Wyważanie wirników sztywnych.pdf

(797 KB) Pobierz
POLITECHNIKA
BIAŁOSTOCKA
K
ATEDRA
ZARZĄDZANIA PRODUKCJĄ
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych z przedmiotu:
Utrzymanie ruchu maszyn i diagnostyka techniczna
Kod przedmiotu:
KSU 01434
Ćwiczenie
Nr 4
WYWAŻANIE WIRNIKÓW SZTYWNYCH
W ŁOŻYSKACH PRZY POMOCY
SYSTEMU
KSD-400
Opracował:
dr hab. inż. Jerzy Jaroszewicz
dr inż. Arkadiusz Łukjaniuk
Białystok 2011
Laboratorium „Podstawy diagnostyki technicznej”
Ćw. Nr4 „Wyważanie
wirników sztywnych w łożyskach przy pomocy systemu
KSD-400”
1
Wszystkie prawa zastrzeżone
Wszystkie nazwy handlowe i towarów występujące w niniejszej instrukcji są
znakami towarowymi zastrzeżonymi lub nazwami zastrzeżonymi odpowiednich firm
odnośnych właścicieli.
Laboratorium „Podstawy diagnostyki technicznej”
Ćw. Nr4 „Wyważanie
wirników sztywnych w łożyskach przy pomocy systemu
KSD-400”
2
CEL
ĆWICZENIA:
celem
ćwiczenia
jest zapoznanie studentów z problematyką
wyważania wirników, opanowanie umiejętności pracy z systemem KSD-400,
a także wykonanie wyważania wirników sztywnych maszyn w łożyskach własnych
i ocena jakości wykonania tej operacji.
1. WPROWADZENIE
Przy symetrycznym rozłożeniu mas wirujących elementów względem osi
obrotu siły odśrodkowe wywołane przez nie równoważą się wzajemnie i dzięki
temu w elementach wirujących powstają tylko naprężenia kinetostatyczne.
Elementy takie nazywa się wyważonymi. Maszyny i urządzenia z wyważonymi
elementami pracują spokojnie, bez drgań i hałasu.
Przy większych prędkościach obrotowych nawet nieznaczna asymetria mas
wirującego elementu powoduje stan niewyważenia, charakteryzujący się
powstaniem dużej niezrównoważonej siły odśrodkowej. Jednym z objawów jej
oddziaływania są intensywne drgania wirnika, łożysk, kadłuba i fundamentów.
Pogarszają one w znaczny sposób niezawodność maszyny i skracającej
żywotność.
Ponieważ większość maszyn i urządzeń ma wirujące elementy, dlatego ich
wyważanie stało się ważną i powszechnie stosowaną operacją technologiczną. Jest
ona wykonywana nie tylko przy produkcji nowych maszyn, lecz również w czasie
ich eksploatacji oraz przy remontach kapitalnych.
Wyważanie jest to proces polegający na dążeniu do poprawy rozkładu masy
ciała w taki sposób,
żeby
wirowało ono w swoich łożyskach bez
niezrównoważonych sił odśrodkowych. Cel ten może być osiągnięty jedynie do
pewnego stopnia, ponieważ nawet po wyważeniu wirnik ma pewne niewyważenie
resztkowe.
Norma PN-93/N-01359 wyszczególnia:
sposoby przedstawiania niewyważenia w jednej lub dwóch płaszczyznach;
metody wyznaczania dopuszczalnego niewyważenia resztkowego;
metody przypisywania niewyważenia płaszczyznom korekcji;
metody pomiarowego określenia stanu niewyważenia resztkowego wirnika;
rodzaje błędów związanych z określeniem niewyważenia resztkowego.
Wirniki sztywne
Według normy PN-93/N-01361 wirnik sztywny, to wirnik, którego
niewyważenie może być skorygowane w dwóch dowolnych płaszczyznach. Po
Laboratorium „Podstawy diagnostyki technicznej”
Ćw. Nr4 „Wyważanie
wirników sztywnych w łożyskach przy pomocy systemu
KSD-400”
3
korekcji jego niewyważenie resztkowe nie zmienia się znacząco (w odniesieniu do
osi wału) dla wszystkich prędkości aż do prędkości roboczej maksymalnej. Wirnik
sztywny utożsamiany jest z masą sztywną.
Wirnik sztywny doskonale wyważony
Jest to wirnik idealny, którego centralna główna oś bezwładności jest osią
obrotu, czego wynikiem jest zerowe niewyważenie oraz brak dynamicznych sił
reakcji na łożyskach wirnika.
