Большинство станков ремонтных заводов выполнены по принципу измерения величины вектора дисбаланса по максимальному отклонению опор на резонансных частотах вращения. Этим измеряется величина вектора. Направление вектора фиксируется следящей системой по углу поворота проверяемого тела вращения. Показатели суммируются в измерительном устройстве, по взаимной реакции катушек прибора, по принципу электродинамического ваттметра.

Первоначально замеряется существующий дисбаланс. Его коррекция заключается в установке балансировочных грузов предусмотренных чертежом изделия в направлении прямо противоположном измеренному вектору. Либо в небольшом снятии металла в направлении строго соответствующему измеренному вектору.

Грузы в зависимости от конструкции узла закрепляются временно или постоянно. Производится повторный замер вектора и корректировка установленных грузов, либо их, предусмотренное конструкцией, окончательное закрепление, если величина остаточного дисбаланса соответствует допускаемой

Серийно выпущенные станки для динамической балансировки

Весьма широко применяются станки производства Минского станкостроительного завода типа 9717, 9718, 9719. Это оборудование имеет значительные габариты и требует для установки железобетонных фундаментов большого объема. На них осуществляется балансировка деталей и сборочных единиц от 0,5 до 5.0 тонн. Это якоря электрических машин и колесные пары. С середины 80-х годов была изменена конструкция фланцев якорей генераторов. Внешняя поверхность гнезда под установку кольца для центровки выполнена в виде удлиненного бурта цилиндрической формы, которая может непосредственно служить базовой поверхностью при динамической балансировке якоря. Это позволило отказаться от установки дополнительных втулок, уменьшить трудоемкость операции и увеличить ее точность.

Рис.20 Балансировка якоря на станке 9719

Новое поколение станков

В последнее время на заводах появилось новое поколение балансировочных станков предлагаемых сегодня рынком. В частности это станки фирмы «ДИАМЕХ». Особенностью станков является то, что замер дисбаланса производится не за счет максимального отклонения подвижных подшипниковых опор, а за счет реакции жестко закрепленных опор. При этом сама реакция измеряется как величина напряжений тензометрическим способом при помощи встроенных датчиков. Все результаты суммируются и обрабатываются на встроенном в станок компьютере с выводом информации на дисплей.

Данная конструкция станка не требует фундаментов для своего монтажа. Установка станка осуществляется непосредственно на поверхности полов. Габариты этих станков незначительно превышают габариты изделия подвергаемого балансировке.

Рис.21 Динамическая балансировка на станке ВМ3000 фирмы ДИАМЕХ

Весьма характерной деталью для станков нового поколения является отсутствие фундамента и передача детали вращения ременным приводом.

Неуравновешенность любой вращающейся детали тепловоза может возникнуть как в процессе эксплуатации вследствие неравномерного износа, изгиба, скопления загрязнений в каком-либо одном месте, при утере балансировочного груза, так и в процессе ремонта из-за неправильной обработки детали (смещения оси вращения) или неточной центровки валов. Для уравновешивания деталей их подвергают балансировке. Существуют два вида балансировки : статическая и динамическая .

Рис. 1. Схема статического уравновешивания деталей:

Т1 — масса неуравновешенной детали; Т2 — масса уравновешивающего груза;

L1, L2 — их расстояния от оси вращения.

Статическая балансировка . У неуравновешенной детали ее масса располагается несимметрично относительно оси вращения. Поэтому при статическом положении такой детали, т. е. когда она находится в покое, центр тяжести будет стремиться занять нижнее положение (рис.1). Для уравновешивания детали добавляют с диаметрально противоположной стороны груз массой Т2 с таким расчетом, чтобы его момент Т2L2 был равен моменту неуравновешенной массы Т1L1. При этом условии деталь будет находиться в равновесии при любом положении, так как центр тяжести ее будет лежать на оси вращения. Равновесие может быть достигнуто также путем удаления части металла детали высверловкой, спиливанием или фрезерованием со стороны неуравновешенной массы Т1. На чертежах деталей и в Правилах ремонта на балансировку деталей дается допуск, который называют дисбалансом (г/см).

Статической балансировке подвергают плоские детали, имеющие небольшое отношение длины к диаметру: зубчатое колесо тягового редуктора, крыльчатку вентилятора холодильника и т.п. Статическая балансировка ведется на горизонтально-параллельных призмах, цилиндрических стержнях или на роликовых опорах. Поверхности призм, стержней и роликов должны быть тщательно обработаны. Точность статической балансировки во многом зависит от состояния поверхностей этих деталей.

