Автоматическое устранение динамической неуравновешенности ротора тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ

СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ БАЛАНСИРОВКИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

Методы балансировки роторов.

Обзор автобалансирующих устройств.

Выводы по главе. Постановка задачи.

УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ.

УСЛОВИЕ УСТРАНЕНИЯ МОМЕНТНОЙ И ДИНАМИЧЕСКОЙ НЕУРАВНОВЕШЕННОСТЕЙ РОТОРА.

Условие устранения моментной неуравновешенности ротора.

Условие устранения динамической неуравновешенности ротора.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УСТРАНЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ НЕУРАВНОВЕШЕННОСТИ.

Постановка задачи проведения эксперимента.

Экспериментальный стенд. Экспериментальная модель ротора.

Условия проведения эксперимента и конструкция ротора с автобалансирующим устройством.

Анализ полученных результатов в случае устранения динамической неуравновешенности ротора на холостом ходу.

Анализ полученных результатов в случае устранения дисбаланса ротора, работающего под нагрузкой.

Анализ полученных результатов в случае устранения дисбаланса консольного ротора.

Выводы по главе.

4.7. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

Экспериментальные исследования на модели ротора с шаровым автобалансирующим устройством подтвердили ранее полученные теоретические результаты, относящиеся к снижению динамической неуравновешенности ротора. Анализируя представленные выше графики и таблицы, можно сделать вывод, что применение автобалансирующих устройств при работе станка на холостом ходу и под нагрузкой, а также в случае балансировки только в одной плоскости, приводит к снижение уровней виброскорости до санитарно - гигиенических норм. Максимальный значение уровней виброскорости зафиксировано в октавной полосе от 31,5 до 63 Гц., как раз там, где находится частота вращения шпинделя точильно - шлифовального станка модели 332А которая составляет 2400 об/мин или 40 Гц.

Следует заметить что происходит неодинаковое уменьшение величины виброскорости для правого и левого шлифовального круга, вследствие разной точности изготовления посадочной поверхности А беговой дорожки поз. 3 рис. 4.6, что еще раз доказывает положение о том, что чем меньше эксцентриситет беговой дорожки, тем выше точность балансировки с помощью автобалансирующего устройства [42].

Но тем не менее применение автобалансирующего устройства позволяет снижать значение уровня виброскорости до допустимого, который при продолжительной работе для частот выше 16 Гц. составляет 109 Дб. по ГОСТ 17770-86.

Делая окончательные выводы можно говорить о том, что:

1. Автоматическая балансировка имеет место только за резонансом. Если частота вращения ротора меньше

154

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования показали, что в отличие от статической неуравновешенности, рассмотренной в задачах автоматической балансировки другими авторами, ротор, имеющий одновременно и статическую и моментную неуравновешенности (проще говоря, динамическую) совершает более сложное движение, описываемое системой взаимосвязанных уравнений.

Свободный ротор имеет не одну или две, а две или четыре критических частоты, что указывает на более сложное чередование областей частот, при которых будет иметь место устранение динамической неуравновешенности ротора с помощью автобалансирующих устройств.

В полученной системе дифференциальных уравнений первые два уравнения не зависят от двух последующих, то есть поступательное движение ротора непосредственно не связано с угловым (при условии симметричного расположения упругих элементов, и одинаковой жесткости этих элементов в двух взаимно перпендикулярных направлениях). Связь между этими системами остается только за счет последних уравнений, описывающих движение шаров, а именно за счет переменных ук. Эта связь является не линейной.

Чередование областей устойчивого и неустойчивого движения системы ротор - шары говорит о том, что управляя параметрами системы (частота вращения, масса, жесткость опорных элементов и так далее) можно получить требуемые параметры вибрации динамически неуравновешенной механической системы.

155

Экспериментальные исследования, проведенные на серийно выпускаемых точильно - шлифовальных станках, оснащенных автобалансирующими, подтверждают полученные результаты. В ходе эксперимента установлено, что применением автобалансирующего устройства для устранения динамической неуравновешенности ротора точильно - шлифовального станка позволяет уменьшить значение вибрации до санитарных норм.

Тем самым доказана эффективность и перспективность применения данного устройства для устранения не только статической и моментной неуравновешенностей, но и динамической.

156

1. Вибрация в технике: Справочник: в 6 т. М.: Машиностроение, 1981. - т.6: Защита от вибрации и ударов / Под ред. К.В. Фролова. - 456 с.

2. Основы балансировочной техники. Т.1: Уравновешивание жёстких роторов и механизмов/ Под ред. Щепетильникова. -М.: Машиностроение, 1975. 528 с.