Niewyważenie
W celu wyprowadzenia podstawowych pojęć techniki wyważania
rozpatrzymy cienką tarczę wirnikową zamocowaną na
środku
wału o stałej
średnicy.
Jeśli tarcza byłaby doskonale wyważona, jej
środek
ciężkości
znajdowałby się w
środku
geometrycznym, który leży na osi obrotu tarczy
0
(rys.l).
Rys. 1. Niewyważona wirująca tarcza
Jeżeli na tarczy znajduje się niezrównoważona masa
m
n
, której
środek
ciężkości jest określony wektorem wodzącym
r
, to wtedy
środek
ciężkości
wirnika mieści się w punkcie
S,
którego położenie wyznacza wektor wodzący
e
nazywany mimośrodowością
środka
ciężkości. Jego moduł równa się odległości
środka
ciężkości
S
od osi wirnika, położenie kątowe określane jest kątem
α.
W wyniku obracania się wirnika z prędkością kątową
ω
na niezrównoważoną
masę
m
działa siła odśrodkowa bezwładności.
F
=
m
n
⋅
r
⋅
ω
2
.
(1)
Moment statyczny tej masy względem osi wirnika
N
=
m
n
⋅
r
nazwano
niewyważeniem, będącym miarą niezrównoważenia mas wirnika. Niewyważenie
jest wielkością wektorową o kierunku i zwrocie określonym przez wektor
niezrównoważonej siły odśrodkowej
F
. Moduł wektora
N
=
m
n
⋅
r
nazwano
wartością niewyważenia, a kąt
α
kątem niewyważenia.
Mimo,
że
siła odśrodkowa
F
zależy zawsze od prędkości kątowej
ω,
to samo
niewyważenie od niej nie zależy, jeżeli tylko wirnik jest nieodkształcalny
(sztywny), czyli
r
=
const
.
Laboratorium „Podstawy diagnostyki technicznej”
Ćw. Nr4 „Wyważanie
wirników sztywnych w łożyskach przy pomocy systemu
KSD-400”
4
Przy wyważaniu wartość
m
n
podaje się najczęściej w gramach, a promień
r
określa się w milimetrach. Stąd wymiarem wartości niewyważenia jest
[g·mm].
Rozważany wirnik można zastąpić uproszczonym, lecz kinetostatycznie
równoważnym, modelem fizycznym w postaci masy (m
w
+m
n
) skupionej
w
środku
ciężkości
S
i wirującej po okręgu
e
z prędkością kątową
ω.
W tym
przypadku niezrównoważoną silę odśrodkową można wyrazić wzorem:
F
=
(
m
w
+
m
n
)
⋅
e
⋅
ω
2
.
Z porównania prawych stron wzorów (1) i (2) otrzymano:
e
=
m
n
⋅
r
.
m
w
+
m
n
(2)
Z uwagi na to,
że
masa niewyważona
m
n
jest zawsze bardzo mała
w porównaniu z masą wirnika
m
w
, więc zależność tę można zastąpić wzorem
przybliżonym:
N
e
=
.
(3)
m
w
Iloraz
N
m
w
nazwano niewyważeniem właściwym, ponieważ jest on równy
wartości niewyważenia przypadającego na jednostkę masy wirnika. Ze wzoru (3)
wynika,
że
niewyważenie właściwe jest liczbowo równe modułowi
mimośrodowości
środka
ciężkości wirnika
e
. Jeżeli wartość
N
jest podawana w
[g·mm],
a masa wirnika
m
w
w kilogramach, to wymiarem niewyważenia
właściwego (modułu mimośrodowości) jest mikrometr.
Moment niewyważenia
Rysunek 2 przedstawia wirnik sztywny, na który działają dwa przeciwne
wektory niewyważenia
N
i
−
N
.
Rys. 2. Moment niewyważenia
Tworzą one parę wektorów odpowiadającą parze sił odśrodkowych
wywołanych niewyważeniami. Para ta wytwarza moment niewyważenia. Jest to
wektor
M
n
równy iloczynowi wektorowemu niewyważenia
N
i ramienia
l
:
M
n
=
N
×
l
.
Laboratorium „Podstawy diagnostyki technicznej”
Ćw. Nr4 „Wyważanie
wirników sztywnych w łożyskach przy pomocy systemu
KSD-400”
5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin