Способ балансировки зубчатого механизма

Способ балансировки зубчатого механизма

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и1, 578573

Союз Советских

Социалистических

Респчблии! @

I (51) М. Кл."- G 01М1,/20 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.11.75 (21) 2185151 25-28 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.10.77. Бюллетень № 40 (45) Дата опубликования описания 10.10.77 (53) УДК 620.1.05:531. .24(088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

М. Д. Генкин, Р. Л. Иоффе, В. Г. Кудинов и Ю. Н. Федосеев

Государственный научно-исследовательский институт машиноведения (54) СПОСОБ БАЛАНСИРОВКИ ЗУБЧАТОГО

МЕХА Н ИЗМА

Изобретение относится к балансировочной технике и касается, в частности, способа балансировки таких роторов, на которые во время работы действует гармоническая радиальная сила. 5

К роторам такого типа относятся, например, зубчатые колеса редукторов переборного типа, в которых .во время работы .возникают внутренние радиальные гармонические усилия, обусловленные накопленной ошибкой ша- 10 га зацепления, а также рабочие колеса гидравлических машин (насосов, турбин), в которых из-за биений различных поверхностей колеса относительно поверхностей корпуса также возникают внутренние радиальные гидродинами- 15 ческие силы, амплитуда которых определяется величиной биения, а мгновенное значение зависит от частоты вращения.

К роторам этого типа отцосятся роторы различных электрических машин, в которых 20 одной из причин колебаний ротора с оборотной частотой являются переменные магнитные силы, действующие в,воздушном зазоре между ротором и статором.

Сюда же следует отнести и водило плане- 25 тарного редуктора, на которое действует вращающаяся с частотой его вращения радиальная сила, обусловленная неравномерностью нагрузки, передаваемой отдельными сателлитами планетарного редуктора, 30

В настоящее время в связи с непрерывно растущими требованиями, .предъявляемыми к повышению качества работы различных машин и механизмов с вращающимися роторами, широкое распространение получили различные способы уравновешивания или балансировки роторов, позволяющие существенно снизить .вибрации машин на рабочих оборотах и тем самым резко повысить их надежность и срок службы. Так, например, в последние годы был разработан целый ряд различных способов уравновешивания роторов непосредственно в машине.

К этим способам относится, в частности, способ, который предусматривает уравновешивание ротора непосредственно на машине с.помощью специального устройства, установленного на роторе, связанного с внешней системой управления и в зависимости от фактической неуравновешенности ротора автоматически меняющего положение имеющихся в нем балансировочных грузов (1).

Недостатком такого способа уравновешивания является его сложность и низкая надежность используемых при этом автоматических уравновешивающих устройств.

Известен также способ уравновешивания жесткого ротора, который разработан применительно к колесам крупных гидравлических турбин (2).

578573

Этот способ является наиболее близким к изобретению.

Остаточный статический дисбаланс рабочего колеса гидротурбины уравновешивают за счет выполнения на колесе эксцентрп шой проточки, создающей уравновешивающее гидродинамическое усилие. Такая операция по существу заменяет операцию уравновешивания ротора на обычном балансировочном станке, т. е. этот способ преследует цель упростить технологию балансировки ротора и может найти применение в тех случаях, когда по каким-либо соображениям простая балансировка ротора на балансировочных устройствах связана с серьезными трудностями или когда предполагается, что при нормально изготовленном и отбалансированном роторе в машине не будут возникать сколько-нибудь существенные вибрации на частоте вращения ротора.

Однако по этому способу не представляется возмо>кным уравновесить ротор, который, будучи отбалансированным на балансировочном станке, является источником вибраций машины на оборотной частоте, которые обусловлены различного рода неточностями изготовления и сборки деталей и узлов машины.

Цель изобретения — снижение уровня вибрации зубчатой передачи, на которую во время работы действует гармоническая радиальная сила, мгновенное значение которой зависит от частоты вращения ротора, Для этого по предлагаемому способу определяют накопленную ошибку шага зацепления зубчатых колес, собирают зубчатые пары по степени точности изготовления, рассчитывают величины корректирующих масс по ошибке шага и устанавливают их в противофазе силы, возникающей от накопленной ошиоки шага зацепления.

