1
UNIVERSITATEA „ DUNAREA DE JOS” GALATI
FACULTATEA DE MECANICA
CATEDRA GRAFICA MECANISME SI TOLERANTE
REFERAT
al studentului
NECULAU DECEBAL GABRIEL
MASINI PENTRU ECHILIBRAREA ROTORILOR
INDRUMATOR
Sef Lucr. Dr. Ing. Veresoiu Silvia
Echilibrarea statica experimentala a rotorilor
Avand in vedere importanta si larga raspandire a echilibrarii
corpurilor in rotatie, tehnologia legata de aceasta operatie este
standartizata STAS 10728 – 76 iar diferitele grade de echilibrare sunt
consemnate in STAS 10729 – 76 .
Echilibrarea statica se considera suficienta la rotorii ce functioneaza
cu turatii mici sau la discuri la care D/b>10
Discul se aseaza pe doua prisme. Discul se rostogoleste pe prisme pana
cand centrul sau de greutate ajunge in partea cea mai de jos.
Echilibrarea se realizeaza prin adaugarea pe verticala la partea
superioara a unei mase suplimentare (me) la distanta (re) pentru a se
produce echilibrarea statica.
me . re = m . e
In locul prismei se pot folosi 2 rulmenti asezati unul langa celalalt.
Pentru echilibrarea statica se mai folosesc si dispozitive care permit
determinarea masei de echilibrarea.
1 – disc volant
2 – arbore
3 – lagar
4 – rulmenti
5 – arc presare
6 – cadran
Discul volant 1 este montat pe axul arborelui 2 pe care sunt montati in
lagarul 3 rulmentii 4. Prin intermediul arcului de presare 5 este
apasat cadranul 6 gradat.
Dupa montare se fixeaza cadranul la 0º si la distanta re se
plaseaza masa me rotind discul sub unghi α citibil pe cadranul 6.
m . a = me . b ═>
me . sin α = me . re . cos α ═>
m • e = me • re • ctg α
═>
e = ( me / m ) . re ctg α
cunoscand relatia me • re = m • e se poate stabili masa de
echilibrare me. In practica adaptand me si re unitatile de
dezechilibrii g mm sunt trecute pe cadranul indicator 6.
Echilibrarea dinamica prin metoda compararii
Schema de principiu
In sistemul care oscileaza datorita dezechilibrului din planul I care
genereaza momentul:
Mio = m1 . r1 . ω . z sin φ (1)
se introduce un moment de comparatie Mc egal si de sens contrar lui Mio
fapt care conduce la incetarea oscilatiilor.
In acest scop arborele si al rotorul 1 se cupleaza prin intermediul
diferentialului D cu arborele b pe care sunt montate masele de
comparatie mc la distanta rc, masa mc din stanga poate fi reglata prin
maneta M1 de-a lungul arborelui b cu posibilitatea modificarii Zc. Prin
manevrarea manetei M2 a diferentialului se poate roti axul b fata de a.
Cand nu este manevrata maneta M2 arborii a si b au aceiasi turatie.
Punand in miscarea de rotatie rotorul datorita dezechilibrului intregul
sistem va oscila. Se manevreaza manetele M1 si M2 pana sistemul nu mai
oscileaza. In aceasta situatie manetele M1 si M2 se blocheaza.
Mc = mc . rc . ω . zc . sin (180° +
φ) (2)
Mc + Mio =
0
(3)
si tinand seama de relatia (1) obtinem:
m1 . r1 = mc . rc .
(zc/z)
(4)
Masina pentru echilibrarea dinamica a rotorilor
Elemente componente:
1 –
rotor
8 –
lagar
2 – cadru
oscilant
9 –
stift
3 –
diferential
10 –
cremaliera
4 –
bucsa
11 – rigla
gradata
5 – stift
legatura
12 - cuplaj
6 –
bucsa
13 – roata dintata
7 –
butuc
M – motor
Anularea totala a dezechilibrului este nerealizabila, dar echilibrarea
se face cu un dezechilibru rezidual care poate fi mai mare la rotorii
foarte mari si mai mica la rotorii cu masa mica.
e = U . a / m [g•m/kg] ≈ μ m
unde:
e - invers proportional cu ω
e . ω = c constant
c = calitatea echilibrarii
si este echivalent cu deplasarea centrului de greutate fata de axa de
rotatie.
