2. ДОПУСТИМАЯ ОСТАТОЧНАЯ НЕУРАВНОВЕШЕННОСТЬ РОТОРОВ

Требования к качеству балансировки. В реальных Машинах невозможно полностью устранить неуравновешенность, поэтому возникает вопрос о назначении допусков на остаточную неуравновешенность. Для снижения динамических нагрузок желательно иметь наименьшие дисбалансы, но повышение точности балансировки увеличивает время и затраты на ее проведение. Точность балансировки должна соответствовать точности изготовления ротора. Чувствительность балансировочных станков имеет определенные пределы. Таким образом, назначаемые допустимые дисбалансы должны учитывать требования эксплуатации, технические возможности производства и экономические факторы.

Допустимые дисбалансы должны обеспечивать уравновешенность ротора за все время эксплуатации, несмотря на допустимые износы в кинематических парах, и воздействия температурных и силовых полей; точность выполнения основных функций прибора или машины; допустимый уровень вибраций установки во время эксплуатации на всех режимах; долговечность работы подшипников ротора; допустимые напряжения в теле ротора и давления на подшипники.

Качество балансировки можно определить двумя способами:

1) указанием величины допустимого дисбаланса в заданных плоскостях — для балансировочных станков с компенсацией колебаний опор и с неподвижными опорами, а также для балансировки ротора в собственных жестких опорах;

2) указанием допустимых амплитуд колебаний подшипников — для балансировочных станков с упругими опорами при электрической компенсации колебаний опор и для балансировки ротора на собственных упругих опорах.

Коэффициент неуравновешенности. На основе изучения работы подшипников с зазорами было введено [239] понятие коэффициента неуравновешенности равного отношению динамической нагрузки на подшипник от неуравновешенных центробежных сил к статической реакции от веса ротора Для обеспечения работы подшипника в наиболее выгодном режиме необходимо, чтобы Однако различные специалисты предлагают предельные значения от 0,01 до 0,5, так как этот коэффициент имеет определенное значение лишь для роторов конкретного типа.

Допустимые дисбалансы. В ФРГ приняты рекомендации (VDI -Richtlinien-2056) по допустимым удельным дисбалансам [ест] с учетом назначения машины (табл. 3),

3. Допустимые удельные дисбалансы по нормам

(см. скан)

Фирма Рейтлингер (ФРГ) рекомендует выбирать допустимый удельный дисбаланс с учетом назначения машины и частоты вращения ротора.

Для общего машиностроения, где не предъявляется особых требований к уровню вибраций, усталостная прочность материала обеспечивается, если внброускорення не превышают при этом условии и равенстве весов вращающейся и невращающейся частей

Для машин и приборов, с которыми человек соприкасается во время работы, в том числе для бытовых приборов,

4. Допустимые удельные дисбалансы по Беккеру

Для металлообрабатывающих станков

Коэффициент А зависит от типа станка и нахождения деталей вблизи или вдали от обрабатываемой детали. Для особо точных шлифовальных станков при об/мин Для точных сверлильных, токарных и фрезерных станков Для прочих машин Для шпинделей внутри шлифовальных станков

Г. Беккер [256] делит роторы на классы (табл. 4) в зависимости от принимая для каждого класса допустимые значения коэффициента неуравновешенности и удельного дисбаланса

Рис. 8. Допустимые дисбалансы жестких роторов электромашин

Допустимые дисбалансы электрических машин. ГОСТ 12327-79 устанавливает три класса точности балансировки (0, 1, 2) для каждой из трех групп электрических машин: микромашины с массой ротора до малые машины с массой от 0,1 до и средние машины с массой от 3 до Допустимые удельные дисбалансы заданы на рис. 3. Нулевому классу точности соответствуют прямые: для микро- и малых роторов и 1 — для средних роторов; первому классу — прямые; 1 для микро- и малых роторов и 3 — для средних роторов; второму классу — прямые 2, 3 и 4 для микро-, малых и средних роторов соответственно. Для роторов с об/мин допустимый удельный дисбаланс

где допустимый дисбаланс для данного ротора об/мин. По классу 2 балансируют электромашины общего назначения. Балансировка по классу 1 рекомендуется для электромашин с повышенными требованиями по уровню вибраций (для точных станков и приводов полиграфических машнн, некоторых бытовых электродвигателей, микромашин, электромашин с подшипниками классов 5 и 6 по а также машин в малошумном исполнении). По классу балансируют электромашины с особо жесткими требованиями по уровню вибрации и надежности (машины, работающие на подшипниках классов 2 и 4),

Для высокоскоростных роторов с целью обеспечения заданной долговечности шариковых подшипников принимается