Динамическая балансировка . Динамической балансировке обычно подвергают детали, длина которых равна или больше их диаметра. На рис. 2 показан статически отбалансированный ротор, у которого масса Т уравновешена грузом массой М. Этот ротор при медленном вращении будет находиться в равновесии в любом положении. Однако при быстром его вращении возникнут две равные, но противоположно направленные центробежные силы F1 и F2. При этом образуется момент FJU который стремится повернуть ось ротора на некоторый угол вокруг его центра тяжести, т.е. наблюдается динамическое неравновесие ротора со всеми вытекающими отсюда последствиями (вибрация, неравномерный износ и т. п.). Момент этой пары сил может быть уравновешен только другой парой сил, действующей в той же плоскости и создающей равный противодействующий момент.

Для этого в нашем примере нужно приложить к ротору в той же плоскости (вертикальной) два груза массами Шх = т2 на равном расстоянии от оси вращения. Грузы и их расстояния от оси вращения подбирают так, чтобы центробежные силы от этих грузов создавали момент /уь противодействующий моменту FJi и уравновешивающий его. Чаще всего уравновешивающие грузы прикрепляют к торцовым плоскостям деталей или с этих плоскостей удаляют часть металла.

Рис. 2. Схема динамического уравновешивания деталей:

Т — масса ротора; М — масса уравновешивающего груза; F1,F2 — неуравновешенные, приведенные к плоскостям массы ротора; m1,m2 — уравновешенные, приведенные к плоскостям массы ротора; Р1 Р 2 — уравновешивающие центробежные силы;

При ремонте тепловозов динамической балансировке подвергают такие быстровращающиеся детали, как ротор турбокомпрессора, якорь тягового электродвигателя или другой электрической машины, рабочее колесо воздуходувки в сборе с приводной шестерней, вал водяного насоса в сборе с крыльчаткой и зубчатым колесом, карданные валы привода силовых механизмов.

Рис. 3. Схема балансировочного станка консольного типа:

1 — пружина; 2 — индикатор; 3 якорь; 4 — рама; 5 — опора станка; 6 — опора станины;

I, II — плоскости

Динамическое уравновешивание ведется на балансировочных станках. Принципиальная схема такого станка консольного типа показана на рис. 3. Балансировка, например, якоря тягового электродвигателя ведется в таком порядке. Якорь 3 укладывают на опоры качающейся рамы 4. Рама одной точкой упирается на опору станка 5, а другой на пружину 1. При вращении якоря неуравновешенная масса любого его участка (кроме масс, лежащих в плоскости II — II) вызывает качание рамы. Амплитуда колебания рамы фиксируется индикатором 2.

Чтобы уравновесить якорь в плоскости I — I, к его торцу со стороны коллектора (к нажимному конусу) прикрепляют поочередно различные по массе пробные грузы и добиваются прекращения колебания рамы или его уменьшения до допускаемой величины. Затем якорь переворачивают так, чтобы плоскость I— I проходила через неподвижную опору станины 6, и повторяют те же операции для плоскости II— II. В этом случае балансировочный груз прикрепляют к задней нажимной шайбе якоря.

После окончания всех работ по комплектованию детали подобранных комплектов маркируют (буквами или цифрами) согласно требованиям чертежей

Для динамической балансировки наиболее удобен станок резонансного типа, состоящий из двух сварных стоек, опорных плит и балансировочных головок. Головки состоят из подшипников, сегментов 6 и могут быть закреплены неподвижно болтами либо свободно качаться на сегментах.

Балансируемый ротор приводится во вращательное движение электродвигателем. Муфта расцепления служит для отсоединения вращающегося ротора от привода в момент балансировки.

Динамическая балансировка роторов состоит из двух операций: измерения первоначальной величины вибрации, дающей представление о размерах неуравновешенности масс ротора; нахождения тючки размещения и определения массы уравновешивающего груза для одного, из торцов ротора.

При первой операции головки станка закрепляют болтами. Ротор при помощи электродвигателя приводится во вращение, после чего привод отключают, расцепляя муфту, и освобождают одну из головок станка.

Освобожденная головка под действием радиально направленной центробежной силы небаланса раскачивается, что позволяет стрелочным индикатором 3 измерить амплитуду колебания головки. Такое же измерение производится для второй головки.

Вторая операция выполняется методом «обхода груза». Разделив обе стороны ротора на шесть равных частей, в каждой точке поочередно закрепляют пробный груз, который должен быть меньше предполагаемого небаланса.

