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Equilibrado estático de componentes y piezas de dispositivos usados. Equilibrado estático y dinámico de rotores de máquinas. Equilibrio correcto de las ruedas

Una de las razones de la reducción de la vida útil del motor son las vibraciones resultantes del desequilibrio de sus partes giratorias, es decir, el cigüeñal, el volante, la cesta del embrague, etc. No es ningún secreto lo que amenazan estas vibraciones. Esto incluye un mayor desgaste de las piezas, un funcionamiento extremadamente incómodo del motor, peor dinámica, mayor consumo de combustible, etc., etc. Todas estas pasiones ya se han discutido más de una vez tanto en la prensa como en Internet; no nos repetiremos. Hablemos mejor sobre el equilibrio de equipos, pero primero veamos brevemente qué es este desequilibrio y en qué tipos se presenta, y luego consideremos cómo solucionarlo.

Para empezar, decidamos por qué introducir el concepto de desequilibrio, porque las vibraciones son causadas por fuerzas de inercia que surgen durante la rotación y el movimiento de traslación desigual de las piezas. ¿Quizás sería mejor operar con las magnitudes de estas fuerzas? Los convertí a kilogramos "para mayor claridad" y parece claro dónde, qué y con qué fuerza presiona, cuántos kilos hay en qué soporte... Pero el hecho es que la magnitud de la fuerza de inercia depende de la rotación. velocidad, más precisamente en el cuadrado de la frecuencia o aceleración durante el movimiento de traslación, y esto, a diferencia de la masa y el radio de rotación, es variable. Por lo tanto, al equilibrar es simplemente inconveniente utilizar la fuerza de inercia, tendrás que volver a calcular estos mismos kilogramos cada vez dependiendo del cuadrado de la frecuencia. Juzgue usted mismo, para el movimiento de rotación la fuerza de inercia es:

metro– masa desequilibrada;
r– radio de su rotación;
w– velocidad angular de rotación en rad/s;
norte– velocidad de rotación en rpm.

No es ninguna ciencia, por supuesto, pero no quiero volver a calcularlo. Por eso se introdujo el concepto de desequilibrio, como el producto de una masa desequilibrada por la distancia a ella desde el eje de rotación:

D– desequilibrio en g mm;
metro– masa desequilibrada en gramos;
r– distancia desde el eje de rotación a esta masa en mm.

Este valor se mide en unidades de masa multiplicadas por una unidad de longitud, concretamente en g mm (a menudo en g cm). Me centro específicamente en las unidades de medida, porque en la inmensidad de Internet, y en la prensa, en numerosos artículos dedicados al equilibrio, no encontrarás nada... Aquí puedes encontrar gramos divididos por centímetros, y definición de desequilibrio en gramos (no multiplicado por nada, solo gramos y lo que quieras, piénsalo), y analogías con unidades de medida de torque (parece kg m, y aquí g mm..., pero el significado físico es completamente diferente...). En general, ¡tengamos cuidado!

Entonces, primer tipo de desequilibrio– desequilibrio estático o, también dicen, estático. Tal desequilibrio se producirá si se coloca alguna carga sobre el eje exactamente opuesto a su centro de masa, y esto será equivalente a un desplazamiento paralelo del eje central principal de inercia 1 con respecto al eje de rotación del eje. No es difícil adivinar que este desequilibrio es característico de los rotores2 en forma de disco, por ejemplo de los volantes o de las muelas abrasivas. Este desequilibrio se puede eliminar mediante dispositivos especiales: cuchillos o prismas. El lado pesado3 hará girar el rotor bajo la influencia de la gravedad. Habiendo notado este lugar, simplemente puede seleccionar una carga en el lado opuesto que equilibrará el sistema. Sin embargo, este proceso es bastante largo y laborioso, por lo que es mejor eliminar el desequilibrio estático utilizando máquinas equilibradoras, más rápido y con mayor precisión, pero hablaremos de eso más adelante.

Segundo tipo de desequilibrio– momentáneo. Este desequilibrio puede deberse a la fijación de un par de pesos idénticos a los bordes del rotor en un ángulo de 180° entre sí. Así, aunque el centro de masa permanecerá en el eje de rotación, el eje central principal de inercia se desviará en un cierto ángulo. ¿Qué tiene de destacable este tipo de desequilibrio? Después de todo, a primera vista, en la “naturaleza” sólo se puede encontrar por “feliz” casualidad... Lo insidioso de tal desequilibrio radica en el hecho de que sólo aparece cuando el eje gira. Coloque el rotor con un desequilibrio de momento sobre las cuchillas, y estará completamente en reposo, sin importar cuántas veces se mueva. Sin embargo, tan pronto como lo giras, inmediatamente aparece una fuerte vibración. Este desequilibrio sólo puede eliminarse mediante una máquina equilibradora.

