Способ балансировки зубчатого механизма

(1 ц 578573 Союз Советских Социалистических Респчблик(21) 2185151/25-28 51) Л м заявкиГосударственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий 10.77. Бюллетень3) УДК 620.1,05:531.,24(088.8) 45) Дата опубликования описания 10,10,7М. Д Генкин, Р. Л. Иоффе, В. Г. Кудинов и Ю. Н. Федосеесударственный научно-исследовательский институтмашиноведения ОСОБ БАЛАНСИРОВК МЕХАНИЗМАЧАТОГО Изобретение относится к балансировочнои технике и касается, в частности, способа балансировки таких роторов, на которые во время работы действует гармоническая радиальная сила,К роторам такого типа относятся, например, зубчатые колеса редукторов переборного типа, в которых во время работы возникают внутренние радиальные гармонические усилия, обусловленные накопленной ошибкой шага зацепления, а также рабочие колеса гидравлических машин (насосов, турбин), в которых из-за биений различных поверхностей колеса относительно поверхностей корпуса также возникают внутренние радиальные гидродинамические силы, амплитуда которых определяется величиной биения, а мгновенное значение зависит от частоты вращения.К роторам этого типа отцосятся роторы различных электрических машин, в которых 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 планетарного редуктора, на которое действует вра 1 цающаяся с частотой его вращения радиальная сила, обусловленная неравномерностью нагрузки, передаваемой отдельными сателлитами планетарного редуктора,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 ца 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).3Этот способ является наиболее близким к изобретению.Остаточный статический дисбаланс рабочего колеса гидротурбины уравновешивают за счет выполнения на колесе эксцентрп вой 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 отбалансирова ином роторе в машине не будут возникать сколько-нибудь существенные вибрации на частоте вращения ротора,Однако по этому способу не представляется возмокным уравновесить ротор, который, буду ги 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 колесаприводит к возникновению центробежной силы с, которая зависит от величины неуравновешенности и частоты вращения колеса, т. е.5Р=-Р,соза 1где Р, = теа;т - масса колеса;с - смешение его центра тяжести от осп10 вращения;к - круговая частота вращения.С другой стороны накопленная ошибка шага зацепления создает приложенную к колесу радиальную силу Рь которая зависит отчастоты вращения колеса, величины накопленной ошибки Е и жесткости зубчатой передачиС, т, е. ЕСсоз(с 1+ср), где ср - фаза междусилами Р и с. В результате сложения сил Ри Р на колесо действует результирующая гар 20 мопическая сила Р, амплитуда которой Розависит от величин Ео, Е, С и сг, т. е,Р, = /Р+ (ЕС)+ 2 Е,ЕСсоз - .Очевидно, если Р, сделать равным ЕС, а25 угол ср - 180, то амплитуда результирующей силы будет равна нулю.Рассмотрим предложенный способ на примере балансировки водила планетарного редуктора. Известно, что в планетарных редук 30 торах нагрузка передается по параллельнымпотокам мощности неравномерно из-за погрешностей изготовления. Неравномерностьнагрузки, передаваемой сателлитами, приводит к возникновению гармонической радиаль 35 ной силы Р, прилокенной к водилу и определяемой частотой вращения водила и разностью нагрузки на сателлитах Р, т. е, Е== РсозЫ,В этом случае для уравновешивания води 40 ла на частоте его вращения следует выполнить следующие операции:а) отбалансировать водило статически идинамически на балансировочном станке;б) расчетным путем, зная коэффициент не 45 равномерности редуктора, найти значение радиальной силы Р;в) подобрать зубчатые пары по степениточности изготовления;г) ввести в водило статическую неуравно 50 вешенность, которая на рабочих оооротах водила создавала бы центробежную силу, равную по величине и противоположно направленную упомянутой силе Р,Предложенный способ балансировки мок.55 но применить и для роторов гидравлическихмашин, например роторов центробежных насосов, снабженных щелевыми уплотнениями,так как погрешности изготовления насосаприводят и биению щелевого уплотнения ро 60 тора относительно расточки статора, роторнасоса нагружается радиальной гармонической силой, которая зависит от частоты вращения ротора, величины биения и жесткостиперекачиваемой насосом жидкости в зазорах65 щелевого уплотнения.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, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 Для уравновешивания 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, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня вибраций зубчатой передачи, в отбаланснрованных колесах оп ределяют накопленную ошибку шага зацепления зубчатых колес, собирают зубчатые пары по степени точности изготовления, рассчитывают величины корректирующих масс по ошибке шага и устанавливают пх в противо фазе силы, возникающей от накопленнойошибки шага зацепления. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 15 1, Авторское свидетельство СССР415531,кл. Сг 01 М 1/38, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР348905,кл. Ст 01 М 1/20, 1972. 20