvelgti projektuodami ir gamindami atramas, yra jų natūralūs virpesių dažniai. Jei atramos natūralus dažnis sutampa su subalansuoto rotoriaus sukimosi dažniu (atramos rezonansas), tiksliai išmatuoti virpesių amplitudę ir fazę praktiškai neįmanoma.
Iš šių grafikų matyti, kad kai subalansuoto rotoriaus sukimosi dažnis artėja prie atramos svyravimų savojo dažnio (t. y. kai santykis fp/fo yra artimas 1), labai padidėja amplitudė, susijusi su atramos rezonansiniais svyravimais. Pateikti grafikai patvirtina ankstesnes rekomendacijas, kad kietųjų guolių mašinoms viršutinė rotoriaus darbinių dažnių riba turėtų būti (bent) 2-3 kartus mažesnė už atramos natūralų dažnį, fo. Mašinos nerekomenduojama eksploatuoti jos atramų rezonansinėje zonoje. Iš to išplaukia, kad jutikliai, naudojami atramų vibracijai matuoti kietųjų guolių mašinose, turi būti jautresni nei minkštųjų guolių mašinų jutikliai.
Atramos Natūraliojo Dažnio Apytikslis Skaičiavimas
Projektuotojas gali apytiksliai apskaičiuoti atraminės plokštės savitąjį dažnį, supaprastintai laikydamas ją vieno laisvės laipsnio virpesių sistema. Atramos standumas K apskaičiuojamas remiantis eksperimentinių tyrimų rezultatais, kai matuojama atramos deformacija ΔL, jai apkraunant statine jėga P. Apkrovos jėgos P dydį galima išmatuoti naudojant jėgos matavimo prietaisą (pvz., dinamometrą).
Eksperimentiniai Metodai Natūraliesiems Dažniams Nustatyti
Atsižvelgiant į tai, kad aukščiau aptartas atramų natūraliųjų dažnių skaičiavimas, atliktas supaprastintu metodu, gali sukelti didelių paklaidų, dauguma mėgėjų kūrėjų renkasi šiuos parametrus nustatyti eksperimentiniais metodais.
Smūginio Sužadinimo Metodas
Smūginio sužadinimo metodas yra paprasčiausias ir labiausiai paplitęs būdas nustatyti atramos ar bet kurios kitos mašinos sudedamosios dalies savąjį virpesių dažnį. Jis grindžiamas tuo, kad bet kokį objektą sužadinus smūgiu, jo atsakas pasireiškia kaip palaipsniui silpnėjanti virpesių reakcija. Vibracinio signalo dažnį lemia objekto struktūrinės charakteristikos ir jis atitinka jo savųjų virpesių dažnį. Plaktuko masė turėtų būti apytiksliai lygi 10% sužadinamo objekto masės.
Norint užfiksuoti virpesių atsaką, ant tiriamo objekto turėtų būti pritvirtintas virpesių jutiklis, kurio matavimo ašis turi būti nukreipta smūgio sužadinimo kryptimi. Jutiklis objekto vibracijas paverčia elektriniu signalu, kuris vėliau siunčiamas į matavimo prietaisą, pavyzdžiui, spektro analizatoriaus įvestį. Šis prietaisas įrašo gesinimo virpesių proceso laiko funkciją ir spektrą. Iš spektro grafiko analizės matyti, kad pagrindinė nagrinėjamos konstrukcijos savųjų virpesių komponentė, nustatyta pagal grafiko abscisių ašį, yra tam tikro dažnio (pvz., 9,5 Hz).
Natūraliųjų Dažnių Nustatymas "Ant Kranto"
Kai kuriais atvejais atramų natūraliuosius dažnius galima nustatyti cikliškai matuojant virpesių amplitudę ir fazę "ant kranto". Be to, "Balanset 1" programinė įranga papildomai apima specializuotą "Graphs" modulį.
Rekomendacijos Atramų Projektuotojams
Atramų natūraliųjų dažnių skaičiavimas vertikalia kryptimi reikalauja sudėtingesnio skaičiavimo metodo, kuris (be pačios atramos ir subalansuoto rotoriaus parametrų) turi atsižvelgti į rėmo parametrus ir mašinos montavimo ant pamato ypatumus.
Atramos natūralųjį dažnį galima pakeisti keičiant jos standumą ir (arba) masę. Padidinus standumą, atramos natūralusis dažnis padidėja, o padidinus masę - sumažėja. Šie pokyčiai turi netiesinį, kvadratinį atvirkštinį ryšį. Pavyzdžiui, padvigubinus atramos standumą, jos natūralusis dažnis padidėja tik 1,4 karto.
Keletas balansavimo staklių atramų, pagamintų iš plokščių spyruoklių, konstrukcinių variantų buvo aptarti ankstesniuose skyriuose. Kaip pavyzdį panagrinėkime vieno iš klientų (UAB "Rost-Service", Sankt Peterburgas) naudojamų spyruoklių parametrus gaminant savo staklių atramas. Šios staklės buvo skirtos 2, 3 ir 4 atramų varančiiesiems velenams, kurių masė neviršija 200 kg, balansuoti. Neapkrautos atramos natūralusis dažnis, nustatytas eksperimentiškai smūginio sužadinimo metodu, naudojant standartinę "Balanset 4" mašinos matavimo sistemą, buvo 11-12 Hz. To paties gamintojo ant tarpinių atramų naudotų plokščiųjų spyruoklių geometriniai matmenys buvo atitinkamai 200 * 200 * 3 mm. Remiantis bandymų rezultatais, staklių gamintojams buvo rekomenduojama sulyginti (sulyginti) veleno ir tarpinių atramų natūraliuosius dažnius.
Klasikinė atramos ant plokščių spyruoklių konstrukcijos versija, kurią vienoje iš savo mašinų naudojo A. Sinicynas, apima viršutinę atramos plokštę, kuri gali būti naudojama velenui arba tarpiniam guoliui tvirtinti. Priklausomai nuo atramos paskirties, apatinė plokštė gali būti standžiai pritvirtinta prie mašinos kreipiančiųjų arba sumontuota ant judančiųjų slydiklių, kad atrama galėtų judėti išilgai kreipiančiųjų.
Diržinės Pavaros Skaičiavimo Programa
Naudojant "Testing & balansavimo: diržinė pavara" programinę įrangą galima apskaičiuoti išorinis skersmuo (OT) ventiliatoriaus skriemulio ir/arba variklio skriemulio, reikalingą norint pasiekti tam tikrą apsisukimų per minutę. Programa rekomenduos diržo dydį, tinkamą tam tikram centro-centro atstumui. Skaičiavimas atliekamas A (4L) ir B (5L) diržo tipo.
Oro Kompresorių Naudojimo Rekomendacijos
Kadangi kompresorius yra naujas, po pirmų 2 valandų darbo reikia būtinai pasikeisti tepalus (išskyrus be tepalinius). Rekomenduojamas specialus kompresorinis tepalas, pvz., MANNOL. Taip pat elektros fazės turi būti tinkamai sujungtos ir atitinkamo storio variniais laidais pagal variklio galią ir apsauginis automatas (automatukas) ir el. maitinimas jungiamas TIK per kompresoriaus el. Jeigu nekeisite oro filtrų laiku - užkimšite oro vožtuvus.
tags: #paskaiciuoti #dirzine #pavara