Y finalmente, el caso más común es el desequilibrio dinámico. Un desequilibrio de este tipo se caracteriza por un desplazamiento del eje central principal de inercia tanto en ángulo como en posición con respecto al eje de rotación del rotor. Es decir, el centro de masa se desplaza con respecto al eje de rotación del eje, y con él el eje central principal de inercia. Al mismo tiempo, también se desvía un cierto ángulo para no cruzar el eje de rotación4. Es este tipo de desequilibrio el que se produce con más frecuencia, y es el que tan acostumbrados estamos a eliminar en las tiendas de neumáticos a la hora de cambiar neumáticos. Pero si todos vamos a la tienda de neumáticos como uno solo en primavera y otoño, ¿por qué ignoramos las piezas del motor?

Una pregunta sencilla: después de rectificar el cigüeñal hasta su tamaño reparable o, peor aún, después de enderezarlo, ¿se puede estar seguro de que el eje central principal de inercia coincide exactamente con el eje geométrico de rotación del cigüeñal? ¿Tiene el tiempo y las ganas de desmontar y volver a montar el motor por segunda vez?

Entonces, la cuestión es equilibrar ejes, volantes, etc. necesario, sin duda. La siguiente pregunta es ¿cómo equilibrar?

Como ya se mencionó, durante el equilibrio estático puede arreglárselas con cuchillos prismáticos si tiene suficiente tiempo, paciencia y el margen de tolerancia para el desequilibrio residual es grande. Si valora el tiempo de trabajo, se preocupa por la reputación de su empresa o simplemente le preocupa la vida útil de las piezas de su motor, entonces la única opción de equilibrado es una máquina especializada.

Y existe una máquina así: una máquina para el equilibrio dinámico del modelo Liberator fabricada por Hines (EE. UU.), ¡por favor, ame y favor!

Esta máquina de prerresonancia está diseñada para determinar y eliminar desequilibrios en cigüeñales, volantes, cestas de embrague, etc.

Todo el proceso de eliminación del desequilibrio se puede dividir en tres partes: preparar la máquina para el funcionamiento, medir el desequilibrio y eliminar el desequilibrio.


En la primera etapa, es necesario instalar el eje en los soportes estacionarios de la máquina, colocar un sensor en el extremo del eje que controlará la posición y velocidad de rotación del eje, colocar una correa de transmisión con la que El eje se desenrollará durante el proceso de equilibrio e ingresará las dimensiones del eje, las coordenadas de posición y los radios en las superficies de corrección de la computadora, seleccionará las unidades de medición del desequilibrio, etc. Por cierto, la próxima vez no tendrás que volver a ingresar todo esto, ya que es posible guardar todos los datos ingresados ​​en la memoria de la computadora, así como es posible borrarlos, cambiarlos, sobrescribirlos o cambiarlos temporalmente sin guardar. en cualquier momento. En resumen, dado que el ordenador de la máquina funciona con el sistema operativo Windows XP, todas las técnicas para trabajar con ella resultarán bastante familiares para el usuario medio. Sin embargo, incluso para un mecánico sin experiencia en informática, no será muy difícil dominar varios menús en pantalla del programa de equilibrado, sobre todo porque el programa en sí es muy claro e intuitivo.


El proceso de medición del desequilibrio se produce sin la participación del operador. Todo lo que tiene que hacer es presionar el botón deseado y esperar a que el eje comience a girar y luego se detendrá. Luego de esto, la pantalla mostrará todo lo necesario para eliminar el desequilibrio, a saber: la magnitud y ángulos de los desequilibrios para ambos planos de corrección, así como las profundidades y número de perforaciones que se deben realizar para eliminar este desequilibrio. Naturalmente, las profundidades de los agujeros se obtienen basándose en el diámetro de broca y el material del eje introducidos previamente. Por cierto, estos datos se muestran para dos planos de corrección si se seleccionó el equilibrio dinámico. Con el equilibrio estático, naturalmente, se mostrará lo mismo, sólo que para un avión.

Ahora solo queda perforar los agujeros propuestos sin quitar el eje de los soportes. Para ello, detrás se encuentra una máquina perforadora que puede moverse sobre un colchón de aire a lo largo de toda la cama. La profundidad de perforación, según la configuración, se puede controlar mediante un indicador de movimiento del husillo digital o mediante una visualización gráfica que se muestra en un monitor de computadora. La misma máquina se puede utilizar para perforar o fresar, por ejemplo, bielas para pesar. Para ello, basta con girar el soporte 180° para que quede encima de la mesa especial. Esta mesa se puede mover en dos direcciones (la mesa se suministra como equipo adicional).

Aquí solo queda agregar que al calcular la profundidad de perforación, el ordenador incluso tiene en cuenta el cono de afilado del taladro.

Después de eliminar el desequilibrio, las mediciones deben repetirse nuevamente para garantizar que el desequilibrio residual esté dentro de valores aceptables.

