Балансировка — это определение величины и места и устранение дисбаланса, то есть неуравновешенности быстровращающихся деталей и сборочных единиц, возникающей вследствие неоднородности материала, погрешностей изготовления и сборки и вызывающей дополнительные напряжения в деталях, вибрации, снижение точности и ресурса машины.
Различают неуравновешенности статическую и динамическую. В первом случае центр тяжести детали или узла не совпадает с осью вращения, что характерно для деталей, у которых диаметр больше длины. Динамическая неуравновешенность характерна для деталей или узлов, длина которых значительно больше диаметра. При их вращении неуравновешенные массы будут находиться в разных плоскостях, перпендикулярных оси,- что приводит к возникновению пары центробежных сил, вызывающих вибрации и динамические нагрузки в машине. 
Статическая балансировка, обычно применяемая в ремонтном деле, выполняется на призмах или на дисках. При балансировке на призмах деталь плотно насаживают на оправку, концы которой укладывают на две горизонтально расположенные призмы. Затем деталь слегка вращают и при ее остановке отмечают мелом нижнее положение, соответствующее утяжеленной части детали. В результате многократного повторения операции находят неуравновешенное (утяжеленное место). При балансировке на дисках оправку укладывают между двумя парами смонтированных на шарикоподшипниках дисков с параллельными осями. Такая балансировка точнее, так как деталь при этом вращается, а не перекатывается. Рабочие поверхности призм или дисков должны иметь малую шероховатость и высокую твердость и должны быть установлены строго горизонтально по уровню (допускаемое отклонение 0,1 мм на длине 1 м).
Уравновешивание детали достигается либо удалением излишка материала с утяжеленной стороны путем высверливания, спиливания с нерабочей поверхности, либо закреплением груза на противоположной (облегченной) стороне детали (если это не мешает работе узла), что приводит к ее безразличному положению на стенде при нескольких повторных операциях балансировки.
Динамическая балансировка деталей и узлов выполняется на специальных балансировочных станках или, менее точно, в собственных подшипниках. В результате определяют массу и положение грузов, которые следует приложить (или отнять) к детали.
При вращении с большой скоростью неуравновешенных деталей и узлов возникают дополнительные нагрузки, действующие; как на эти детали и узлы, так и на их опоры. К деталям и узлам, требующим балансировки, относятся: коленчатый вал, шкив коленчатого вала, шкив вала водяного насоса, лопасти вентилятора, шкив компрессора, коленчатый вал в сборе с маховиком и сцеплением, карданный вал в сборе, колесо с шиной в сборе и др. Балансировка (уравновешивание) таких деталей и узлов является одним из условий повышения надежности и долговечности автомобилей. При ремонте автомобилей балансировка деталей и узлов может быть нарушена, поэтому их необходимо проверять и в случае необходимости вновь подвергать балансировке.
Равновесие деталей и узлов может быть статическим и динамическим.
При статическом равновесии центр тяжести находится на оси вращения детали или узла. При динамическом равновесии необходимо, чтобы центр тяжести детали или узла также находился на оси вращения и при этом отсутствовали какие-либо моменты центробежных сил, действующих в плоскости, проходящей через ось вращения.
Статическая балансировка. В качестве примера рассмотрим балансировку детали, установленной на валу (или на специальной оправке), опирающемся на горизонтальные направляющие 3. Под действием неуравновешенной массы т эта деталь самопроизвольно повернется и займет положение, при котором неуравновешенная масса будет находиться в крайнем нижнем положении .
При вращении детали возникает неуравновешенная центробежная сила, которая, как было отмечено выше, создает дополнительную нагрузку на вал и на его опоры.
Для уравновешивания детали к ней нужно прикрепить уравновешивающий груз, расположив его с диаметрально противоположной стороны по отношению к неуравновешенной массе. При этом моменты сил тяжести неуравновешенной массы и уравновешивающего груза относительно оси вращения детали должны быть равны. Этим обеспечивается равновесие детали.
