1.1 Основные понятия

Дисбаланс D есть мера неуравновешенности ротора. Величина дисбаланса определяется произведением неуравновешенной массы m на расстояние r от ее центра до оси вращения:

.

Направление вектора D всегда совпадает с направлением радиус-вектора r.

При вращении ротора со скоростью т дисбаланс D вызывает неуравновешенную силу:

.

Всякий ротор имеет множество дисбалансов, расположенных в различных плоскостях вращения. Причины появления этих дисбалансов заключаются как в неточностях при изготовлении и сборке деталей ротора и машины в целом, так и в неоднородности материала, из которого сделаны детали, а также в деформации деталей ротора во время его эксплуатации под влиянием температурных, электромагнитных и других полей. Дисбалансы могут возникать также вследствие износа кинематических пар.

В некоторых машинах дисбалансы ротора создаются искусственно инеобходимы для выполнения машиной ее целевых функций. К таким машинам следует отнести виброуплотнители, вибрационные измельчители, вибрационные прессующие устройства, «вибротранспортеры» генераторы линейных колебаний и т. д.

Для основной же массы машин и механизмов дисбалансы недопустимы, так как они являются причиной вынужденных колебаний, как отдельных деталей, так и машины в целом вместе с фундаментом. Эти колебания могут передаваться близко расположенному оборудованию, измерительным и управляющим приборам, а также частям здания. Совершенно недопустимым является вредное физиологическое воздействие этих колебаний на организм людей, обслуживающих производство.

Большое влияние дисбалансы оказывают также на работу самих машин и механизмов, снижая ресурс, надежность и точность их работы вследствие появления преждевременного износа кинематических пар, усталостных, вибрационных и других вредных явлений.

Полное устранение дисбалансов практически неосуществимо. Поэтому их стремятся уменьшить до допустимых значений, определяемых техническими, экономическими и санитарными требованиями к машине, прибору или технологическому процессу.

На практике это достигается при помощи балансировочных станков, которые позволяют не только измерять, но и устранять дисбалансы, а также определять остаточные дисбалансы, характеризующие точность уравновешивания. Все эти операции, выполняемые над ротором на балансировочном станке, принято называть балансировочным процессом или просто балансировкой ротора.

В некоторых случаях действие дисбалансов на фундамент машины уменьшается методами виброизоляции и демпфирования.

Из сказанного следует, что балансировка роторов имеет исключительно большое значение для современного машино и приборостроения и поэтому она находит все более широкое применение в технике.

В качестве примера укажем, что улучшение уравновешивания деталей автомобиля на 10% приводит к повышению срока его службы на 25-100% и выходной мощности на 10% за счет снижения рассеяния энергии при колебаниях. В металлорежущих станках рациональное уравновешивание их частей может повысить стойкость деталей станка и инструмента до 5 разряда.

В заключение определим две основные категории роторов. Роторы делятся на жесткие и гибкие в зависимости от применяемых методов балансировки. Жестким считают ротор, который может быть сбалансирован на частоте вращения меньшей первой критической в двух произвольных плоскостях коррекции и у которого остаточные дисбалансы не будут превышать допустимых на всех частотах вращения до наибольшей эксплуатационной . Иногда жестким называют ротор, у котрого .

Значение коэффициента k принимается 0,2-0,7. Соответственно гибким считают ротор, который не может быть сбалансирован на частоте двух произвольных плоскостях коррекции так, чтобы значения его остаточных дисбалансов не превышали допустимых на некоторых частотах вращения до . Методы балансировки жестких и гибких роторов существенно различаются. Существуют роторы с изменяющейся геометрией или изменяющейся массой, для которых применяют специальные методы балансировки, в частности автоматическую балансировку на ходу.