Calitatea echilibrarii este data de STAS 10729 – 76 echilibru specific
admisibil e clasificat in 11 grade de calitate.
Echilibrarea dinamica a rotilor de la vehicolele feroviare
1
Datorita conditiilor reale de executie si de montaj osia montata nu are
centrul de greutate situat exact pe axa de rotatie, de asemenea, una
din axele principale de inertie ale osiei montate, care ar trebui sa
coincida riguros cu axa de rotatie, se abate de la aceasta.
La antrenarea osiei montate in miscarea de
rotatie uniforma, sistemul fortelor de inertie centrifugala nu este in
echilibru. In asemenea conditii se spune ca osia montata este
dezechilibrata.
In figura este prezentata o osie montata rezemata
pe fusurile 1 si 2. sistemul de coordonate rectangulare Oxyz este
legat de osia montata. Sistemul de coordonate este orientat astfel ca
axa Oz sa coincida cu axa fusurilor 1 si 2, deci cu axa de rotatie.
Osia montata se roteste in jurul acestei axe cu viteza unghiulara ω.
Centrul de greutate G al osiei montate nu se
afla in aceasta situatie pe axa de rotatie Oz. De asemenea, axa
principala de inertie AA nu coincide cu axa de rotatie.
Principalele cauze care conduc la dezechilibru sunt:
- neomogenitatea materialelor din care s-au executat
piesele osiei
montate, din procesele de prelucrare (laminare, forjare, aschiere etc.);
- dispunerea cu abateri a componentelor
subansamblului osie montata;
- abateri de la forma cilindrica a componentelor
ansamblului;
- necoaxialitatea suprafetelor de montaj pentru
componentele ansamblului fata de suprafetele fusurilor osiei.
Prin conditii mai severe impuse la executie si
montaj aceste abateri pot fi atenuate. Cresterea rapida a costului cu
sporirea restrictiilor tehnologice limiteaza insa utilizarea acestor
posibilitati.
Din cauza acestora, sistemul fortelor de inertie
nu este in echilibru, el produce o forta rezultanta Fi si un
moment
rezultant Mi care, in ipoteza reducerii in originea Oa sistemului de
coordonate, au valorile:
Fi = mω2xGi +
mω2yGj;
(1)
Mi = Iyzω2i +
Ixzω2j.
(2)
In expresiile de mai sus, in afara notatiilor
deja precizate, i si j sunt versorii Ox, respectiv Oy; m este masa
osiei montate;xG si yG sunt coordonatele centrului de greutate; Ixz si
Iyz sunt momentele de inertie centrifugala ale osiei montate, diferite
de zero din cauza necoincidentei axei de inertie cu axa Oz.
Pentru retinerea osiei montate in reazeme, in acestea se produc
reactiunile R1 si R2:
___
R1 = X1i +
Y1j;
(3)
R2 = X2i +
Y2j
(4)
Ale caror componente X1 si Y1, respectiv X2 si Y2 sunt date de:
X1 = - mω2xG + 1/L
Ixzω2;
(5)
Y1 = - mω2yG + 1/L Iyzω2;
X2 = -1/L
Ixzω2;
(6)
Y2 = - 1/L Iyzω2 .
In relatiile de mai sus L este distanta dintre
reazeme rezultata din conditiile de echilibru dinamic al corpului rigid
care este osia montata.
Marimile reactiunilor R1 si R2, care incarca
reazemele, sunt dependente de excentricitatea centrului de greutate G
prin coordonatele xG si yG, de masa m a osiei montate, de momentele de
inertie centrifugale Ixz si Iyz si de viteza unghiulara ω.
