3. Балансування деталей та вузлів машин

Балансування деталей і вузлів машин. Цій операції підлягають вироби із значними обертальними масами і великими кутовими швидкостями (колінчасті вали з маховиками, карданні вали, молотильні барабани тощо).

Внаслідок механічної незрівноваженості деталей виникають додаткові динамічні зусилля, які діють на підшипники та інші опори деталей. Все це призводить до вібрацій і, як наслідок, прискореного зношування спряжень і руйнування деталей.

Для зрівноважування обертального тіла необхідно виконати дві умови: центр мас має знаходитися на геометричній осі обертання; вісь обертання — бути головною віссю інерції.

Ці умови витримуються під час проектування і виготовлення машин, однак у процесі експлуатації через зношування і деформації деталей, а також ремонтні впливи порушуються умови зрівноваження. Тому обертальні елементи ремонтованих об'єктів повинні бути обов'язково збалансованими.

Розрізняють статичну і динамічну неврівноваженість (балансування). Статична неврівноваженість деталі — це незбігання її центра тяжіння з віссю обертання. Наприклад, якщо до ідеально (теоретично) зрівноваженого тіла (рис. 1а ) на відстані R_H від центра обертання О прикріпити тягарець масою m_H, то центр тяжіння його зміститься у бік вантажу. Виникає статична незрів-новаженість, яка під час обертання тіла викликає дію відцентрової сили:

P_H = m_HR_H²

де  - колова швидкість тіла

Рис. 1. Схема зрівноваження деталей під час балансування: а — статичного; б — динамічного; 1— деталь; 2 — оправка; 3 — опора

Для усунення цього виду неврівноваженості застосовують ст. атичне балансування деталей і вузлів. Деталь 1 насаджують на гладеньку, точно оброблену і зрівноважену оправку 2, яку встановлюють на паралельні, строго горизонтальні опори з малим тертям (призми або підшипники). Під дією незрівноваженої маси деталь довільно повернеться і встановиться так, що маса знаходитиметься у крайньому нижньому положенні. Виявивши місце концентрації незрівноваженої маси (О"), необхідно у діаметрально протилежній точці (О') на відстані R_з прикріпити тягарець масою т₃. У цьому випадку деталь знаходиться в умовах рівноваги:

М_О = Q_HR_H – Q_зR_з = 0

Звідси маса зрівноваженого тягарця:

Q_з =

Із наведеної залежності видно, що статична незрівноваженість не залежить від довжини, а тільки від діаметра деталі. Тому статичне балансування виконують для деталей (вузлів) з відносно великим діаметром і малою довжиною (маховики, шківи, диски тощо) шляхом знімання металу, вкручування штифтів, встановлення додаткових шайб, пересування спеціальних тягарців.

Динамічна незрівноваженість виникає, якщо вісь обертання (вузла) не збігається з головною віссю інерції. Під час обертання вала (рис. 1б) незрівноважені (за довжиною) маси викликають дію пари сил Ql₁ яка намагається повернути вісь вала на деякий кут, тобто зміщує головну вісь інерції відносно осі інерції. Зрівноважується момент цієї пари іншою парою сил, прикладеною у тій же площині:

Ql₁ = Р_зl

де Р_з — зовнішня зрівноважувальна сила;

l — відстань (плече) пари зрівноважувальних сил.

Динамічному балансуванню підлягають деталі з великою довжиною і невеликим діаметром (колінчасті і карданні вали тощо). Динамічне балансування виконують на спеціальних балансувальних машинах.

4. Обкатка та випробування об’єктів ремонту

Обкатка і випробування об'єктів ремонту після складання — аключні і особливо відповідальні операції ремонту. Обкаткою .осягають взаємного припрацювання тертьових поверхонь деталей ля підготовки їх до роботи з нормальним робочим навантажен-ям.

До причин, які викликають необхідність обкатки вузлів, агре-атів і машин відносяться такі:

1. Поверхні деталей спряжень мають мікронерівності. При цьому площа фактичної опорної поверхні значно менша номінальної, а значить і питомі тиски мають великі значення. У процесі роботи рухомого спряження у міру руйнування нерівностей тертьових поверхонь площа їх контакту збільшується, питомий тиск зменшується і разом з цим знижується швидкість зношування.

2. Виготовлені деталі, що надходять на складання, мають спотворення форми (у межах допуску). У процесі складання вузла і агрегату внаслідок накладання похибок виникають порушення взаємного розміщення деталей. Похибки форми і порушення взаємного розміщення деталей можуть збільшуватися під час складання внаслідок затягування кріпильних деталей. Наприклад, овальність гільз циліндрів двигунів СМД-14 після складання у 2—3 рази перевищує технічні вимоги на овальність, прийняті за-водом-виготівником.

3. Під час ремонту машин виникають додаткові причини, які викликають збільшення напруженості роботи спряження, оскільки на складання надходять нові, відновлені, а також ті, що були в експлуатації придатні деталі.

Через шорсткість і хвилястість поверхонь спряжених деталей, наявності похибок форми і їх взаємного розміщення початковий період роботи спряжень є напруженим, викликає підвищення температури, можливе схоплювання, форсоване зношування.

У цьому разі можуть руйнуватися глибокі шари поверхонь деталей, що призводить до підвищеної інтенсивності зношування, а іноді і до аварійного руйнування. Для забезпечення мінімального знімання металу з поверхонь деталей у початковий, найважчий і найнапруженіший період їх роботи необхідно створити особливі умови роботи спряжень у цей період, щоб за найкоротший ,час припрацювались спряжені деталі.

Припрацювання спряжених деталей характеризується зміною геометрії поверхонь тертя І фізико-механічних властивостей шарів матеріалу у початковий період.

Основне припрацювання спряжених поверхонь виникає у перші 2—3 год і закінчується для двигунів через 50—60, а для агрегатів трансмісії — через 100—120 год. Його виконують за два етапи: перший — обкаткою на ремонтному підприємстві і другий — обкаткою в експлуатаційних умовах під час роботи з неповним навантаженням.

Обкатку вузлів, агрегатів і машин (масляного і паливного насосів, гідронасоса, коробки передач, ведучих мостів тощо) на ремонтному підприємстві виконують на спеціальних стендах, на яких створюють попередньо задані режими роботи. Тривалість і режими обкатки встановлюються нормативно-технічною документацією. Обкатку в експлуатаційних умовах виконують відповідно до вказівок інструкції з експлуатації машини даної маркн.

Випробування — це контрольна операція, яка оцінює якість ремонту. Під час випробування визначають основні показники роботи об'єктів ремонту, наприклад потужність і питому витрату палива двигуном, продуктивність і об'ємний ККД гідронасоса у відповідності з діючими технічними вимогами.

Випробування виконують після достатнього припрацювання поверхонь тертя на режимах, які не викличуть руйнування поверхонь від перевантаження. У період обкатки і випробування виявляють дефекти, допущені під час складання, а також перевіряють і регулюють деякі механізми (зазор між клапаном і штовхачем, момент впорскування у паливному насосі тощо).

Лекція №7