книги / Современные методы и средства балансировки машин и приборов

прирост фотопотока при воздействии прироста потока полезного сигнала ДФ; погрешность по току AI = (S' — 5)/ДФ составляет в общем случае незначительную величину и ей можно пренебречь. Основным является влияние порога шума в цепи.

Для выполнения условия a0JLan > 1 соотношения сигнал/помеха необходимо, чтобы на выходе ФЭУ выполнялось условие

Тогда значение Дср2 определяется из соотношения

Асрд = а„ ( 1 + ) , A < P z = 1 -г-1 ,5 % .

Общим аналитическим выражением для определения значения

6.6. МАШИННЫЕ МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ БАЛАНСИРОВОЧНЫХ СТАНКОВ

При внедрении в практику электрофизических балансировочных станков необходимо решить две группы задач:

разработка алгоритма и программы балансировочных расчетов, а также методики уравновешивания;

создание оперативной, доступной и надежной системы обеспече­ ния балансировочных работ вычислительными средствами.

Рассмотрим вариант решения этих задач, реализованный в произ­ водственных условиях.

Если у ротора, имеющего в контролируемых точках £ вибрации

скостям k.

Необходимо определить такие значения AG, при которых дости­ гаются минимальные значения 8j. Идеальным случаем было бы

— 0, однако при J < К это недостижимо. Таким образом, необ­ ходимо сформулировать функцию качества Ф, минимизация которой

Решение этого уравновешивания имеет вид

[Р\ = \[аГ[а\ + т -Ч а П А ].

Практически нельзя ограничиться только этим вариантом реше­ ния, поскольку гораздо более распространенной при уравновешива­ нии является ситуация, когда значения àik и D„ik неизвестны или

определены весьма приближенно. В связи с этим рассмотрим такую постановку задачи: по замерам вибрации и значениям устанавлива­ емых грузов при проведении балансировочных пусков (так называемых пробных пусков) определить значения уравновешивающих грузов.

Для получения необходимых сведений при использовании К, гру­ зов (систем грузов) необходимо провести К + 1 балансировочных пусков. Если считать, что каждый последующий пуск производится после установки очередного пробного корректирующего груза Phпр, то

где k — номер пуска (пуск без установки грузов имеет номер 0). Порядок сравнения пусков, который предусматривается выра­

жением (6.33), является не единственным и в общем случае не опти­ мальным.

Наиболее естественным путем получения оптимального решения

Вполне понятно, что все приведенные рассуждения распростра­ няются на случай уравновешивания при различных скоростях вра­ щения. Таким образом, в расчет могут быть введены замеры вибра­

в расчет разнородных замеров необходимо применять коэффициенты нормирования для амплитуд вибраций, обеспечивающие их соответ­ ствие заданному классу точности.

Дисперсии замеров вибраций во всех расчетах предполагаются заданными. Фактически их значения не известны и могут быть назначены произвольно или на основании замеров расчетов и т. п. Информация, которой располагают при проведении балансировки, складывается из двух-трех замеров вибраций в одной точке при каждом пуске. Такое число замеров, безусловно, не может служить предметом статической обработки и недостаточно для определения

дисперсии DAt. В связи с этим любой способ назначения дисперсий, вводимых в расчет, нуждается в обосновании (рис. -6.11).

Предложена определенная последовательность образования исходной информации; при каждом пуске производится два замера

вибрации во всех контролируемых точках А' и А" через определенный промежуток времени. В качестве исходного принимается значение А,

полученное при втором замере, т. е. А = А", а в качестве среднего квадратического отклонения — модуль разности двух замеров

аА = | А" — А' |. Как известно, DA = <т>i [2].

Разность значений А' и А" обычно выходит за пределы воз­ можной погрешности измерительной аппаратуры и объясняется в основном разностью объекта измерения, т. е. переменным вибрацион­ ным состоянием балансируемого агрегата. Можно считать, что помимо дисбаланса вибрация зависит от неконтролируемых тепловых дефор­ маций, а также от точности уста­ новки балансировочного числа оборотов. Тепловое состояние агрегата меняется во времени, асимптотически приближаясь к установившемуся. По разным соображениям достичь устано­ вившегося состояния агрегата при балансировке не удается.