3. Горбунов Б.И., Гусев В.Г. Уравновешивающие устройства шлифовальных станков. М.: Машиностроение, 1976. -167 с.

4. Рейбах Ю.С. Устройства для балансировки шлифовальных кругов. М.: Машиностроение, 1967. - 84 с.

5. Быховсий Б.Г. Гольдштейн П.А. Основы конструирования безопасных вибромашин// Машиноведение. -1982. с.223.

6. Нестеренко В.П., Соколов А.П., Голиков А.И. Устройство для балансировки ротора АС 1030687 /СССР/ опубл. В БИ, 1983г. №5.

7. Диментберг Ф.М., Шаталов К.Т., Гусаров А. А. Колебания машин. М.: Машиностроение, 1964.- 308 с.

8. Спектор Е.И., Максимов В.А., Устройство для статической балансировки А.С. 903719 /СССР/, -опубл. В БИ, 1982 №5.157

9. Каримулин Р.И., Увин A.M., Устройство для статического уравновешивания дисковых деталей с центральным отверстием А.С. 894378 /СССР/, -опубл. В БИ, 1981 №48.

10. Нестеренко В.П., Соколов А.П., Гусельников А.Э. Устройство для статической балансировки объектов// Тез. докл. Всесоюзной научн-техн. конф. Современные методы и средства уравновешивание машин и приборов, г. Москва, 2224 июня, 1981 г. М., 1981. -с.79.

11. Васильев B.C., Кутко П.С. Станки и приборы для динамической балансировки// М.: Машгиз 1959г.- 167с.

12. Растригин JLA. Применение метода обучающей модели для автоматической балансировки роторов- В кн.: Уравновешивание машин и приборов// М.: Машиностроение 1965г.- с. 118-122.

13. Горбунов Б.И., Гусев В.Ганализ устройств для устранения эксплуатационной неуравновешенности шлифовального круга на сианке// Вестник машиностроения 1974г. №1- с. 50-51.

14. Нестеренко В.П., Соколов А.П., Катанухина C.JI. Устройство для определения дисбалансов роторов АС 1128128. Опубл. в БИ 1984г. №45.

15. Самсаев Ю.А. Автоматизация балансировочных работ.// Механизация и автоматизация производства. -1985. №1. -с. 47.

16. Детинко Ф.М. Об устойчивости работы автобалансира для динамической балансировки.// Изв. АН СССР, ОТН, Механика и машиностроение. -1959. №4. -с. 38-45.

17. Блехман И.И. Синхронизация динамических систем. М.: Наука. -1971. - 896 с.158

18. Агафонов А. В. Исследование устойчивости шарового автобалансира роторной системы на упругих опорах/ /Машиноведение.- 1976.-№6.-с.3-7. ).

19. Кравченко В. И. Исследование устойчивости шарового автобалансира рядного типа// Машиноведение. -1983. №1. -с.25-27.

20. Гусаров А.А. и др. Автоматическая балансировка роторов машин// М.: Машиностроение 1979г. - 306 с.

21. Нестеренко В.П., Соколов А.П. Автоматическая балансировка роторов с помощью перемещения корректирующих масс в радиальном направлении// Управляемые механические системы. Иркутск: ИПИ, 1980. с.45.

22. Малкин И.Г. Некоторые задачи теории нелинейных колебаний, ГИТТЛ, М., 1956.

23. Кравченко В.И. Подбор параметров шарового автоматического устройства по номограммам// Вестник машиностроения. -1983. №7. - с.27-28.

24. Закрежевский М.В., Туронок Ф.И. К анализу устойчивости работы автоматического балансира// Изв. вузов. Машиностроение. 1983г. №2. - с. 19-23.

25. Нестеренко В.П. Автоматическое устранение шарами статической неуравновешенности ротора двухмассовой системы// Изв. вузов. Машиностроение, 1983. - №3. с.46 - 50.

26. Нестеренко В.П., Пашкова J1.A. Примемнение автобалансирующего устройства в ручной шлифовальной машине ИП 2014// Автоматизация и современные технологии. 1997. - № 3. с.19-20.

27. Нестеренко В.П., Пашкова JI.A. Влияние автобалансирующего устройства на характер износа шлифовального круга//159

28. Автоматизация и современные технологии. 1998. № 6. с. 2223.

29. Нестеренко В.П. Автоматическая балансировка роторов со многими степенями свободы// Тез. докл. Всесоюзной научн.-техн. конф. Современные методы и средства уравновешивания машин и приборов, г. Москва, 22-24 июня, 1983 г. М., 1983.-С.70-71.

