Что такое статическая и динамическая балансировка

§ 14. Балансировка деталей и узлов

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=m_а 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/

Как правильно балансировать колесо

Сегодня не обойтись без корректной балансировки колес, но многие автолюбители не совсем понимают, что же такое правильная балансировка. От того, насколько качественным будет выполнена данная процедура, зависит безопасность вождения автомобилем.

Для чего нужна балансировка

Баланс колеса в полной мере зависит от шины авто, поскольку на этот процесс влияют самые дальние участки узла. Неуравновешенность колеса тем серьезнее становится, чем быстрее его скорость. Из-за вибрации начинают выходить из строя элементы ходовой части, изнашивается резина.
Производители деталей колеса (дисков, покрышек) не в состоянии изготовить их сбалансированными идеально, ведь доли миллиметра или грамма все равно в какой-либо части разнятся. В процессе дальнейшей эксплуатации происходит естественный износ резины и небольшие повреждения колесных дисков, таким образом, появляется необходимость проведения балансировки.

Виды балансировки

Детали колеса имеют, каждая в отдельности, свой дисбаланс, уравновесить который можно грузиками. При шиномонтаже нужно их собрать так, чтобы точки дисбаланса элементов (шины, диска) сами себя уравновешивали.

Балансировка колес автомобиля обойдется дешевле, чем установка новых покрышек или ремонта подвески. Процедуру следует проводить на передних и задних колесах.

Различают несколько видов балансирования:
-с откручиванием колес и установкой на специальный станок;
-финишная – проводится прямо на автомобиле;
-автоматическая – проводится гранулами или специальным порошком, но только на грузовых автомобилях.

Как балансировать колеса?

Статическая балансировка
При наличии статического дисбаланса имеется разный вес колес по оси вращения. Это место станет сильно ударять по дороге при езде, а при скорости сильно ощущаться на рулевом колесе и/или на кузове автомобиля.
Принцип статической балансировки таков: на станок надевают колесо, раскручивают его. Во время раскрутки автоматический блок определяет уровень дисбаланса, выводит данные измерений на дисплей, обозначает, на какое место грузик какой массы установить.

Грузики есть двух видов:
-с кронштейном, который устанавливается на край диска; можно применять в основном на штампованных дисках;
-на основании из клея, которые используются для кованых, литых дисков.

Балансировка динамическая
Одна из современных процедур, которую проводят не все мастерские. Дисбаланс динамический чаще случается в колесах с широкими шинами в отношении к плоскости оборотов.

Финишная
Балансировку финишную осуществляют после статической либо динамической. Под подвешенным ТС монтируется балансировочный стенд и спецоборудование. При раскрутке колеса до 90 км/час автоматическое устройство проводит замеры и показывает место дисбаланса, где требуется установка груза.

Правила выполнения балансирования
Чтобы достичь максимально точной балансировки, нужно следовать правилам:
1.Обязательно очищать диск с обеих сторон от любого вида загрязнений, иначе автоматика не определит качественно вес груза, место его установки.
2.Грузы, установленные при предыдущей процедуре, следует снимать.
3.Внимательно следить за тем, чтобы шина полностью стала на свое место.
4.В процессе балансирования нужно учитывать наличие пластмассового колпака, надевающегося после выполнения работ.

Частоту осуществления балансирования колес рекомендуют проводить после пробега в 10-20 тыс. км или при смене сезонности резины. Но это не основной показатель. Главное, если вы начинаете замечать биение руля при передвижении, значительную вибрацию корпуса, посетите шиномонтажную мастерскую.

Причины разбалансировки
Насколько качественно проведена процедура восстановления равновесия колес, зависит рабочее состояние авто. Дисбаланс происходит по некоторым причинам:
-износ покрышки;
-помялся диск;
-производственный дефект диска, шины;
-ремонт шины осуществлен некорректно.

Если дисбаланс появился, вы можете определить по заметным признакам:
вибрация ходовой части будет отдавать в салон;
к вибрации примешиваются еще и шумы или тряска;
при отдаче вибрации на руль следует провести балансировку передних колес.

