Механические колебания в центрифугах.

Центрифуги — быстро­ходные машины, и малейшая неуравновешенность их системы вращающихся масс ведет к возбуждению вынужденных колебаний. При этом могут возникать дополнительные, часто весьма опасные напряжения, ставящие конструкцию под угрозу разрушения. Стрем­ление к увеличению частот вращения роторов с целью улучшения технологических показателей требует от конструкторов проведения тщательных расчетов для обоснования работоспособности конструк­ции с точки зрения прочностных и динамических характеристик вращающихся элементов.

Уравновешивание вращающихся масс.

Все вращающиеся массы центрифуг подвергают балансировке, так как при изготовлении возможна повышенная неуравновешенность роторов, сателлитов планетарных редукторов, шнеков, внутренних устройств в сепара­торах и т. д. Обычно детали балансируют статически и динамически. Для статической балансировки используют призмы или вращающиеся опоры, на которые опирается вал вместе с ротором и другими узлами. После неоднократных поворотов вала относительно оси устанавливают величину и место неуравновешенности, которую устраняют удалением части металла в месте его избытка или добавлением металла в диаметрально противоположном месте. При статической балансировке уравновешивания достигают созданием равенства статических моментов неуравновешенной и корректирующей массы относительно оси вращения системы m₁r₁= m₀r₀, где m₀r₀ – дисбаланс; m₁и r₁ — масса корректирующего груза и расстояние от него до оси вращения.

Динамическая балансировка предназначена для уравновешивания сил и моментов от сил инерции вращающихся масс, т. е. дисбалансов, расположенных в разных, перпендикулярных оси вращения плоскостях.

Динамическую балансировку выполняют на вертикальных или горизонтальных балансировочных станках. Принцип их работы основан на измерении амплитуды колебания люльки станка с уравновешиваемым элементом относительно ее шарнирно закрепленного конца. При совпадении частоты вращения неуравновешенных масс и частоты собственных колебаний станка амплитуда колебаний при резонансе пропорциональна дисбалансу системы, что позволяет установить его величину.

Вращающиеся узлы центрифуг балансируют избирательно: для шкивов, муфт, шестерен и других деталей обычно достаточно ста­тической балансировки; для роторов, шнеков, редукторов выполняют динамическую балансировку.

Особое внимание уделяют балансировке роторов, имеющих значительные массы и геометрические размеры. При балансировании консольно закрепленные роторы крепят на станках в специальных оправках, а роторы, расположенные между опорами, — на собствен­ных цапфах. Съемные крепежные детали (сита, кольца, фланцы и т. п.) после балансировки ротора следует обязательно маркиро­вать. Если при эксплуатации возможны деформация деталей, их смещение, неравномерный износ и пр., то их балансируют по месту монтажа центрифуги с последующей приваркой дополнительных масс в специально предусмотренном месте (центрифуги, работающие при скоростях, соответствующих Fr' < 3000) или удалением части металла сверлением ротора (центрифуги с высокими скоростями при Fr' > 3000). Допускаемую неуравновешенность (дисбаланс) уста­навливают опытным путем в зависимости от типа центрифуги.