24 luty 07 (48)

Maszyny o dużych wymiarach, ciężkie, trudne do demontażu można wyważać w trakcie eksploatacji, korzystając z przenośnej aparatury pomiarowej.

W przemyśle pracują również takie maszyny, w których wirujący człon roboczy zużywa się nierównomiernie podczas pracy, wywołując stan niewyrównoważenia. Szczególnym przypadkiem takich maszyn są precyzyjne szlifierki tarczowe. W takich przypadkach do wyrównoważania są stosowane specjalne głowice zabudowane na stałe bezpośrednio na wirniku (tarczy ściernicy), które umożliwiają korektę jego masy w trakcie ruchu. Powodem korekty jest w tym przypadku stwierdzenie na drodze pomiarowej drgań mechanicznych na stole roboczym przekraczających wartości dopuszczalne.

Istnieje pewna grupa maszyn, dla której można nie przeprowadzać wyrówno-ważenia. Są to maszyny wolnobieżne, w których reakcje dynamiczne różnią się nieznacznie od statycznych. Jedną z cech postępu technicznego jest ciągły wzrost prędkości obrotowych maszyn i urządzeń, ponieważ szybkoobrotowe maszyny są bardziej wydajne i lżejsze od maszyn wolnoobrotowych. Przykładowo prędkości obrotowe turbin parowych i gazowych przekraczają 10 000 obr./min, wirniki silników elektrycznych o dużych częstotliwościach zasilania osiągają 100 000 obr./min, a niektóre ultrawirówki wirują z prędkościami rzędu 500 000 obr./min Dla tego typu maszyn wyrównoważanie staje się koniecznością. Można wykazać, że już przy prędkości obrotowej 3000 obr./min przesunięcie środka ciężkości wirnika o 100 pm wywołuje w łożyskach reakcje dynamiczne równe w przybliżeniu ciężarowi wirnika. Ponieważ reakcje dynamiczne rosną z kwadratem prędkości obrotowej, to przy prędkościach rzędu 30 000 obr./min reakcje dynamiczne są 100 razy większe od statycznych.

Problemy wyrównoważania możemy podzielić na dwie grupy:

1)    wyrównoważanie wirników sztywnych (pojedynczych członów),

2)    wyrównoważanie mechanizmów i maszyn złożonych z układów członów

sztywnych.

W pierwszym przypadku chodzi o wyzerowanie nadwyżek dynamicznych reakcji działających na łożyska wirującego członu. W drugim przypadku dążymy do minimalizacji reakcji dynamicznych przenoszonych na podstawę maszyny (ostoję), co na ogół wiąże się ze zwiększeniem reakcji dynamicznych w parach kinematycznych pomiędzy ruchomymi członami niezwiązanymi z podstawą.

Oba powyższe problemy rozpatruje się również dla mechanizmów z członami podatnymi, jednak problematyka ta przekracza ramy książki.

3.6.1. Podstawy teoretyczne wyrównoważania wirników sztywnych

Wirnik sztywny w trakcie pracy jest podtrzymywany na powierzchniach nośnych za pomocą podpór łożyskowych. Powierzchnie nośne wirnika przenoszą obciążenia na podpory łożyskowe za pośrednictwem łożysk tocznych lub ślizgowych,

198