Затем описанным выше способом измеряют колебания головки для каждого положения груза. Наивыгоднейшим местом размещения груза будет точка, у которой амплитуда колебаний была минимальной.

Массу уравновешивающего груза Q получают из выражения:

где: Р - масса пробного груза; К 0 - первоначальная амплитуда колебаний до обхода пробным грузом; К мин - минимальная амплитуда колебаний при обходе пробным грузом.

43.Последовательность операций при сборке электрических машин после ремонта.

Общая сборка машин переменного тока включает: монтаж подшипников, ввод ротора в статор, запрессовку подшипниковых щитов, измерение воздушных зазоров. Ввод ротора осуществляется теми же приспособлениями, которые применяют при разборке. Большого внимания и опыта эта операция требует при сборке крупных машин, так как даже легкое прикосновение массивного ротора может привести к значительному повреждению обмоток и сердечников.

Последовательность сборки и ее трудоемкость в первую очередь определяются сложностью конструкции электрической машины. Наиболее проста сборка асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Вначале подготовляют к сборке ротор, насаживая на вал шарикоподшипники. Если у подшипниковых опор есть внутренние крышки, сначала их надевают на вал, заполняя уплотнительные канавки смазкой. Подшипники закрепляют на валу стопорным кольцом или гайкой, если это предусмотрено конструкцией машины. Роликовые подшипники разделяются на две части: внутреннее кольцо вместе с роликами насаживают на вал, наружное устанавливают в щит.

После ввода ротора в статор в подшипники закладывают консистентную смазку, щиты надевают на подшипники и вдвигают в корпус центрирующими поясками, закрепляя болтами. Все болты первоначально ввертывают на несколько ниток, затем, поочередно затягивая их в диаметрально противоположных точках, запрессовывают щит в корпус. После сборки проверяют легкость вращения ротора и производят обкатку на холостом ходу, проверяя подшипники на нагрев и шум. Затем двигатель отправляют на испытательную станцию.

Сборку машин постоянного тока начинают с подготовки якоря, индуктора и подшипниковых щитов.

На якорь, состоящий из вала, сердечника с обмоткой, коллектора и балансировочного кольца, напрессовывают вентилятор. На оба конца вала надевают внутренние крышки подшипниковых опор и напрессовывают шарикоподшипники. У роликовых подшипников напрессовывают только внутреннее кольцо. На наружное кольцо подшипника со стороны, противоположной коллектору, напрессовывают щит. В подшипник закладывают смазку и закрывают его наружной крышкой.

Сборка индуктора включает в себя установку в корпус главных и добавочных полюсов с катушками и выполнение между катушечных соединении. Полюса сначала запрессовывают в катушки, устанавливая прокладки, рамки, пружины и др. Катушка или рамка, которая в нее упирается, должна выступать над поверхностью затылка полюса, чтобы обеспечить надежный зажим катушек при затяжке болтов крепления полюсов.

Небольшие полюса с катушками сборщик поддерживает при монтаже рукой, тяжелые полюса сначала закрепляют на приспособлении скобами или другим способом. Приспособление, показанное на рисунке, предназначено для установки полюсов при вертикальном положении корпуса и состоит из круглого основания, центральной штанги для подъема и транспортировки и рычажно-шарнирного механизма, который обеспечивает прижим полюсов после опускания приспособления в корпус под действием собственной массы.

Катушки главных и добавочных полюсов соединяют согласно схеме. В зависимости от класса изоляции места соединений изолируют несколькими слоями лакоткани или стеклолакоткани и поверху защитной лентой. На гибкие выводы в местах прохода их через стенки станины надевают резиновые втулки, предохраняющие изоляцию выводов от повреждения.

Полярность полюсов проверяют в собранном индукторе с помощью компаса. Обмотку подключают к источнику постоянного тока, компас перемещают но окружности вблизи полюсов. Около каждого соседнего полюса стрелка должна поворачиваться на 180°. По ходу вращения в двигателях за главным полюсом следует одноименный добавочный, в генераторах - добавочный другой полярности.

Щит со стороны коллектора подготовляют к сборке, устанавливая в него и соединяя по схеме комплект щеткодержателей.

Общая сборка машин постоянного тока начинается с запрессовки в индуктор переднего (коллекторного) щита. Эта операция выполняется обычно при вертикальном положении индуктора. Щит вставляют сверху и запрессовывают в корпус крепящими болтами. Ввод якоря и запрессовку заднего щита производят при вертикальном или горизонтальном индукторе. При вертикальной сборке якорь со щитом поднимают за рым-болт, который навертывают на резьбовой конец вала.