Балансировку проводят на универсальных или специальных балансировочных станках для устранения статической и динамической неуравновешенности зубчатых колес, причем точность такой балансировки определяется исключительно возможностями балансировочного станка. Испытания зубчатых редукторов переборного типа показывают, что, помимо дебаланса в таких редукторах на оборотных частотах, существует еще один источник вибраций колес редуктора.

Таким источником является накопленная ошибка шага зацепления, величина которой обусловлена точностью зубонарезных станков.

Колеса, изготовленные даже на уникальных по своим точностным параметрам зубонарезных станках, имеют определенную накопленную ошибку шага зацепления.

Установлено, что при изменении статической неуравновешенности колеса амплитуда его,вибраций на частоте вращения меняется вполне определенным образом.

Статическая неурагповешенность колеса приводит к возникновению центробежной силы F, которая зависит от величины неуравновешенности H частоты вращения колеса, т. е.

F =-F,cos of, где F, = meu>,. т — масса колеса; с — смещение его центра тяжести от осп вращения; (0 — круговая частота вращения.

С другой стороны накопленная ошибка шага зацепления создает приложенную к колесу радиальную силу Рь которая зависит от частоты вращения колеса, величины накопленной ошибки Е и жесткости зубчатой передачи

С, т. е. ECcos(et + ), где с — фаза между силами Р и F. В результате сложения сил Р и F на колесо действует результирующая гар20 мопическая сила R, амплитуда которой Ro зависит от величин Fo F, С и ср, т. е.

R, = P F + (ЕС) + 2F,ÅÑ cos; .

Очевидно, если Fp сделать равным ЕС, а

25 угол y — 180, то амплитуда результирующей силы будет равна нулю.

Рассмотрим предложенный способ на примере балансировки водила планетарного редуктора. Известно, что в планетарных редукЗ0 торах нагрузка передается по параллельным потокам мощности неравномерно из-за погрешностей изготовления. Неравномерность нагрузки, передаваемой сателлитами, приводит к возникновению гармонической радиаль35 ной силы F, прило>кенной к водилу и определяемой частотой вращения водила и разностью нагрузки на сателлитах Р, т. е, F=

= РсозЫ.

В этом случае для уравновешивания води40 ла на частоте его вращения следует выполнить следующие операции: а) отбалансировать водило статически и динамически на балансировочном станке;

o) расчетным путем, зная коэффициент не45 равномерности редуктора, найти значение радиальной силы Р; в) подобрать зубчатые пары по степени точности изготовления; г) ввести в водило статическую неуравно50 вешенность, которая на рабочих оооротах водила создавала бы центробежную силу, равную по величине и противоположно направленную упомянутой силе P.

Предложенный способ балансировки мо>к55 но применить и для роторов гидравлических машин, например роторов центробежных насосов, снабженных щелевыми уплотнениями, так как погрешности изготовления насоса приводят и биению щелевого уплотнения ро60 тора относительно расточки статора, ротор насоса нагружается радиальной гармонической силой, которая зависит от частоты вращения ротора, величины биения и жесткости перекачиваемой насосом жидкости в зазорах

65 щелевого уплотнения.

578573

Составитель А. Минаев

Техред Л. Гладкова

Корректоры: Л. Брахнина и О. Тюрина

Редактор О. Юркова

Подписное

Заказ 2417/2 Изд г, 877 Тираж 1109

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Для ура вновешивания такого ротора необходимо выполнить те же самые операции, что и в рассмотренных .выше примерах.

Из приведенных примеров следует, что предлагаемый способ уравновешивания может быть распространен на различные виды жестких роторов, на которые во время работы машины действует радиальная гармоническая сила, мгновенное значение которой зависит от частоты вращения ротора. При всей своей простоте способ позволяет снизить вибрации различных машин с,вращающимися роторами на частоте вращения ротора и тем самым существенно повысить долговечность машины и улучшить виброакустические характеристики.

Формула изобретения

Способ балансировки зубчатого механизма, заключающийся в том, что балансируют каждое зубчатое колесо с помощью корректирующих масс, отлича ющийся тем, что, с

nåëüþ снижения уровня вибраций зубчатой передачи, в отбаланснрованных колесах определяют накопленную ошибку шага зацепления зубчатых колес, собирают зубчатые пары по степени точности изготовления, рассчитывают величины корректирующих масс по ошибке шага и устанавливают пх в противо10 фазе силы, возникающей от накопленной ошибки шага зацепления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР М 415531, кл. G 01М 1/38, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР М 348905, кл. G 01М 1/20, 1972.