Por cierto, sobre el desequilibrio residual o, como dicen a veces, la tolerancia equilibradora. Casi todos los fabricantes de motores deben proporcionar valores de desequilibrio residual en las instrucciones de reparación de piezas. Sin embargo, si no se pueden encontrar estos datos, puede utilizar recomendaciones generales. Tanto el GOST nacional como el estándar ISO global ofrecen, en general, lo mismo.

Primero debe decidir a qué clase pertenece su rotor y luego utilizar la siguiente tabla para averiguar la clase de precisión de equilibrio correspondiente. Supongamos que estamos equilibrando un cigüeñal. De la tabla se desprende que "el conjunto del cigüeñal de un motor con seis o más cilindros con requisitos especiales" tiene clase de precisión 5 según GOST 22061-76. Supongamos que nuestro eje tiene requisitos muy especiales: compliquemos la tarea y clasifíquelo en la cuarta clase de precisión.

A continuación, tomando la velocidad máxima de rotación de nuestro eje igual a 6000 rpm, determinamos a partir del gráfico que el valor de est. (desequilibrio específico) está dentro de los límites entre dos líneas rectas que determinan el campo de tolerancia para la cuarta clase, y es igual a de 4 a 10 micras.

Ahora según la fórmula:

D st.añadir.– desequilibrio residual admisible;
mi art.– valor tabular del desequilibrio específico;
rotor m– masa del rotor;

Tratando de no confundirnos en unidades de medida y tomando la masa del eje igual a 10 kg, encontramos que el desequilibrio residual permitido de nuestro cigüeñal no debe exceder los 40 - 100 g mm. Pero esto se aplica a todo el eje y la máquina nos muestra un desequilibrio en dos planos. Esto significa que en cada soporte, siempre que el centro de masa del eje esté ubicado exactamente en el medio entre los planos de corrección, el desequilibrio residual permitido en cada soporte no debe exceder los 20 - 50 g mm.

Solo a modo de comparación: el desequilibrio permitido del cigüeñal del motor D-240/243/245 con una masa de eje de 38 kg, según los requisitos del fabricante, no debe exceder los 30 g cm. Recuerde, presté atención a las unidades de ¿medición? Este desequilibrio se indica en g cm, lo que significa que es igual a 300 g mm, que es varias veces mayor de lo que calculamos. Sin embargo, no es sorprendente: el eje es más pesado que el que tomamos como ejemplo y gira con una frecuencia más baja... Calcule en la dirección opuesta y verá que la clase de precisión del equilibrio es la misma que en nuestro ejemplo.

Cabe señalar aquí que, estrictamente hablando, el desequilibrio permitido se calcula mediante la fórmula:

D st.t.– el valor del principal vector de desequilibrios tecnológicos del producto que surgen como consecuencia del montaje del rotor, debido a la instalación de piezas (poleas, semiacoplamientos, cojinetes, ventiladores, etc.) que tienen sus propios desequilibrios debido a desviaciones en la forma y ubicación de superficies y asientos, espacios radiales, etc.;
D st.e.– el valor del vector principal de desequilibrios operativos del producto que surgen debido al desgaste desigual, relajación, quemado, cavitación de las piezas del rotor, etc. durante una vida técnica determinada o hasta reparaciones que impliquen equilibrado.

Suena aterrador, pero como lo ha demostrado la práctica en la mayoría de los casos, si se elige el valor del desequilibrio específico en el límite inferior de la clase de precisión (en este caso, el desequilibrio específico es 2,5 veces menor que el desequilibrio específico definido para el nivel superior límite de la clase), entonces el vector principal del desequilibrio permisible se puede calcular utilizando la fórmula dada más arriba, según la cual realmente calculamos. Por lo tanto, en nuestro ejemplo, es aún mejor tomar el desequilibrio residual permitido igual a 20 g mm para cada plano de corrección.

Además, la máquina propuesta, a diferencia de las antiguas máquinas analógicas domésticas, que sobrevivieron milagrosamente después de los tristes acontecimientos conocidos en nuestro país, proporcionará fácilmente dicha precisión.

Bueno, está bien, pero ¿qué pasa con el volante y la canasta del embrague? Por lo general, después de equilibrar el cigüeñal, se le coloca un volante, la máquina se cambia al modo de equilibrio estático y solo se elimina el desequilibrio del volante, considerando que el cigüeñal está perfectamente equilibrado. Este método tiene una gran ventaja: si el volante y la cesta del embrague no se desconectan del eje después del equilibrado y estas piezas nunca se cambian, entonces la unidad equilibrada de esta manera tendrá menos desequilibrio que si cada pieza se equilibrara por separado. Si aún desea equilibrar el volante por separado del eje, para ello la máquina incluye ejes especiales, casi perfectamente equilibrados, para equilibrar los volantes.