Reactiunile R1 si R2, ale caror componente sunt
date de expresiile (5), respectiv (6), sunt fixe in sistemul de
coordonate Oxyz, legat de osia montata. Valorile lor pot fi mari la o
osie montata neechilibrata. Fata de lagare aceste reactiuni se rotesc
odata cu osia montata provacand o incarcare dinamica a reazemelor si a
intregului ansamblu. Aceasta situatie poate duce la scurtarea duratei
de utilizare a lagarelor si a intregului ansamblu (boghiu, vagon etc.).
Scopul echilibrarii dinamice a osiei montate este
ca prin extragerea de material sa aduca centrul de greutate pe axa de
rotatie si axa principala de inertie la suprapunerea pe axa de rotatie.
Osia montata se considera corp rigid deoarece
frecventele proprii de vibratie sunt mai mari decat frecventa rotatiei
de lucru. Conventional, un corp de rotatie se considera rigid daca
frecventa sa de rotatie este de 0,7 din cea mai mica frecventa proprie
de vibratie.
Pentru echilibrarea osiilor montate pe masinile
de echilibrat dinamic se determina, intr-un mod specific masinii,
masele de echilibrare me1 si me2, care trebuie extrase in planele de
echilibrare I si II, asa cum se vede in figura 1.31 astfel incat
fortele centrifugale produse E1 si E2, impreuna cu fortele de inertie
ale osiei montate, sa fie in echilibru si reactiunile R1 si R2 sa fie
nule. In acest fel centrul de greutate G al osiei montate in urma
extragerilor de material este adus pe axa de rotatie, iar axa
principala de inertie este suprapusa peste axa de rotatie ( Ixz = Iyz =
0).
Printr-o echilibrare cu extragere de material
intr-un singur plan, nu se poate anula decat rezultanta Fi a fortelor
de inertie ramanand momentul fortelor de inertie Mi dat de relatia (2).
Aceasta este echilibrarea statica. Prin aceasta se aduce centrul de
greutate pe axa de rotatie, dar axa de inertie nu se suprapune peste
axa de rotatie. Reactiunile de reazeme nu se anuleaza. In valorile lor,
date de relatiile (5) si (6), raman termenii ce contin pe Ixz si Iyz,
care sunt diferiti de zero. Pentru finisarea echilibrarii in acest caz
trebuie anulat si momentul fortelor de inertie Mi prin extragerea de
mase de echilibrare.
In anul 1997 firma S.C. Agmus S.A. din Iasi, in
colaborare cu firma Prince Software S.R.L., a realizat masina de
echilibrat dinamic osii montate MED 3 care a fost omologata de CFR si
care permite echilibrarea tuturor timpurilor de osii montate pentru
vagoane de cale ferata in doua planuri corespunzatoare celor doua roti.
Echipamentul electronic, de masurare si calcul al
masinii determina masele de echilibrare me1 si me2 ce trebuie extrase,
ca valoare si pozitie in cele doua plane. Pentru stabilirea maselor de
echilibrare, osiile se antreneaza la doua turatii recomandate si
anume:n1 si n2. Turatia n1 se utilizeaza numai pentru echilibrarea
prealabila a pieselor foarte dezechilibrate, iar turatia n2 este
turatia preferata, aleasa astfel ca precizia de echilibrare sa fie
maxima.
1 - batiu; 2 - reductor; 3 - suporti mobili; 4 - arbore cardanic; 5 -
traductoare;
6 -suruburi; 7 – placa fixare;8 - sistem de antrenare cu roti dintate
si cremaliere;
9 - suruburi de fixare a batiului; 10 - sanie;11 - ghidaje; 12 -
placuta cu scala gradata; 13 - suruburi; 14 - rola; 15 - placa
reglabila; 16 - surub;17 - dispozitiv cu zavor; 18 - microlimitator; 19
- suruburi; 20 - motor electric; 21 - disc gradat;
22 - aparatoare de protectie; 23 - limitator de proximitate.