Ошибки при проведении балансировки
Если признаки разбалансировки обнаружены, необходимо обратиться в мастерскую шиномонтажа. Осуществляя уравновешивание, специалист может допустить ошибки, которые потом могут послужить возникновению проблем.

1.Покрышки и диски не почистили. Частица грязи весом в 7-8 грамм на колесе, камешек, попавшие в резину, могут спровоцировать дисбаланс в дальнейшем. При передвижении водитель станет ощущать биение руля, начнет разрушаться подвеска.
2.Не закреплен надлежащим образом балансировочный станок. Неустойчивость станка не позволит выполнить балансирование качественно.
3.Не проведена калибровка балансировочного станка. Специалист не выполнит уравновешивание качественно на таком станке.
4.Грузик не установлен правильно. Технология проведения операции приклеивания груза должна соблюдаться в полной мере, иначе грузик отклеится даже при мойке.
5.Балансировка колес «по нулям» не проведена. Если мастер не ответственно относится к выполнению своей работы, то для него 3-5 г дисбаланса ничего не значат. Но при монтаже диска признак разбалансировки проявится. Затем на высокой скорости руль начнет бить, управление автомобилем ухудшится, станут выходить из строя детали подвески. Очень важно, чтобы значение процедуры было нулевым.

Как видите, балансировать колеса нужно периодически, чтобы способствовать комфортному передвижению и безопасности.

Наша страница на DRIVE2:

Что такое статическая и динамическая балансировка

Copyright © iTire 2018 — 2024.

Шиномонтаж iTire | Тел: +7 981 8770011

Россия, Санкт- Петербург, улица Цветочная дом 6.

Тел: +7(981) 877- 00- 11

Что такое статический, моментный и динамический дисбаланс?

Балансировка вращающихся тел — процесс уравновешивания вращающихся частей машины — роторов электродвигателей и турбин, коленчатых валов, шкивов, колёс автомобиля и др.

Балансировка включает в себя определение значений и углов дисбаланса и установку корректирующих масс для уравновешивания ротора.

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

Несбалансированная деталь вызывает дополнительные динамические нагрузки на подшипниковые узлы, что приводит их ускоренному износу и уменьшению срока службы. Балансировка позволяет уменьшить вибрацию и дополнительные нагрузки, что увеличивает срок службы машины.

Какие виды балансировки есть?

Различают 3 вида балансировки.

1. Статическая балансировка

Определяется и уменьшается статическая неуравновешенность. Чтобы статически уравновесить вращающуюся деталь, надо центр её тяжести перенести на геометрическую ось вращения. Такой вид уравновешивания называется статической балансировкой.

Используется для дискообразных роторов с соотношением длины к диаметру менее 0,25

При статической балансировке необходимо выбрать одну плоскость коррекции, не являющуюся технологической, выбрать радиус и рассчитать величину массы, которую необходимо добавить (убрать) на данном радиусе. Используются простые стенды для нахождения центра масс.

2. Моментная балансировка

Определяется и уменьшается главный момент дисбаланса ротора, характеризующий его моментную неуравновешенность.

Моментную балансировку проводят не менее чем в двух плоскостях коррекции.

3. Динамическая балансировка

Определяются и уменьшаются дисбалансы ротора, характеризующие динамическую неуравновешенность, включающую в себя статическую и моментную неуравновешенность.

Используется для длинных роторов.

При динамической балансировке необходимо найти две плоскости коррекции, не являющиеся технологическими, выбрать радиус и рассчитать величину масс, которые необходимо добавить (убрать) на данном радиусе в обеих плоскостях.

Статическая и моментная балансировка не устраняет динамический дисбаланс, а динамическая балансировка устраняет все выше перечисленные дисбалансы.

ЧТО ТАКОЕ СТАТИЧЕСКИЙ , МОМЕНТНЫЙ И ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИСБАЛАНС?

Статический, моментный и динамический дисбаланс.

Цены

3.7.4 Статическая и динамическая балансировка вращающихся масс.