Ambos métodos, por supuesto, tienen sus pros y sus contras. En el primer caso, al sustituir alguna de las piezas que antes intervinían en el equilibrio del conjunto, inevitablemente aparecerá un desequilibrio. Pero, por otro lado, si equilibra todas las piezas por separado, entonces la tolerancia al desequilibrio residual de cada pieza tendrá que ajustarse seriamente, lo que llevará a perder mucho tiempo en el equilibrio.

A pesar de que todas las operaciones descritas anteriormente para medir y eliminar el desequilibrio en esta máquina se implementan de manera muy conveniente, ahorran mucho tiempo, aseguran contra posibles errores asociados con el notorio "factor humano", etc., para ser justos, cabe señalar que los pobres son pobres, pero muchas otras máquinas pueden hacer lo mismo. Además, el ejemplo considerado no era particularmente complicado.

¿Qué pasa si tienes que equilibrar un eje de, digamos, un V8? La tarea tampoco es, en general, la más difícil, pero aún así no logra equilibrar un cuatro en línea. No se puede simplemente colocar un eje de este tipo en una máquina, es necesario colgar pesos de equilibrio especiales en los muñones de la biela, y su masa depende, en primer lugar, de la masa del grupo de pistones, es decir, de la masa de las piezas que se mueven exclusivamente. progresivamente, y en segundo lugar, de la distribución del peso de las bielas, luego depende de qué parte de la masa de la biela se relaciona con las partes giratorias y cuánta con las partes que se mueven traslacionalmente, y finalmente, en tercer lugar, de la masa de solo las partes giratorias. Por supuesto, puede pesar secuencialmente todas las piezas, anotar los datos en una hoja de papel, calcular la diferencia entre las masas, luego confundir qué entrada se refiere a qué pistón o biela, y hacer todo esto varias veces más.

O puede utilizar el sistema de pesaje automatizado “Compu-Match” que se ofrece como opción. La esencia del sistema es simple: las balanzas electrónicas están conectadas a la computadora de la máquina y, cuando se pesan piezas secuencialmente, la tabla de datos se completa automáticamente (por cierto, también se puede imprimir). También se encuentra automáticamente la pieza más ligera del grupo, por ejemplo el pistón más ligero, y para cada pieza se determina automáticamente la masa que debe eliminarse para igualar los pesos. No habrá confusión al determinar el peso de las cabezas de biela superior e inferior (por cierto, todo lo necesario para la distribución del peso se suministra con la báscula). La computadora dirige las acciones del operador, quien simplemente debe seguir cuidadosamente las instrucciones paso a paso. Después de lo cual la computadora calculará la masa de los pesos de equilibrio en función de la masa del pistón específico y la distribución del peso de las bielas. Solo queda agregar que al calcular las masas de estas cargas se tiene en cuenta incluso la masa del aceite de motor que estará en las líneas de eje mientras el motor esté en marcha. Por cierto, se pueden pedir diferentes juegos de pesas por separado. Los pesos, por supuesto, se apilan, es decir, se cuelgan arandelas de diferentes pesos del perno y se aseguran con tuercas.

Y unas palabras más sobre el peso del pistón y la distribución del peso de las bielas. Al principio de este artículo, señalamos que "una de las causas de las vibraciones del motor es el desequilibrio de sus piezas giratorias...", "una de...", ¡pero ni mucho menos la única! Por supuesto, no podremos “superar” muchos de ellos. Por ejemplo, par desigual. Pero todavía se puede hacer algo. Tomemos como ejemplo un motor de cuatro en línea convencional. Por el curso sobre dinámica de motores de combustión interna, todo el mundo sabe que las fuerzas de inercia de primer orden de dicho motor están completamente equilibradas. ¡Asombroso! Pero en los cálculos se supone que las masas de todas las piezas de los cilindros son absolutamente idénticas y que las bielas están ponderadas impecablemente. Pero, de hecho, durante la gorra. reparacion, ¿alguien pesa los pistones, aros, pasadores, iguala las masas de las cabezas de biela inferior y superior? Difícilmente…

Por supuesto, es poco probable que la diferencia en las masas de las piezas provoque grandes vibraciones, pero si es posible acercarse al menos un poco más al diagrama de diseño, ¿por qué no hacerlo? Especialmente si es tan simple...

Como opción, puede solicitar un conjunto de dispositivos y equipos para equilibrar los ejes cardán... Pero espere, esa es una historia completamente diferente...