Masina de echilibrat dinamic utilizeaza o osie
montata de control sau de etalonare aflata in componenta masinii si
care se foloseste la calibrarea aparaturii electronice si la
verificarea periodica a functionarii masinii.
In practica, prealabil echilibrarii dinamice se
verifica daca osiile montate corespund conditiilor stipulate in SR
4138, si anume: dupa presare, dezechilibrele reziduale ale celor doua
roti de aceleasi osii trebuie sa se situeze in acelasi plan
diametral
si de aceeasi parte a axei osiei.
Echilibrarea are rolul de a imbunatati
distributia masei osiei montate astfel incat axa sa principala de
inertie sa se apropie cat mai mult de axa de rotatie, implicit centrul
sau de greutate sa se situeze cat mai aproape de axa de rotatie. In
acest fel fortele de inertie centrifugale sunt aproape de echilibru si,
in consecinta, fortele care se produc in lagare sunt mai mici.
Indepartarea completa a dezechilibrului nu este posibila. Din motive
economice se admite o dezechilibrarea reziduala.
Dezechilibrul dinamic al osiei montate poate fi caracterizat cantitativ
prin produsul:
Dz = m .
e,
(7)
unde:
m – este masa osiei montate;
e – excentricitatea centrului de greutate fata de axa osiei montate.
Produsul m . e poate fi intr-adevar admis ca
marime ce caracterizeaza dezechilibrul dinamic al osiei montate
intrucat forta centrifuga produsa la rotirea unui corp este:
Fc = m . e .
ω2
(8)
in care ω este viteza unghiulara de rotatie.
Cu cat dezechilibrul Dz = m . e este mai mare cu
atat forta centrifuga este mai mare, la aceeasi viteza unghiulara.
Dezechilibrul Dz poate folosi drept marime de
comparatie pentru calitatea echilibrarii osiilor montate de acelasi
fel, adica avand aceeasi forma, aceleasi dimensiuni, acelasi material
si, implicit, aceeasi masa si distributie a acesteia.
Pentru osii montate diferite ca masa, chiar din
aceeasi categorie de material rulant, marimea Dz nu mai poate fi
adoptata pentru comparatie.
Semnificatii mai complete are excentricitatea
masei, rezultata din impartirea dezechilibrului Dz la masa osiei
montate:
e = m . e/ m, in (g .mm/kg) sau
μm.
( 9)
Aceasta marime are, dupa cum se vede, semnificatia fizica de
excentricitate.
Aceasta marime este adoptata pentru caracterizarea gradului de
echilibrare a osiilor montate.
Valorile admisibile pentru excentricitatea masei sunt standardizate.
In cadrul unei clase de calitate, la stabilirea
valorii admisibile pentru excentricitatea masei (e) s-a avut in vedere
constatarea experimentala ca pentru un comportament dinamic asemanator
este necesar ca odata cu cresterea turatiei n de lucru valoarea lui e
sa fie cat mai mica. S-a admis ca, pentru aceeasi clasa, produsul
e . n = ct. sau e . ω =
ct.
(10)
Valoarea acestei constante e . ω constituie
caracteristica fundamentala a unei clase de
calitate.
Echilibrarea dinamica a rotilor de la vehicolele auto
Echilibrarea rotilor de la vehicolele auto se
face pe doua standuri pe primul se vede centrul de greutate si se
semneaza cu creta partea opusa
apoi pe un stand special rotile sunt rotite cu turatie mare. In functie
de marimea vibratiilor se stabileste electronic marimea masei de
echilibru, si se ataseaza pe geanta la locul insemnat contragreutati
din plumb. La verificare, vibratiile trebuie sa scada in limitele
prescrise.
Parti componente:
1 – dispozitiv fixare roata; 2 – roata cu anvelopa; 3 – reductor;
4 – motor antrenare; 5 – traductor electronic
| Cele mai ok referate! www.referateok.ro |