16. Установка основного и избыточного противовеса

КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННЫЙ МЕХАНИЗМ - кривошипный механизм, в состав которого входит ползун - звено, образующее со стойкой (неподвижным звеном) поступательную кинематическую пару. Кривошипно-ползунный механизм преобразует вращательное движение в прямолинейно-поступательное или наоборот.

При движении и вращении деталей кривошипно-ползунного механизма возникают инерционные силы поступательно движущихся масс и центробежные силы вращающихся масс.

Уравновешивание двигателя заключается в создании такой системы сил при установившемся режиме работы, в которой равнодействующие сил и моментов были бы постоянны по значению и направлению или равны нулю.

На практике наиболее часто статическое уравновешивание проводят :

1)Выбирая симметричные схемы механизма

2)Устанавливая на звеньях механизма дополнительные движущие массы - противовесы

Схема сил инерции кривошипно-ползунного механизма без противовеса

F_ИА – сила инерции в точке А

F_ИВ – сила инерции в точке В

F_иo =F_иа+F_ив

_{Спроецируем силы инерции на ось ОХ}

F_ИО^X=F_ИА*cosφ+F_ИВ=

m_a*ω₁²*r*cosφ+m_b* ω₁²*r*cosφ+m_b* ω₁²*r*λ*cos2φ

Спроецируем силы инерции на ось ОУ

F_ИО^У=F_ИА*sinφ=m_a*ω₁²*r*sinφ

F_ИО=√(F_ИО^X)² + (F_ИО^У)²

Схема сил инерции механизма с противовесом

F_{И ПР} – сила инерции противовеса

F_ИО^{X пр}=F_ИА*cosφ+F_ИВ - F_{И ПР}*cosφ= m_a*ω₁²*r*cosφ+

+ m_b* ω₁²*r*cosφ+ m_b* ω₁²*r*λ*cos2φ- m_пр*L_пр*ω₁²*cosφ

Годограф сил инерции

При φ=0 и при φ =180˚ значения будут max

Механизм воздействует на стойку в т. О с силой, переменной по величине и направлению

При уравновешивании сил инерции ставится задача уменьшить равнодействующую сил инерции, действующую на стойку.

Самым простым и экономичным способом является установка противовеса, центр масс которого расположен на продолжении кривошипа, за точкой О. Он вращается вместе с кривошипом.

Обычно устанавливают два типа противовесов – основной и избыточный

1. Установка основного противовеса

m_a*r=m_пр*L_пр →m_пр=m_a*r ∕ L_пр

F_ИО^{Х ПР}= m_b* ω₁²*r*cosφ+m_b* ω₁²*r*λ*cos2φ

F_ИО ^У=0

Годограф сил инерции превратится в линию

Установка избыточного противовеса

(m_a+k*m_b)*r=m_пр*L_пр

F_ИО ^Х=m_b* ω₁²*r*λ*cos2φ

F_ИО ^У=-m_b*ω₁²*r*sinφ

Оптимальный годограф получается близким к окружности

17. Уравновешивание вращающихся деталей

Все вращающиеся детали делятся на 2 вида:

1)Расстояние вдоль оси вращения много меньше радиуса вращения детали(диск, маховик, колесо)

2)Расстояние вдоль оси вращения соизмеримо с диаметром(ротор, турбина, колесо гоночного автомобиля Формула 1)

Балансировка вращающихся тел — процесс уравновешивания вращающихся частей машины —роторов электродвигателей и турбин, коленчатых валов, шкивов, колёс автомобиля и др. Балансировка выполняется как при помощи балансировочных станков, так и непосредственно во время эксплуатации.

Балансировка включает в себя определение значений и углов дисбаланса и изменение их корректировкой масс.

Несовпадение оси вращения ротора с главной центральной осью инерции приводит к появлению нескомпенсированных центробежных сил и моментов.

Несбалансированная деталь вызывает вибрацию машины, приводит к износу и уменьшению срока службы. Балансировка уменьшает вибрацию и шум, увеличивает срок службы машины.

Различают статическую и динамическую балансировку.

Схема статического уравновешивания деталей

m1 — масса неуравновешенной детали; m2 — масса уравновешивающего груза; г1, г2 — их расстояния от оси вращения

Статической балансировке подвергают плоские детали, имеющие небольшое отношение длины к диаметру: зубчатое колесо тягового редуктора, крыльчатку вентилятора холодильника и т.п. Статическая балансировка ведется на горизонтально-параллельных призмах, цилиндрических стержнях или на роликовых опорах. Поверхности призм, стержней и роликов должны быть тщательно обработаны. Точность статической балансировки во многом зависит от состояния поверхностей этих деталей.