* El eje OX se denomina eje central principal de inercia de un cuerpo si pasa por el centro de masa del cuerpo y los momentos de inercia centrífugos J xy y J xz son simultáneamente iguales a cero. ¿Poco claro? Realmente no hay nada complicado aquí. En pocas palabras, el principal eje central de inercia es el eje alrededor del cual se distribuye uniformemente toda la masa de un cuerpo. ¿Qué significa uniformemente? Esto significa que si aísla mentalmente una parte de la masa del eje y la multiplica por la distancia al eje de rotación, entonces exactamente en el lado opuesto habrá, tal vez, otra masa a una distancia diferente, pero con exactamente el mismo producto, es decir, la masa que hemos identificado quedará equilibrada.

Bueno, creo que está claro cuál es el centro de masa.

** En el equilibrio, los rotores son todo lo que gira, independientemente de su forma y tamaño.

*** Se suele denominar al lado pesado o punto pesado del rotor el lugar donde se ubica la masa desequilibrada.

**** Si, no obstante, el eje central principal de inercia cruza el eje de rotación del rotor, entonces dicho desequilibrio se denomina cuasiestático. No tiene sentido considerarlo en el contexto del artículo.

***** Entre otras clasificaciones de máquinas equilibradoras, existe una división en pre-resonancia y post-resonancia. Es decir, las frecuencias a las que se equilibra el eje pueden ser inferiores a la frecuencia resonante o superiores a la frecuencia resonante del rotor. Las vibraciones que se producen durante la rotación de una pieza desequilibrada tienen una característica interesante: la amplitud de las vibraciones aumenta muy lentamente a medida que aumenta la velocidad de rotación. Y sólo cerca de la frecuencia de resonancia del rotor se observa un fuerte aumento (que, de hecho, es lo que hace que la resonancia sea peligrosa). En frecuencias superiores a la resonante, la amplitud vuelve a disminuir y permanece prácticamente sin cambios en un rango muy amplio. Por tanto, por ejemplo, en máquinas pre-resonantes tiene poco sentido intentar aumentar la velocidad de rotación del eje durante el equilibrado, ya que la amplitud de las vibraciones registradas por los sensores aumentará muy poco, a pesar del aumento de la fuerza centrífuga que genera la vibración.

****** Algunas máquinas tienen soportes oscilantes.

******* La superficie de corrección es el lugar del eje donde se supone que se perforan los orificios para corregir el desequilibrio.

******** Tenga en cuenta que el desequilibrio específico se indica en micras. Esto no es un error, aquí estamos hablando de un desequilibrio específico, es decir, relacionado con una unidad de masa. Además, el índice “st.” indica que se trata de un desequilibrio estático, y se puede indicar en unidades de longitud, como la distancia por la cual el eje central principal de inercia del eje se desplaza con respecto al eje de su rotación; consulte arriba para conocer la definición de desequilibrio estático .

Equilibrio estático Se llama combinación del centro de gravedad de una pieza con su eje geométrico de rotación. Esto se logra quitando metal de la parte pesada de la pieza o agregándolo recubriendo su parte liviana.
Los volantes, impulsores de bombas, ruedas dentadas y engranajes de transmisiones por engranajes de instalaciones diésel, etc. están sujetos a equilibrio estático.
La rotación de piezas con masa desequilibrada provoca la aparición de una fuerza centrífuga o un par de fuerzas, que provocan la vibración del mecanismo durante su funcionamiento. La fuerza centrífuga se produce bajo la condición de que el centro de gravedad de la pieza no coincida con su eje de rotación.
Esquema de la acción de la fuerza centrífuga cuando el centro de gravedad se desplaza:

 La fuerza centrífuga desequilibrada crea cargas adicionales en los cojinetes, cuya magnitud puede determinarse mediante las fórmulas:


Dónde P1,P2— cargas adicionales sobre los cojinetes;
a,c— distancia desde el plano de acción de la fuerza CON respectivamente a los cojinetes izquierdo y derecho, mm;
yo— distancia entre ejes de rodamiento, mm.
La magnitud de la fuerza centrífuga se puede determinar a través de la masa de la pieza y la cantidad de desplazamiento del centro de gravedad de la pieza con respecto a su eje de rotación usando la fórmula:


Dónde GRAMO— masa de la pieza, kg;
q— aceleración de la gravedad (9,81 m/s2);
w— velocidad angular (w = PAG en norte/ 30, donde norte— velocidad de rotación, mín. - 1);
r— distancia desde el centro de gravedad al eje de rotación de la pieza, m.
Por ejemplo, el centro de gravedad "0" de un disco giratorio que pesa 30 kg con una velocidad de rotación de 3000 min - 1 se desplaza del centro del eje en la cantidad r= 1 milímetro. Entonces obtenemos la fuerza centrífuga desequilibrada:

es decir, la carga sobre el eje es 10 veces la masa de la pieza misma. De ello se deduce que incluso un ligero desplazamiento del centro de gravedad puede provocar grandes cargas adicionales sobre los cojinetes.
El equilibrio estático se realiza sobre soportes especiales. Las partes principales del soporte son cuchillas (prismas), rodillos o rodamientos, sobre los cuales se monta sobre un mandril la pieza a equilibrar. Cuchillas, rodillos o cojinetes se colocan en el mismo plano horizontal.
El equilibrio estático de las piezas que funcionan a una velocidad de rotación de hasta 1000 min - 1 se realiza en una etapa, y de las piezas que funcionan a una velocidad de rotación mayor, en dos etapas.
En la primera etapa, la pieza se equilibra hasta su estado indiferente, es decir, un estado en el que la pieza se detiene en cualquier posición. Esto se logra determinando la posición del punto pesado y luego seleccionando y colocando un peso de equilibrio en el lado opuesto. Como contrapeso se utiliza un trozo de plastilina, masilla, masilla, etc.
Después de equilibrar la pieza, se coloca una carga permanente en lugar de una carga temporal en su lado liviano, o se retira la cantidad correspondiente de metal del lado pesado; el diagrama de instalación para pesos temporales y permanentes se muestra en la figura:
Esquema de instalación de cargas temporales (P1) y permanentes (P2):


 B es un punto difícil.
En ocasiones se cambia el lugar de instalación de la carga temporal de equilibrio, lo que va acompañado de un cambio en el radio de su instalación y, como consecuencia, un cambio en su masa. La magnitud de la masa de la carga constante de equilibrio se determina a partir del equilibrio de los momentos:


Dónde P1— masa de carga temporal;
P2— masa de carga permanente;
r, r— radios de instalación de cargas temporales y permanentes, respectivamente.
Para piezas con una velocidad de rotación de hasta 1000 min - 1, aquí se completa el equilibrio.
La segunda etapa del equilibrado consiste en eliminar el desequilibrio residual (desequilibrio) que queda debido a la inercia de la pieza y la presencia de fricción entre el mandril y los soportes. Para ello, se divide la superficie del extremo de la pieza en seis u ocho partes iguales, numerándolas.
Diagrama de equilibrio estático de la pieza:


a - marcar la circunferencia del extremo de la pieza y el lugar de instalación de las pesas; b - desarrollo de un círculo y curva de equilibrio.
Luego se instala la pieza con carga temporal de modo que el punto 1 quede en el plano horizontal. En este punto se aplica una carga, aumentando su masa hasta que la pieza abandona el estado de equilibrio (reposo) y comienza a girar lentamente. La carga se retira y se pesa en una balanza.
El trabajo se realiza en la misma secuencia para los puntos restantes de la pieza. Los valores de masa resultantes de las cargas se ingresan en la tabla:
Valores de masa de pesas en los puntos de su instalación en la pieza ( r):


Con base en los datos de la tabla, se construye una curva que, si el equilibrio se realiza con precisión, debe tener la forma de una sinusoide. En esta curva se encuentran los puntos máximo (A max) y mínimo (A min).
El punto máximo de la curva corresponde a la parte ligera de la pieza, y el punto mínimo corresponde a la parte difícil de la pieza.
La masa de la carga de equilibrio (desequilibrio) está determinada por la fórmula:


El equilibrio estático se considera satisfactorio si:


Dónde A— masa del desequilibrio de la pieza, g;
R— radio de instalación de carga temporal, mm;
GRAMO— masa de la pieza que se está equilibrando, kg;
l st— desplazamiento máximo permitido del centro de gravedad de la pieza con respecto a su eje de rotación, micras.
El desplazamiento máximo permitido del centro de gravedad de una pieza se encuentra en el diagrama del desplazamiento máximo permitido del centro de gravedad de una pieza durante el equilibrio estático.
Diagrama de desplazamientos máximos permitidos del centro de gravedad de piezas durante el equilibrio estático:


 1 - para ruedas de reductores, discos de acoplamiento hidráulico, hélices con accionamiento turbo; 2 - hélices de instalaciones diésel, volantes, impulsores de bombas centrífugas y ventiladores.
Si se cumple la condición de la ecuación, entonces el proceso de equilibrio finaliza y la carga de desequilibrio no se instala en la pieza. Si no se cumple la condición de la ecuación, entonces la masa resultante del peso “K” se instala en el punto A max (radio 2) o se retira en el punto A min (radio 6).
La calidad del equilibrio de las piezas se controla durante el funcionamiento con diésel mediante su vibración.

Piezas de equilibrio


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Piezas de equilibrio

El desequilibrio de las piezas se expresa en el hecho de que una pieza, por ejemplo una polea, montada sobre un eje, cuyos muñones giran libremente en cojinetes, tiende a detenerse en una posición específica después de la rotación. Esto indica que en la parte inferior de la polea se concentra una mayor cantidad de metal que en su parte superior, es decir, el centro de gravedad de la polea no coincide con el eje de rotación.

