Балансировочная машина

Балансировочный станок — это измерительный инструмент, используемый для балансировки вращающихся частей машин, таких как роторы электродвигателей , вентиляторы , турбины , дисковые тормоза , дисковые приводы , пропеллеры и насосы . Машина обычно состоит из двух жестких постаментов с подвеской и подшипниками сверху, поддерживающими монтажную платформу. Испытуемый агрегат крепится болтами к платформе и вращается с помощью ременного, пневматического или торцевого привода. Когда деталь вращается, вибрация в подвеске обнаруживается датчиками, и эта информация используется для определения степени дисбаланса детали. Наряду с информацией о фазе машина может определить, сколько и где добавить или убрать грузы, чтобы сбалансировать деталь. ^[1]

Твердый подшипник против мягкого подшипника

Существует два основных типа балансировочных станков: с жестким подшипником и с мягким подшипником . Однако разница между ними заключается в подвеске, а не в подшипниках.

В тяжелонесущей машине балансировка производится на частоте ниже резонансной частоты подвески. Таким образом, результирующее смещение подвески вызвано центробежной силой, возникающей из-за дисбаланса ротора. В машине с мягким подшипником балансировка производится на частоте выше резонансной частоты подвески. Смещение подвески определяется расстоянием главной оси инерции ротора относительно оси вращения ротора, определяемой подшипниками ротора. Оба типа машин имеют различные преимущества и недостатки. Машина с жестким подшипником, как правило, более универсальна и может обрабатывать детали с сильно разным весом, поскольку машины с жестким подшипником измеряют центробежные силы и требуют только однократной калибровки. Достаточно ввести в измерительный блок всего пять геометрических размеров, и машина готова к использованию. Поэтому он очень хорошо подходит для мелко- и среднесерийного производства, а также в ремонтных мастерских.

Машина с мягким подшипником не столь универсальна в отношении массы балансируемого ротора. Подготовка машины с мягким подшипником для отдельных типов роторов требует больше времени, поскольку ее необходимо калибровать для разных типов деталей, что делает точность процесса зависимой от знаний и навыков оператора. При наличии измерительного оборудования, способного хранить параметры калибровки установки, необходимость повторной калибровки становится ненужной, поскольку исходная настройка ротора на балансировочном станке во время его калибровки дублируется. Таким образом, использование специального приспособления для каждого типа ротора может потребовать дополнительных затрат, но дает преимущество, заключающееся в более высокой точности процесса балансировки и меньшей зависимости от уровня квалификации оператора станка. Поскольку настройка станка немного более утомительна, он, как правило, больше подходит для крупнопроизводительных и высокоточных задач балансировки. Последнее требуется, когда ротор имеет высокую рабочую скорость или критическое применение (рекомендуемый допуск балансировки см. в стандарте ISO 201940).

Машины с твердыми и мягкими подшипниками можно автоматизировать для автоматического снятия веса, например, путем сверления или фрезерования, но машины с твердыми подшипниками более прочны и надежны. Оба принципа машины могут быть интегрированы в производственную линию и загружены с помощью робота-манипулятора или портала, что требует минимального контроля со стороны человека. ^[2]

Как это работает

Вращающаяся часть опирается на подшипники, а к подвеске крепится датчик вибрации. В большинстве машин с мягкими подшипниками используется датчик скорости. Этот датчик работает путем перемещения магнита относительно неподвижной катушки, которая генерирует напряжение, пропорциональное скорости вибрации. Также можно использовать акселерометры , которые измеряют ускорение вибрации.

Фотоэлемент (иногда называемый фазером ), датчик приближения или энкодер используется для определения скорости вращения, а также относительной фазы вращающейся части. Эта информация о фазе затем используется для фильтрации информации о вибрации, чтобы определить величину движения или силы за один оборот детали. Кроме того, разница во времени между фазой и пиком вибрации определяет угол, при котором существует дисбаланс. Величина дисбаланса и угол дисбаланса дают вектор дисбаланса.