Таким образом, разные баланси­ ровочные пуски, строго говоря, несопоставимы. Эта несопоста­ вимость непосредственно обна-

Рис. 6.11. Практические кривые рас­ пределения дисперсии:

а — массовых параметров; б — фазовых параметров балансируемых роторов; 1 — до .нормализации процесса балансировки; 2 *—после процесса нормализации

ружится, если агрегат пустить дважды в разное время и при одной установке балансировочных грузов. Практически такой способ обнаружения погрешности является неприемлемым, поэтому опре­

деляют состояния агрегата между замерами А' и Â" и модулируют возможное несоответствие состояний агрегата при разных пусках.

Интервал времени между замерами Л' и Я" определен из рассмо­ трения изменений вибрации во времени для различных агрегатов и выбран так, что в течение его происходит 20—40 % всех изменений вибрации. Это отражает возможное несоответствие режимов при разных пусках. На основании изложенного рекомендуется первый замер производить через 10 мин после установки балансировочной скорости вращения, второй через 20 мин после первого. Такая ре­ комендация касается мощных турбоагрегатов, она будет уточняться в процессе более глубинного изучения описанных явлений. Вполне

понятно, что в разности А' и Л" находит одновременно отражение возможная неточность установки балансировочного числа оборотов, а также погрешность измерений.

При всех обстоятельствах значение | А" — Л' | является случай­ ной величиной, в связи с чем следует оговорить, что она фигурирует в расчетах не как среднее квадратическое значение погрешности замера, а вместо него. Эта подстановка оправдана тем, что на расчет

влияет не каждое в отдельности значение DAit а их сумма (см. обра­ зование матрицы [D]). Интересно отметить, что такая подстановка будет неправомерной, если минимизировать ожидаемое значение ег.

Рассмотрим, как влияет учет дисперсий на результаты расчета. Формально учет дисперсий выражается в сложении матрицы [а]т [а]

чает таким образом получение заведомо абсурдных результатов. На основе полученных решений можно сделать следующие выводы: относительные изменения АОд превышают относительные изме­

нения амплитуд вибраций и существенно различаются между собой; в большом диапазоне увеличения дисперсий расчетные значения остаточных амплитуд вибраций остаются в норме; введение дисперсий снижает AG:, и практически исключает так называемые нечувстви­ тельные сочетания Дае и Дфе, в то же время мало изменяется ДОдоп.

Для решения задач, возникающих при уравновешивании рото­ ров, в приведенном выше алгоритме реализовано пять вариантов рас­ чета, позволяющих определять АОл по известным приближенным па­ раметрам: значениям пробных пусков, данным предшествующих балансировок, оптимизации точностных и технологических па­ раметров.

Глава 7

БАЛАНСИРОВОЧНАЯ ТЕХНИКА В ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ

7.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА БАЛАНСИРОВКИ В ОБРАБОТКЕ РЕЗАНИЕМ

(Б. И. Горбунов)

Формирование необходимого качества изделий машиностроитель­ ного производства обеспечивается на всех стадиях технологических процессов изготовления деталей и сборочных единиц. Показатели качества неразрывно связаны с эксплуатационными требованиями к изделиям и изменяются в зависимости от них. В современных условиях все большее число изделий проходит процесс определения значений и углов дисбалансов вращающихся частей и уменьшения

приемов при корректировке масс ротора. Следовательно, производи­ тельность балансировочного станка Q будет

где t0 — основное (технологическое) время; tB— вспомогательное время; topr и tTex — время организационного и технического обслу­ живания соответственно; tn — время перерывов на отдых и др.

Взависимости от типа производства удельный вес составляющих

вэтой формуле различен. Для массового производства три послед­ них слагаемых не учитывают. В этом случае повышения производи­ тельности добиваются, сокращая оперативное время, т. е. сумму основного и вспомогательного времен. Основное время сокращают, повышая режимы резания, а вспомогательное — применяя высоко­ производительную технологическую оснастку, прогрессивные ме­ тоды организации работы.

При корректировке дисбалансов резанием используют такие технологические методы, как сверление, фрезерование концевой фрезой, точение и растачивание. Применение любого из этих методов связано с возникновением технологических погрешностей. В общем виде они могут быть сведены к погрешности удаляемой массы Д,„, погрешности положения центра этой массы вдоль радиуса ротора AR,

погрешности положения центра массы относительно плоскости кор­ рекции Д,-. К этим погрешностям относится погрешность, получа­ емая в ряде случаев от колебаний угловой скорости относительно некоторой, принятой за эталон Дш.