Равновесие может быть достигнуто также путем удаления части металла детали со стороны неуравновешенной массы (спиливанием или высверливанием).
Статической балансировке подвергают обычно плоские детали и подгруппы — например маховики, ведомые диски сцепления, вентиляторы, а также некоторые узлы — ступицы колес в сборе с тормозными барабанами, нажимной диск сцепления в сборе с кожухом.
Статическую балансировку производят с помощью приспособлений, устанавливая детали на горизонтальных призматических параллелях или на попарно установленных вращающихся дисковых роликах. Дисковые ролики в таких приспособлениях установлены на шариковых подшипниках, что сводит до минимума сопротивление вращению. Поэтому роликовые приспособления дают большую точность балансировки.
При балансировке очень трудно устранить дисбаланс полностью, поэтому техническими условиями предусматривается допустимый дисбаланс для той или иной детали.
Динамическая балансировка. При вращении вала возникают две противоположно направленные центробежные силы. Эти силы находящиеся друг от друга на расстоянии, создают момент, который вызывает динамическое неравновесие вала. В результате вал и его опоры будут испытывать дополнительную нагрузку.
Момент этой пары сил может быть уравновешен другой парой сил, приложенной к валу, действующей в той же плоскости и создающей равный противодействующий момент. Таким образом, динамическое неравновесие может быть устранено только уравновешивающей его парой сил.
Для динамического уравновешивания детали к ней, в плоскости. действия момента необходимо приложить две массы m1=mа на равном расстоянии от оси вращения, в результате чего при вращении вала возникнут центробежные силы Р1 и Р2, которые создадут момент пары сил Р1L, противодействующей моменту F1L и уравновешивающий его. Такие уравновешивание называется динамической балансировкой.
Динамическую балансировку деталей и узлов производят на специальных балансировочных станках, в основу их работы положен метод разделений суммарного дисбаланса балансируемого узла для корректирования его в двух заданных плоскостях. В случае динамической неуравновешенности узла опоры будут колебаться; вместе с ними будут колебаться и катушки в магнитных полях постоянных магнитов и в их обмотках появится ЭДС.
Величина этих ЭДС будет пропорциональна амплитуде колебаний катушек. Напряжение электрического тока в цепи катушек усиливается трансформатором-усилителем и замеряется с помощью прибора , имеющего шкалу, градуированную в единицах дисбаланса. Одновременно с вращением балансируемого узла вращается ротор генератора.Статор этого генератора может поворачиваться и, вследствие особого расположения в нем катушек, изменять при этом показания прибора .
Балансировочный станок имеет две параллельные электрические схемы, что позволяет при включении с помощью переключателя 14 каждой схемы в отдельности определять неуравновешенность в двух плоскостях — I—I и II—II.
Плоскости, в которых необходимо производить корректирование, устанавливаются заранее и зависят от конструкции балансируемого узла. В этих плоскостях для устранения дисбаланса узла производят снятие металла (высверливанием), установку шайб или приварку специальных металлических пластинок. Место установки шайб и приварки пластинок или место, где можно удалить металл, указывается в, технических условиях на балансировку того или иного узла. Таким образом добиваются, чтобы дисбаланс узла находился в пределах допусков, установленных техническими условиями. Электрические балансировочные станки дают возможность производить балансировку деталей и узлов с большой точностью.
На ремонтных предприятиях балансировке подвергают некоторые узлы, так как в результате замены отдельных деталей она может быть нарушена. Кроме того, необходимо балансировать коленчатые валы двигателей после восстановления их шеек наплавкой. Точность балансировки зависит от конструкции и назначения узлов и деталей, скорости их вращения и допустимой вибрации при работе/
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Для балансировки деталей и узлов – фактор, определяющий надежность и долговечность автомобиля. Он создает дополнительную нагрузку на опоры и повышенную вибрацию.
1. погрешность обработки деталей;
2. неточность сборки;
3. износы, дефектации при эксплуатации автомобиля.
Виды неуравновешенности: статический, динамический и смешанный.