Калибровка выполняется путем добавления известного груза под известным углом. В машинах с мягкими подшипниками пробные грузы должны быть добавлены в плоскостях коррекции для каждой детали. Это связано с тем, что расположение плоскостей коррекции вдоль оси вращения неизвестно, а следовательно, неизвестно, насколько данное количество веса повлияет на баланс. Используя пробные гири, добавляется известный вес под известным углом и определяется вектор дисбаланса, вызванный им.

Другие типы балансировочных станков

Статические балансировочные станки отличаются от станков с твердыми и мягкими подшипниками тем, что при измерении деталь не вращается. Вместо того, чтобы опираться на подшипники, деталь опирается вертикально на свой геометрический центр. В состоянии покоя любое движение детали от ее геометрического центра обнаруживается двумя перпендикулярными датчиками под столом и регистрируется как дисбаланс. Статические балансировочные станки часто используются для балансировки деталей, диаметр которых значительно превышает их длину, например, вентиляторов. Преимущества использования статического балансировщика — скорость и цена. Однако статический балансир может корректировать только в одной плоскости, поэтому его точность ограничена.

Станок для балансировки лезвий пытается сбалансировать деталь в сборе, поэтому в дальнейшем требуется минимальная коррекция. Балансировка массы лопастей обычно выполняется для коротких лопастей, тогда как для длинных лопастей может потребоваться моментное взвешивание по одной или двум осям. Для длинных и широких лопастей может потребоваться измерение осевого момента для оптимизации распределения напряжения в ступице. Балансировщики лопастей используются в таких деталях, как вентиляторы, пропеллеры и турбины. На балансировочном станке вес и/или момент каждой собираемой лопасти вводятся в пакет программного обеспечения для балансировки. Затем программное обеспечение сортирует лопасти и пытается найти расположение лопастей с наименьшим дисбалансом. Меньшее количество корректирующего дисбаланса груза в процессе окончательной балансировки означает меньшую (концентрированную) нагрузку на узел ротора.

Переносные балансировочные станки используются для балансировки деталей, которые невозможно разобрать и поставить на балансировочный станок, обычно это детали, находящиеся в эксплуатации, например турбины, насосы и двигатели. Переносные балансиры комплектуются датчиками смещения, такими как акселерометры, и фотоэлементом, которые затем монтируются на постаментах или кожухе ходовой части. На основании обнаруженных вибраций рассчитывают дисбаланс детали. Зачастую эти устройства содержат анализатор спектра , поэтому состояние детали можно контролировать без использования фотоэлемента и анализировать невращательную вибрацию.

См. также

Карл Шенк , немецкий бизнесмен
Роторная динамика , прикладная механика вращающихся конструкций.
Баланс шин

Ссылки

^ Ху, Яньцзюань, Прогнозирование ошибок калибровки балансировочных станков на основе метода машинного обучения (аннотация) , т. 1, с. 198, Science Direct , получено 6 апреля 2023 г.
^ «Твердый подшипник против мягкого подшипника» .

Дальнейшее чтение

Адольф Лингенер: Балансировка. Теория и практика . Verlag Technik, Берлин и Мюнхен, 1992 г., ISBN 3-341-00927-2
Хатто Шнайдер: Технология балансировки . 6-е издание. Спрингер, Берлин и др. 2003, ISBN 3-540-00596-Х
Schenck Trebel Corporation (1990), Основы балансировки (3-е изд.), Schenck Trebel Corporation .

Внешние ссылки

Основные часто задаваемые вопросы о балансировочных станках

[1] Ху, Яньцзюань, Прогнозирование ошибок калибровки балансировочных станков на основе метода машинного обучения (аннотация) , т. 1, с. 198, Science Direct , получено 6 апреля 2023 г.

[2] «Твердый подшипник против мягкого подшипника» .

[1]

[2]