Сборка является заключительным технологическим процессом, от качества исполнения которого в значительной мере зависят энергетические и эксплуатационные показатели машин - КПД, уровень вибраций и шума, надежность и долговечность. Сборку необходимо производить используя детали и сборочные единицы, принадлежащие данной машине, так как обезличенная сборка более сложна в организационном отношении и при ней возможны случаи, когда характеристики машины не будут соответствовать требованиям стандартов. На качество сборки влияют правильная организация рабочего места и использование исправного инструмента. Собранная машина подвергается обкатке и испытаниям.

§ 10.1. Балансировка роторов и якорей

Перед сборкой производят балансировку роторов (якорей) и других вращающихся деталей, если они ремонтировались или при предремонтных испытаниях была обнаружена повышенная вибрация. Согласно ГОСТ 12327-79 компенсация неуравновешенности должна производиться в двух плоскостях исправления при отношении осевого размера L детали к диаметру D больше 0,2; при L/D<0,2 - в одной плоскости. Детали, устанавливаемые на отбалансированный ротор, балансируются отдельно. Если деталь устанавливают на ротор (якорь) с помощью шпонки, то она балансируется со шпонкой, а ротор - без шпонки.

При одной плоскости исправления ротор (якорь) можно балансировать как статическим, так и динамическим способами, а при двух плоскостях - только динамическим.

Статическая балансировка. Ротор балансируют на призмах (10.1). Отклонение плоскости призм от горизонтальной плоскости не должно превышать 0,1 мм на 1 м длины призмы. Шероховатость поверхности призм должна быть не хуже

Ротор (якорь) устанавливают на призмы и легким толчком выводят из равновесия, предоставляя ему возможность катиться по призмам. После нескольких качаний несбалансированный ротор (якорь) остановится. В верхней точке ротора устанавливают пробный груз и повторяют опыт. Так поступают несколько раз и подбирают груз. Ротор считается отбалансированным, если он останавливается без качаний в состоянии безразличного равновесия. Пробный груз взвешивают и на его место устанавливают штатный груз, равный по массе пробному.

Если балансируемые детали не имеют вала, то изготовляют технологический вал, на котором производят балансировку.

Динамическая балансировка. Ротор балансируют на станке при его вращении. Современные балансировочные станки позволяют определить место установки и массу груза. Их использование при ремонте весьма желательно, но при большой номенклатуре ремонтируемых машин частная переналадка снижает эффективность станков и их применение не всегда является обоснованным. Использование универсального балансировочного станка позволяет решить эту задачу (10.2).

Балансируемый ротор 4 устанавливают на четыре круглые опоры 2 и 6. Опоры расположены на раме 7, состоящей из двух круглых балок. Двигателем 5 через ремень 3 ротор приводится во вращение. Левая сторона рамы крепится к основанию плоской пружиной 1 и при вращении ротора остается неподвижной, а правая сторона опирается на пружины 9 и при вращении ротора начинает колебаться под действием неуравновешенных масс правой стороны ротора.

Величину колебаний показывает стрелочный индикатор 8. После определения величины колебаний останавливают ротор и навешивают пробный груз (пластилин) на правую сторону ротора. Если при очередном вращении величина колебаний увеличивается, то это означает, что пробный груз установлен неверно. Передвигая груз по окружности, находят место, где его расположение вызывает наименьшие колебания. Затем начинают изменять массу пробного груза, добиваясь минимума колебаний. Отбалансировав правую часть, снимают пробный и устанавливают постоянный груз. Затем ротор поворачивают и балансируют вторую сторону.

4 апреля 2011

Для статической балансировки служит станок, представляющий собой опорную конструкцию из профильной стали с установленными на ней призмами трапециевидной формы. Длина призм должна быть такой, чтобы ротор мог сделать на них не менее двух оборотов.

Ширина рабочей поверхности призм а определяется по формуле:

где: G — нагрузка на призму, кг; Е — модуль упругости материала призмы, кг/см 2 ; р — расчетная удельная нагрузка, кг/см 2 (для твердой закаленной стали р = 7000 — 8000 кг/см 2); d — диаметр вала, см.

Практически ширину рабочей поверхности призм балансировочных станков для балансировки роторов массой до 1 т принимают 3 — 5 мм. Рабочая поверхность призм должна быть хорошо отшлифована и способна, не деформируясь, выдерживать массу балансируемого ротора.