30. Муйженек А.Н. Некоторые вопросы теории автоматической динамической балансировки// Изв. АН ЛатвССР. Вопросы динамики и прочности. 1959г., вып. 6 с. 25-41.

31. Муйженек А.Н. Исследование устойчивости автоматического динамического балансировщика// Ученые записки Риж. Политехнического института, Рига. 1959г., т. 1 с. 39-54.

32. Животов Ю.Г., Набутовский С.И., Купчинский И.И. Устройство для балансировки АС 561099 (СССР). Опубл. в БИ 1977г. №21.

33. Животов Ю.Г., Набутовский С.И., Купчинский И.И. Балансировочное устройство АС 847102 (СССР). Опубл. в БИ 1981г. №2635. Животов Ю.Г., Набутовский С.И., Купчинский И.И. Устройство для балансировки AC 56ID99 (СССР). Опубл. в БИ 1977г. - №21.

34. Нестеренко В.П., Соколов А.П. Устранение влияния эксцентриситета обоймы на точность балансировки жидкостным автобалансиром// Управляемые механические системы. Иркутск: ИПИ, 1988. с.34.

35. Нестеренко В.П., Соколов А.П. О применении шаров для автоматического устранения моментной неуравновешенности роторов// Вестник машиностроения 1981г. №5- с. 50-51.

36. Нестеренко В.П. Определение параметров шара и беговой дорожки устройства автоматической балансировки ротора// Изв. вузов. Машиностроение. 1984. -№4.-с.37-41.

37. Нестеренко В.П. Автоматическое устранение статической неуравновешенности ротора с анизотропными опорами// Машиноведение. -1984. с.24-25.

38. Блехман И.И. Синхронизация динамических систем М.: Наука. -1971. - 896 с.

39. Нестеренко В.П. Теория и практика устройств автоматической балансировки ротора: Дисс. .докт. техн. наук. Томск:1989. - 363 с.

40. Агафонов Ю.В., Базыкнн Ю.В. Исследование влияния эксцентриситета беговой дорожки на качество балансировки// Вестник машиностроения. -1986. -№8. с.23-25.

41. Сусанин В.И. Устройство для автоматического уравновешивания роторов на холостом ходу// В кн. Колебания и уравновешивание роторов М.: Наука, 1973. - с. 107-113.

42. Нестеренко В.П. Расчет параметров шарового автобалансирующего устройства ручной шлифовальной машины// Изв. вузов. Машиностроение. -1988. -№7. с.40-44.

43. Кладиев С.Н., Нестеренко В.П., Ефременков А.Б. исследование системы ротор шары при стационарном вращении// Десятая научная конференция: Труды. - Юрга: Изд. ТПУ, 1997.- с. 140.

44. Ефременков А.Б. Статическая, моментная и динамическая неуравновешенности ротора// Одиннадцатая научная конференция: Труды. Юрга: Изд. ТПУ, 1998.- с. 71.

45. Ефременков А.Б. Динамическая неуравновешенность ротора. Автоматическое устранение шарами динамической неуравновешенности// Одиннадцатая научная конференция: Труды. Юрга: Изд. ТПУ, 1998,- с. 74.

46. Ефременков А.Б. Методика и задачи проведения экспериментов автоматического устранение шарами динамической неуравновешенности// Двенадцатая научная конференция Труды. Юрга: Изд. ТПУ, 1999.- с. 101.

47. Ефременков А.Б. Конструкция и принцип работы АБУ для двух дискового точила// Двенадцатая научная конференция: Труды. - Юрга: Изд. ТПУ, 1999.- с. 102.

48. Ефременков А.Б., Ретюнский О.Ю. Применение АБУ при изготовлении заготовок из композиционных СМП//162

49. Двенадцатая научная конференция: Труды. Юрга: Изд. ТПУ, 1999.- с. 143.

50. Ефременков А.Б. Результаты экспериментальных исследований точильно шлифовального станка модели 332А на холостом ходу. // Тринадцатая научная конференция Труды. - Юрга: Изд. ТПУ, 2000.- 88-91 с.

51. Ефременков А.Б. Влияние нагрузки на работу автобалансирующего устройства для точильно -шлифовального станка модели 332А. // Тринадцатая научная конференция Труды. Юрга: Изд. ТПУ, 2000. - 91-93 с.

52. Нестеренко В.П., Ефременков А.Б. Влияние несовпадения плоскости беговой дорожки с центром масс ротора на амплитуду колебаний// Механика и машиностроение (сборник трудов). Томск: изд. ТПУ, 2000. - 283 - 285 с.