Статическая неуравновешенность – когда центр тяжести детали или узла не
расположен на оси вращения (обнаруживается в статическом состоянии).
где Д — дисбаланс, Нм
m — величина неуравновешенной массы, кг;
R — расстояние от оси вращения до центра тяжести, м
G — масса детали, кг
r — смещение центра тяжести от оси вращения
Балансировка деталей и узлов при сборке
Дисбаланс деталей и узлов создает:
1.дополнительную нагрузку на опоры;
и влияет на надежность и долговечность автомобилей.
1.погрешности обработки деталей (неточность размеров);
2.неточность размеров необработанных поверхностей деталей;
3.неравномерная плотность материала деталей;
4.погрешности сборки (неточность посадки вращения детали на вал, их перекос, смещение и др.);
5.появление износов и дефицит в процессе эксплуатации.
Дисбаланс устраняют балансировкой при механической обработке деталей или при сборке.
Различают 2 вида балансировки:
1. статическая (детали класса диски);
2. динамическая (детали класса валы)
Дисбаланс устраняется удалением (сверление, фрезерование) избытка металла
или добавлением массы (прикрепление, приварка металлических грузиков или пластинок).
Статическая балансировка
Статическая неуравновешенность имеет место, когда центр тяжести деталей или узла не совпадает с осью ее (его) вращения и обнаруживается в статическом состоянии.
Дисбаланс равен Д (Н.м.), (г.см.)
где m- величина неуравновешенности массы, кг
R-расстояние от оси вращения до центра тяжести неуравновешенной массы, м
G- масса детали, кг
r- смещение центра тяжести от оси вращения, м
Вращение неуравновешенной массы создает центробежную силу инерции, постоянно по вине, но переменную по направлению
Pc = ____________ = m R W 2
где п – частота вращения детали, мин -1
W- угловая скорость вращения, рад 1 /с
При статической балансировке детали устанавливают в призмы. Под действием неуравновешенной массы m деталь будет поворачиваться вокруг оси О вращения, пока утяжеленная ее сторона не займет нижнее положение.
Для уравновешивания детали необходимо укрепить груз массой m1, чтобы выполнялось условие
Ру = Рс или m1R1 = m R,
где R1 – расстояние от оси вращения до массы m1
Статической балансировке подвергают маховики (сверление отверстия), нажимной диск сцепления (сверление отверстия в бобышках под пружины), ведомый диск сцепления (прикрепление грузиков), шкивы, колеса
Динамическая балансировка
Динамическая неуравновешенность возникает, когда центр тяжести лежит на оси вращения, а статическая моменты от двух равных неуравновешенных масс m равны по величине и направлены в противоположные стороны.
Эта неуравновешенность проявляется при вращении детали. Пусть деталь статическая отбалансирована m грузами.
При вращении детали пара центробежных сил Рс на плече lсоздает статический момент в плоскости оси вращения, который вызывает дополнительные нагрузки и вибрации в опорах. Чем длиннее деталь, тем больше момент.
Для динамической балансировки надо в точках, противоположных данным, установить грузы массой m1. Единицей динамического дисбаланса является Н.м 2 .
Динамическую балансировку выполняют для к.в., к.в. в сборе с маховиком, к.в. в сборе с маховиком и сцеплением, карданного вала при вращении на упругих опорах. Неуравновешенная масса вызывает колебания маятников рамы станка.
При балансировке левого конца вала правый запирают фиксатором. Чем больше неуравновешенность, тем больше амплитуда колебаний рамы, тем больший ток индуктируется в катушке датчика, тем больше показания милливольтметра. Лимб вращают до максимального отклонения стрелки гальванометра.
Балансировка правого конца (при необходимости) – аналогична.
Угол места сверления отверстия для левого конца вала читают на лимбе. После остановки станка к.в. вращают до совмещения указателя градированного диска с величиной угла на лимбе.
Диаметр и глубина отверстия определяют по таблице в зависимости от показания милливольтметра.