A continuación consideramos un disco desequilibrado montado sobre un eje que gira sobre cojinetes. Sea su desequilibrio con respecto al eje de rotación expresado por la masa de la carga P (círculo oscuro). El desequilibrio del disco lo obliga a detenerse siempre de manera que la carga P ocupe la posición más baja. Si aplicamos una carga de la misma masa (círculo sombreado) al disco en el lado opuesto y a la misma distancia del eje que el círculo oscuro, esto equilibrará el disco. En este caso, se dice que el disco está equilibrado con respecto al eje de rotación.

Arroz. 1. Esquemas para determinar el desequilibrio de piezas: a - corto, 6 - largo, c - equilibrio de una polea sobre prismas, d - una máquina de equilibrio dinámico

Consideremos una pieza cuya longitud es mayor que su diámetro. Si está equilibrado solo con respecto al eje de rotación, surge una fuerza que tiende a girar el eje longitudinal de la pieza en sentido antihorario y, por lo tanto, carga adicionalmente los rodamientos. Para evitarlo, el peso de equilibrio se coloca a cierta distancia de la fuerza.

La fuerza con la que actúa una masa giratoria desequilibrada depende del tamaño de esta masa desequilibrada, de su distancia al eje y del cuadrado de su número de revoluciones. En consecuencia, cuanto mayor sea la velocidad de rotación de la pieza, mayor será su desequilibrio.

A velocidades de rotación importantes, las piezas desequilibradas provocan vibraciones de la pieza y de la máquina en su conjunto, como resultado de lo cual los cojinetes se desgastan rápidamente y, en algunos casos, la máquina puede destruirse. Por lo tanto, las piezas de la máquina que giran a altas velocidades deben equilibrarse cuidadosamente.

Hay dos tipos de equilibrio: estático y dinámico.

El equilibrio estático puede equilibrar una pieza con respecto a su eje de rotación, pero no puede eliminar la acción de fuerzas que tienden a girar el eje longitudinal de la pieza. El equilibrio estático se realiza sobre cuchillas o prismas, rodillos. Las cuchillas, prismas y rodillos deben endurecerse y rectificarse y verificarse que estén horizontales antes de equilibrarlos.

La operación de equilibrio se realiza de la siguiente manera. Primero se dibuja una línea con tiza en el borde de la polea. La rotación de la polea se repite de 3 a 4 veces. Si la línea de tiza se detiene en diferentes posiciones, esto indicará que la polea está equilibrada correctamente. Si la línea de tiza se detiene en una posición cada vez, esto significa que la parte de la polea ubicada en la parte inferior es más pesada que la opuesta. Para eliminar esto, reduzca el peso de la parte pesada perforando agujeros o aumente el peso de la parte opuesta del borde de la polea perforando agujeros y luego llenándolos con plomo.

El equilibrio dinámico elimina ambos tipos de desequilibrio. El equilibrio dinámico se aplica a piezas de alta velocidad con una relación longitud-diámetro significativa (rotores de turbinas, generadores, motores eléctricos, husillos de máquinas herramienta de rotación rápida, cigüeñales de motores de automóviles y aviones, etc.).

El equilibrio dinámico se realiza en máquinas especiales por trabajadores altamente cualificados. Durante el equilibrado dinámico se determina la magnitud y posición de la masa que se debe aplicar o restar a la pieza para que la pieza quede equilibrada estática y dinámicamente.

Las fuerzas centrífugas y los momentos de inercia causados ​​por la rotación de una parte desequilibrada crean movimientos oscilatorios debido a la elasticidad elástica de los soportes. Además, sus fluctuaciones son proporcionales a la magnitud de las fuerzas centrífugas desequilibradas que actúan sobre los soportes. En este principio se basa el equilibrado de piezas de máquinas y unidades de montaje.

El equilibrio dinámico se realiza en máquinas equilibradoras eléctricas automatizadas. Proporcionan datos en un intervalo de 1-2 minutos: profundidad y diámetro de perforación, masa de pesas, dimensiones de los contrapesos y lugares donde es necesario fijar y retirar pesas. Además, se registran con una precisión de 1 mm las vibraciones de los soportes sobre los que gira el conjunto equilibrado.

Los volantes, poleas y varios volantes que giran a altas velocidades periféricas deben estar equilibrados (equilibrados), de lo contrario las máquinas que contienen estas piezas funcionarán con vibraciones. Esto afecta negativamente al funcionamiento de los mecanismos del equipo y de la máquina en su conjunto.

El desequilibrio de las piezas se produce debido a la heterogeneidad del material del que están hechas; desviaciones en las dimensiones permitidas durante su fabricación y reparación; diversas deformaciones resultantes del tratamiento térmico; de diferentes pesos de sujetadores, etc. La eliminación del desequilibrio (desequilibrio) se lleva a cabo mediante el equilibrio, que es una operación tecnológica responsable.