где С — коэффициент работоспособности подшипника; вес ротора,

Допустимая неуравновешенность шлифовальных кругов. ГОСТ 3060-75 Для шлифовальных кругов устанавливает четыре класса допустимой неуравновешенности, мерой которой служит масса в граммах по периферии круга, возвращающая центр масс на ось вращения. Допустимые неуравновешенные массы приняты в зависимости от массы круга. По нормам для классов 1, 2, 3 и 4 соотношение неуравновешенных масс составляет приблизительно

Для алмазных шлифовальных кругов ГОСТ 16181-70 устанавливает предельные значения допустимого удельного дисбаланса 40, 32, 25 и 20 мкм при массе круга до соответственно. Для плоских алмазных кругов, применяемых в оптикомеханической промышленности предусматривает

Рис. 4. Вибрационные состояния агрегата по Т. Ратбону

Рис. 5. Поля классов точности балансировки по ГОСТ 22091 -79

Допустимые амплитуды колебаний подшипников. Допустимая неуравновешенность ротора может определяться не только допустимым дисбалансом, но и наибольшей амплитудой колебаний подшипников, что характерно для балансировки крупного энергетического оборудования.

Диаграмма на рис. 4 составлена Ратбоном [256] на основе измерений на крупных энергетических агрегатах. Зона а соответствует очень неспокойной работе машины и необходимости срочного ремонта; неспокойной работе и ремонту в ближайшее время; с — немного неспокойной работе и планированию ремонта; допустимым колебаниям; хорошему состоянию; отличному состоянию. Прямая I на рис. 4 соответствует вибрациям с ускорениями, равными прямая II — вибрациям, которые становятся опасными для строений.

Для двухполюсных паротурбинных электрогенераторов измеряемая в трех направлениях вибрация на верхних крышках подшипников у разъема при всех режимах работы не должна превышать 40 мкм (ГОСТ 533-76), для синхронных

компенсаторов - 80 мкм (ГОСТ 609-75), для электромашинных преобразователей - 15 мкм (ГОСТ 16313-70).

Классы точности балансировки. Система классов точности балансировки для жестких роторов машин и технологического оборудования (ГОСТ 22061-76) установлена в соответствии с международным стандартом ИСО 1940-73. ГОСТ предусматривает 13 классов точности — с нулевого по двенадцатый. Каждый класс определяет наименьшие и наибольшие значения произведения удельного дисбаланса ест на наибольшую эксплуатационную угловую скорость составляющие геометрическую прогрессию со знаменателем 2,5. Расположение полей классов точности показано на рис. 5, В области левее прямой где роторы в опорах создают динамические нагрузки от дисбалансов меньшие, чем статические нагрузки от веса ротора.

В табл. 5 приведены рекомендации ИСО 1940-73 по предварительному назначению класса точности проектируемых изделий. Окончательно класс точности устанавливают после экспериментальных исследований опытного образца или опытной серии.

5. Классы точности балансировки жестких роторов

(см. скан)

Учет полигармоиического состава вибраций. При оценке интенсивности вибраций машин по размахам вибросмещений опор, предельные значения которых заданы в зависимости от частоты вращения, предполагают, что вибрация синусоидальная с частотой, равной частоте вращения ротора, Для оценки полигармоннческой

вибрацин удобно пользоваться эффективным значением виброскорости

где период; мгновенное значение виброскорости. Для вибраций с конечным числом гармоник

где соответственно амплитуды и частоты составляющих гармоник. Для синусоидальной вибрации

Использовать для оценки эффективно при наличии высокочастотных составляющих. Значения не зависят от фазовых сдвигов гармоник, мало изменяются от случайных помех в виде толчков и ударов и измеряются непосредственно. Эффективные значения позволяют сравнивать синусоидальную и сложногармоническую вибрации и однозначно оценивать их через эквивалентное значение виброскорости

Эти преимущества позволили рекомендовать в качестве критерия интенсивности вибрации что учтено при разработке на допустимые вибрации электромашин, имеющих массу и частоту вращения 600—1200 об/мин.

Нормируемым параметром вибрации является наибольшее эффективных значений виброскорости измеренных в соответствии с ГОСТ 12379-75 для диапазона частот от рабочей до 2000 Гц.

Для оценки вибрации собранных электромашин установлено восемь классов от 0,28 до 7,0, составленных по шкале нормочисел с равным коэффициентом увеличения 1,6. Индексы классов соответствуют максимально допустимой для данного класса виброскорости, например, класс 0,28 соответствует

Класс вибрации выбирают с учетом назначения машины, эксплуатационных требований и результатов испытаний опытных образцов. Например, для машин вида в зависимости от высоты расположения оси вращения и от назначения рекомендуются классы, приведенные в табл, 6,

6. Рекомендуемые классы вибрации

(см. скан)