Деталь, правильно спроектированная с точки зрения уравновешенности, может оказаться неуравновешенной вслед­ствие неоднородности материала, неточности изготовления. Поэтому все быстровращающиеся детали подвергают опытно­му уравновешиванию на специальной машине. Такое опытное уравновешивание называется балансировкой. Она может быть статической и динамической.

Статическая балансировка выполняется на специальных призмах, расположенных параллельно, на которые помещается уравновешиваемая деталь или на пружинных весах (рис. 35).

В первом случае, когда центр масс смещен относитель­но оси, то деталь поворачивается пока центр масс не зай­мет самое низкое положение. Добавлением масс предва­рительное крепление с помощью (пластилина) или удалением масс (высверливание) добиваются безразличного равновесия детали на призмах при любом ее повороте.

Во втором случае, балансируемую деталь помещают в опорах пружинного .рычага и поворачивают. По размаху рычага на шкале судят о величине и месте неуравнове­шенности.

При тщательной балансировке можно добиться смеще­ния центра масс не менее 0,05 мм, Как правило, стати­ческой балансировке подвергаются детали плоские и вра­щающиеся с малыми угловыми скоростями.

Рис 3.34. Балансировка на призмах Рис 3.35. Балансировка на пружинных весах

Динамическая неуравновешенность проявляется толь­ко при движении детали, поэтому динамическая балансиров­ка выполняется только на движущейся детали.

Динамической балансировке подвергают детали боль­шой длины и сложной формы, имеющие большую угловую ско­рость вращения.

Балансируют на специальных балансировочных станках и машинах различных конструкций.

При вращении деталь раскачивает основание, на ко­тором закреплена, и по картине колебаний основания уста­навливают величину неуравновешенности.

Станки и машины оснащены реагирующими приборами и электроникой, по которой устанавливают величину неурав­новешенности.

В последнее время широкое распространение получи­ли машины, имеющие возможность балансировать деталь при ее вращении путем напыления или испарения металла с помощью лазера.

Эти машины в сотни раз сокращают время и повышают точность балансировки, существенно повышают производи­тельность труда и высвобождают людские резервы.

Лекция 14

План лекции.

3.7.5. Общие условия уравновешивания механизмов.

3.7.6. Уравновешивание шарнирного четырехзвенника.

3.8. Движение машины под действием заданных сил.

3.8.1. Режимы движения машины,

3.8.2. Характеристика внешних сил.

3.7.5. Общие условия уравновешивания механизмов.

Эту задачу рассмотрим на примере шарнирного четырехзвенного механизма.

При вращении ведущего звена общий центр масс механизма перемещается по замкнутому пути. Вследствие этого главный вектор и главный момент сил инерции периодически меняются по величине и направлению, возникающие при этом силы инерции передаются через стойку на фундамент, вызывая его быстрый износ, а в некоторых случаях могут привести к ава­рии.

Задача уравновешивания механизма сводится к уравновеши­ванию сил инерции его подвижных звеньев, т.е. к выполнению условий.

=0, =0.

В сложной машине, если эти условия выполняются для каждого из механизмов, то они выполняются и для машины в целом. Поэтому для уравновешивания машин достаточно обе­спечить уравновешивание сил инерции каждого из её механиз­мов.

Для механизмов с нелинейной функцией положения (рычажных, кулачковых) тождественное выполнение условий (3.33) оказывается в большинстве случаев невозможным. При урав­новешивании таких механизмов обычно ограничиваются выпол­нением только первого условия. Такое уравновешивание назы­вается статическим. Естественно, что такое частичное вы­полнение условий уравновешивания далеко не всегда оказы­вается эффективным. Силы, действующие на стойку, приво­дятся в этом случае к главному моменту, который может вызывать интенсивные угловые колебания машины.

Рассмотрим, какими способами можно обеспечить обра­щение в нуль главного вектора сил инерции механизма. Как известно из кинетостатики

= ,

Где m_s — суммарная масса всех звеньев;

a_s — ускорение центра масс системы.

Для выполнения условия =0, необходимо, чтобы a_s=0, T.K. m_s0.

Таким образом, при неизменном положении общего центра масс механизм будет статически уравновешен.