Уравновешивание вращательно-движущихся масс

Различают статическое и динамическое уравновешивание центробежных сил валовой системы, достигаемое установкой противовесов.

Статически уравновешенной системой называется такая, у которой центр тяжести лежит на оси вращения (ось вала). Статическое уравновешивание не исключает появления сил, воздействующих на опоры вала (фиг. 47, а). Поэтому при уравновешивании центробежных сил инерции вращающихся масс должно быть выполнено и динамическое уравновешивание. Для этого необходимо соблюсти обязательное условие — равенство нулю результирующего момента M_j центробежных сил инерции относительно любой точки вала. На рис.47 т_R – неуравновешенная масса частей коленчатого вала и шатуна, приведенных к оси кривошипа.

где – масса шейки кривошипа и прилежащих частей щек коленвала;

– масса средней части щек с растоянием ρ от. ц.м. этой массы до оси вращения;

– масса головки шатуна и части его тела, приведенная к центру кривошипной шейки.

Фиг. 47. Схемы уравновешивания валовой системы: а— динамически неуравновешенная система; б— система, имеющая статическую и динамическую уравновешенность; в— уравновешенный двухколенный вал.

Рассмотрим схему, изображенную на фиг. 47, б. Статическое и динамическое уравновешивания рассматриваемой системы могут быть осуществлены при соблюдении следующих условий.

Первое условие— статическая уравновешенность, определяющаяся равенством

или

Это условие соответствует следующему положению: равнодействующая центробежных сил инерции противовесов и центробежная сила масс, приведенных к оси колена вала, должны быть равны и противоположны по направлению.

Второе условие — динамическая уравновешенность, соответствующая равенству

отсюда

Пользуясь равенствами, удовлетворяющими первому и второму условиям, можно определить массу противовесов т_nр.

Выбор мест установки противовесов, их формы, размеров и величин радиусов R_np определяется конструктивными соображениями.

В однорядном компрессоре, как уже упоминалось в § 23, неуравновешенные массы т_R, определяемые уравнением (286), вызывают центробежные силы инерции J_R, величина которых находится из уравнения (285). Эти силы легко могут быть полностью уравновешены двумя равными противовесами, закрепленными на щеках колена со стороны, противоположной кривошипной шейке, как указано штриховой линией на фиг. 43. В соответствии с принятыми обозначениями можно написать

откуда

(297)

Уравнением (297) и будет определяться необходимая величина массы противовесов, имеющих центр тяжести с радиусом вращения R_np, чтобы полностью уравновесить действие силы J_R.

На фиг, 47, в показана схема двухколенного вала, центробежные силы J_R которого статически самоуравновешиваются. Однако эти силы дают неуравновешенный момент J_R a. Для противодействия этому моменту подвешивают противовесы, как показано на фиг. 47, в, что создает равный, но направленный в обратную сторону момент J_npb. На основании равенства этих моментов можно опре­делить необходимую массу противовесов

Следовательно

В многорядных компрессорах, имеющих вал с несколькими коленами, смещенными относительно друг друга, J_R отдельных колен могут взаимно уравновешиваться и без противовесов.

Если силы J_R отдельных колен взаимно не уравновешиваются, необходимо определить общую равнодействующую сил J_R отдельных колен и на величину этой равнодействующей рассчитывать массу противовесов аналогично тому, как это изложено выше для однорядной машины.

Таким образом, силы инерции, возникающие от вращающихся масс, и их моменты (в некоторых схемах машин) могут быть полностью уравновешены противовесами на коленчатом валу. В дальнейшем будет рассматриваться возможность уравновешивания сил инерции масс, движущихся возвратно-поступательно.

Дата добавления: 2015-07-25