53. Нестеренко В.П., Ефременков А.Б. Экспериментальные исследования автоматической балансировки точильно шлифовального станка// Автоматизация и современные технологии

54. Ефременков А.Б. Устранение дисбаланса ротора точильно -шлифовального станка работающего под нагрузкой с помощью автобалансирующего устройства// Автоматизация и современные технологии

55. Горбунов Б.И., Сутормин В.И. Автоматическая балансировка шлифовальных кругов// Механизация и автоматизация производства. -1978. -№5. с.13-15.

56. Генкин М.Д., Гринкевич В.К., Гусаров А.А. Системы автоматической подбалансировки вращающихся узлов в действующих механизмах// В кн. Колебания и уравновешивание роторов. М.: Наука, 1973. - с.1 14-1 19.163

57. Самсаев Ю.А. О неравномерности вращения балансируемого ротора// Вестник машиностроения. -1983. -№2. с.28-32.

58. Кравченко В.И. Снижение вибрации ручного механизированного инструмента// Вестник машиностроения. -1992. №2 с.22-23.

59. Кравченко В.И. Подбор параметров шарового автоматического устройства по номограммам// Вестник машиностроения. -1983. №7 с.27-28.

60. Сахно Ю.А. Сахно Е.Ю. Устройство для автоматической балансировки// Машиностроитель. -1995. -№1. с. 10-11.

61. Матюшко В.И., Сахно Ю.А., Чуприн В.М., Жиганов В.И. Повышение эффективности балансировки шпиндельного узла// Вестник машиностроения. -1994. -№5. с.20-21.

62. Иванович В.И., Онищенко В.Я. Защита от вибрации в машиностроении// М. машиностроение. -1990. 271с.

63. Самсаеув Ю.А. Современное состояние балансировочной техники в Росси// Автоматизация и современные технологии. -1995. №7 с.20-22.

64. Саночкин В.В., Протасов А.К. Электронные системы балансировки оборудования на базе промышленных ЭВМ// Автоматизация и современные технологии. -1995. №6 с.19-20.

65. Himmler С. Ausgewahlte Richtlinien der Auswuchttechnik. -Werkstatt und Betrib, 1982, Bd. 115, s. 757-762.

66. Schiefer K. Selbsterregte Schwingungen beim Schleifen in. Industrieanzeiger, 1981, Bd. 79, s. 40-41.

67. Van De Vegte J., Lke R.T. Balancing of Rotating Systems During Operation. «Journal of Sound and Vibration», 1978, v. 57, №2, p. 225-235.164

68. Olsen U. Das Betriebsauswuchten als Problemlosung. Schenk Carls AC, Auswuchtpraxis, 1977, Helff 11, 11 s.

69. Inoue I., Iinnouch Y., Miyaura S. Dynamic behavior of a new type of automatic balancer. В кн.: Международная конференция по нелинейным колебаниям. Киев.: Наукова думка, 1984, Т. 3, с. 116-120.

70. Shiohata К., Fujisawa F., Sato К. Method of determining locations of unbalances in rotating machines. ASME, «Journal of Mechanical Design», 1982, v. 104, p. 290-295.

71. Vector Calculations for two plane Balancing. - USA, JRD Mechanalysis, Inc., 11 p.p.

72. Static and Dynamic Balancing. Second Edition, Bruel and Kjaer, Application Notes, Naerum, Denmark, 1977, 26 p.p.

73. УТВЕРЖДАЮ» Главный инженерi i у V « /foe/*?? f2000 г.1. JL --'ЕГГА^Антипин1. АКТисследовательских испытаний автобалансирующего устройства точильно шлифовального станка модели 332А

74. В период с 21 по 25 апреля 1999 г. на ОАО «Юргинский машиностроительный завод» комиссия в составе:

75. Молтусов Н.П. главный метролог ОАО «Юргинский машиностроительный завод»

76. Немогучев В.Д. заместитель начальника цеха 21

77. Волков A.M. мастер участка подготовки цеха 21

78. При измерении вибрационных параметров использовался прибор ВШВ 003, датчик которого ДН - 4 закреплялся поочередно на левой и правой цапфе подшипникового узла на резьбе.

79. Результаты испытаний сведены в таблицы.

80. Рис. 1. Конструкция автобалансирующего устройства. 1- шлифовальный круг; 2-шар подшипника; 3-кольцо сферического подшипника; 4- опорный фланец; 5-прижимной фланец; 6-шпиндель; 7-крышка; 8-гайка; 9-дополнительная масса.