Действительно, момент от расчетной корректирующей массы (КМ)

где Fj, — центробежная сила; L — расстояние между плоскостями корректировки масс; т — масса удаленного (например, высвер­ ленного) материала; R — расчетный радиус масс корректировки ротора; со — угловая скорость ротора.

В реальных условиях величины, входящие в формулу, выдержи­ ваются с некоторыми погрешностями. При достаточно малых значе­ ниях этих погрешностей можно определить степень влияния их на максимальную относительную погрешность

Исследование реального технологического процесса и конструк­ ции ротора позволяет определить значения погрешностей в этой формуле и, следовательно, оценить реальное влияние каждой по­ грешности на суммарную.

Для каждой технологической операции производственную по­ грешность корректировки масс можно представить в виде своей структуры, удобной для изучения. Например, при устранении дис­ баланса сверлением определение этой угловой погрешности Дуп сведется к нахождению элементарных производственных погрешно­ стей, функционально связанных с ней:

где Ду — погрешность установки ротора по измеренному углу дис­ баланса на столе или в приспособлении сверлильного станка; Др — погрешность, вызываемая отклонением оси отверстия в радиальной плоскости ротора от нормали к его поверхности; Д0 — погрешность, вызываемая отклонением оси отверстия в осевой плоскости ротора от нормали к его поверхности; Д„ — другие погрешности, приводя­ щие к изменению угла дисбаланса, создаваемого высверленным объ­ емом.

Погрешность в дисбалансе, создаваемом высверливаемым объемом Дв, может быть также определена в функции от элементарных про­ изводственных погрешностей:

где Др.о — погрешность в результате неравномерной «разбивки» отверстия; Дг — погрешность выдерживания необходимой глубины сверления; Дст — погрешность базирования ротора на столе или в приспособлении сверлильного станка; Дпц — другие погрешности, приводящие к изменению значения дисбаланса, создаваемого вы­ сверленным объемом.

Рис. 7.1. Технологическая схема балан­ сировки перемещением двух корректи­ рующих масс

приводящая к изменению плеча момента (различная глубина свер­ ления, колебания осевых размеров ротора и др.).

Известно, что производительность неразрывно связана с точ­ ностью процесса. Наглядное представление о протекании процесса дают так называемые технологические схемы балансировки (рис. 7.1), составляемые в координатных осях дисбаланс — время. Иногда вместо времени используют число просверливаемых отверстий, число переходов и другие дискретные величины, характеризующие про­ должительность процесса. При корректировке дисбаланса без изме­ нения массы ротора процесс изменения положения КМ идет плавно. Так управляемое балансирующее устройство (УБУ) с двумя коррек­ тирующими кольцевыми массами снижает дисбаланс ротора Dt по­ переменным поворотом этих масс, что отражено на технологической схеме (см. рис. 7.1). От точки 1 до точки 2 действует первая масса, затем следует переключение приводного устройства на вторую массу (участок 2—3) и поворот второй массы до тех пор, пока дисбаланс не начнет нарастать (участок 3—4) и т. д. В случае, если корректи­ рующая масса будет поворачиваться не в нужном направлении (уча­ сток 7—8), автоматическая система или оператор изменят направле­ ние ее движения (участок 8'—9). Такого рода погрешности приводят к удлинению балансировочного цикла во времени (сравните абс­ циссу точек 8 и 10). Достижение заданного значения дисбаланса D0 служит основанием для прекращения процесса балансировки.

7.2. ПРОЦЕСС СТАТИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ РОТОРА ПОДВИЖНЫМИ КОРРЕКТИРУЮЩИМИ МАССАМИ

(Б. И. Горбунов, В. И. Сутормин)

Рассмотрим работу устройства с кинематически несвязанными корректирующими массами, перемещаемыми по окружности. В схеме узла корректировки (рис. 7.2, а) К\ и Кг — дисбалансы кольцевых корректирующих масс, D — режимный дисбаланс шлифовального круга; Kl = Kz, чтобы в момент отсутствия режимного дисбаланса не создавать его искусственно. До начала балансировки корректи­