Станки для балансировки роторов (якорей) электрических машин:

а — статической, б — динамической;

1 — стойка, 2 — балансируемый ротор, 3 — стрелочный индикатор, 4 — муфта расцепления, 5 — электродвигатель привода, б — сегменты, 7 — зажимные болты, 8 — подшипник, 9 — плита.

Статическая балансировка ротора на станке производится в такой последовательности. Ротор укладывают шейками вала на рабочие поверхности призм. При этом ротор, перекатываясь на пркзмах, займет такое положение, при котором его наиболее тяжелая часть окажется внизу.

Для определения точки окружности, в которой должен быть установлен балансирующий груз, ротор пять раз перекатывают и после каждой остановки отмечают мелом нижнюю «тяжелую» точку. После этого на небольшой части окружности ротора окажется пять меловых черточек.

Отметив середину расстояния между крайними меловыми отметками, определяют точку установки уравновешивающего груза: она находится в месте, диаметрально противоположном средней тяжелой токе. В этой точке и устанавливают уравновешивающий груз.

Массу его подбирают опытным путем до тех пор, пока ротор не перестанет перекатываться, будучи остановлен в любом произвольном положении. Правильно сбалансированный ротор после перекатывания в одном и другом направлениях должен во всех положениях находиться в состоянии безразличного равновесия.

При необходимости более полного обнаружения и устранения оставшегося небаланса окружность ротора делят на шесть равных частей. Затем, укладывая ротор на призмах так, чтобы каждая из отметок поочередно находилась на горизонтальном диаметре, в каждую из шести точек поочередно навешивают небольшие грузы до тех пор, пока ротор не выйдет из состояния покоя.

Массы грузов для каждой из шести точек будут различными. Наименьшая масса будет в тяжелой точке, наибольшая — в диаметрально противоположной точке ротора.

При статическом методе балансировки уравновешивающий груз устанавливают только на одном торце ротора и таким образом устраняют статический небаланс.

Однако этот способ балансировки применим только для коротких роторов мелких и тихоходных машин. Для уравновешивания масс роторов крупных электрических машин (мощностью свыше 50 квт) с большими скоростями вращения (больше 1000 об/мин) применяют динамическую балансировку, при которой уравновешивающий груз устанавливают на обоих торцах ротора.

Это объясняется тем, что при вращении ротора с большой скоростью каждый его торец имеет самостоятельное биение, вызванное несбалансированными массами.

«Ремонт электрооборудования промышленных предприятий»,
В.Б.Атабеков

В современных электрических машинах применяют главным образом шариковые или роликовые подшипники качения. Они просты в эксплуатации, хорошо противостоят резким колебаниям температуры, легко могут быть заменены при износе. Подшипники скольжения применяют в крупных электрических машинах. Подшипники качения При ремонте электрической машины с подшипниками качения, как правило, ограничиваются промывкой подшипников и закладкой в них новой порции соответствующей…

Заключительными этапами проверки ремонтируемого электродвигателя являются измерения зазоров и пробный пуск. Величины зазоров измеряют при помощи набора стальных пластин — щупов толщиной от 0,01 до 3 мм. У асинхронных машин измеряют зазор с обоих торцов в четырех точках между активной сталью ротора и статора. Зазор должен быть одинаковым по всей окружности. Величины зазоров в диаметрально…

Степень износа подшипников качения определяют, измеряя их радиальные и аксиальные (осевые) зазоры на несложных приспособлениях, изготовляемых в мастерских электроцеха предприятия. Для замера на таком приспособлении радиального зазора подшипник 11 устанавливают на вертикальной плите 8 приспособления. Наложив на внутреннее кольцо 2 подшипника стальную шланку 10, закрепляют его гайкой, навернутой на стержень 9 приваренный к вертикальной плите;…

В практике ремонта электрических машин нередко возникает необходимость в расчете обмоток или пересчете их на новые параметры. Расчеты обмоток производят обычно при отсутствии у электродвигателя, подлежащего ремонту, паспортных данных или в случае поступления в ремонт двигателя без обмотки. Потребность в пересчете обмоток возникает также при необходимости изменения числа оборотов или напряжения, переделке односкоростных двигателей на…

К токособирательной системе электрических машин относят коллекторы, контактные кольца, щеткодержатели с траверсами и щеткоподъемным механизмом, короткозамыкающие кольца фазных роторов старых конструкций. В процессе работы машины отдельные элементы токособирательной системы изнашиваются, вследствие чего нарушается ее нормальная работа. Наиболее распространенными дефектами токособирательной системы являются: недопустимый износ коллектора и контактных колец, появление на их рабочих поверхностях неровностей и…