Hay dos métodos de equilibrio: estático y dinámico. El equilibrio estático es el equilibrio de piezas mientras están estacionarias sobre dispositivos especiales: guías de cuchillas, rodillos, etc.

El equilibrio dinámico, que reduce en gran medida las vibraciones, se realiza girando rápidamente la pieza en máquinas especiales.

Varias piezas (poleas, anillos, hélices, etc.) se someten a equilibrio estático. En la figura 1 a se muestra un disco cuyo centro de gravedad se encuentra a una distancia e del centro geométrico O. Durante la rotación se genera una fuerza centrífuga desequilibrada Q.

Las superficies de soporte de los cuchillos, afiladas, limpiamente procesadas y endurecidas, se alinean con una regla y un nivel para la horizontalidad con una precisión de 0,05-0,1 mm en una longitud de 1000 mm.

La pieza a equilibrar se coloca sobre un mandril, cuyos extremos deben ser iguales y posiblemente de menor diámetro. Esta es una condición esencial para aumentar la sensibilidad del equilibrio sin comprometer la rigidez de la instalación del mandril con la pieza sobre las cuchillas. El equilibrio se realiza de la siguiente manera: la parte con el mandril se empuja ligeramente y se le da la oportunidad de detenerse libremente; su parte más pesada siempre tomará la posición más baja después de detenerse.

La pieza se equilibra de dos maneras: o se aligera su parte pesada perforando o cortando el exceso de metal, o se hace más pesada la parte diametralmente opuesta.

Arroz. 1. Esquemas de equilibrio de piezas:
a - estático, b - dinámico

En la Fig. 1, b muestra un diagrama del desequilibrio dinámico de una pieza: el centro de gravedad puede estar lejos de su centro, en el punto A. Luego, al girar a mayor velocidad, la masa en desequilibrio creará un momento que volcará la pieza, creando vibraciones y mayores cargas en el rodamiento. Para equilibrar, es necesario instalar un peso adicional en el punto A' (o perforar la masa de desequilibrio en el punto A). En este caso, la masa del desequilibrio y la carga adicional forman un par de fuerzas centrífugas, paralelas pero de direcciones opuestas - Q y - Q, con un hombro L, en el que se elimina (equilibra) el momento de vuelco.

El equilibrio dinámico se realiza en máquinas especiales. La pieza se monta sobre soportes elásticos y se conecta al accionamiento. La frecuencia de rotación se lleva a un valor tal que el sistema entra en resonancia, lo que permite notar el área de oscilación. Para determinar la fuerza equilibrada, se colocan pesos en la pieza, seleccionados de modo que se forme una fuerza opuesta y, por tanto, un momento de dirección opuesta.


El objetivo del equilibrio es eliminar el desequilibrio de una parte de una unidad de montaje con respecto a su eje de rotación. El desequilibrio de una pieza giratoria provoca la aparición de fuerzas centrífugas, que pueden provocar vibraciones de la unidad y de toda la máquina, fallos prematuros de los cojinetes y otras piezas. Las principales razones del desequilibrio de piezas y conjuntos pueden ser: errores en la forma de las piezas, como ovalidad; heterogeneidad y distribución desigual del material de una pieza con respecto a su eje de rotación formada cuando...


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PIEZAS DE EQUILIBRIO Y MONTAJE

Tipos de desequilibrio

El equilibrio de las piezas giratorias de las máquinas es una etapa importante en el proceso tecnológico de montaje de máquinas y equipos. El objetivo del equilibrio es eliminar el desequilibrio de una pieza (unidad de montaje) con respecto a su eje de rotación. El desequilibrio de una pieza giratoria provoca la aparición de fuerzas centrífugas, que pueden provocar vibraciones de la unidad y de toda la máquina, fallos prematuros de los cojinetes y otras piezas. Las principales razones del desequilibrio de piezas y conjuntos pueden ser: error en la forma de las piezas (por ejemplo, ovalidad); heterogeneidad y distribución desigual del material de la pieza con respecto al eje de su rotación, formada al obtener una pieza de trabajo mediante fundición, soldadura o revestimiento; desgaste desigual y deformación de la pieza durante la operación; Desplazamiento de una pieza con respecto al eje de rotación debido a errores de montaje, etc.

El desequilibrio se caracteriza por un desequilibrio: un valor igual al producto de la masa desequilibrada de una pieza o unidad de ensamblaje por la distancia del centro de masa al eje de rotación, así como el ángulo de desequilibrio, que determina la ubicación angular. del centro de masa. Existen tres tipos de desequilibrio de piezas y conjuntos giratorios: estático, dinámico y mixto, como combinación de los dos primeros.

El desequilibrio estático ocurre si la masa de un cuerpo puede considerarse reducida a un punto (centro de masa), ubicado a cierta distancia del eje de rotación (figura 6.52). Este tipo de desequilibrio es típico de piezas tipo disco cuya altura es inferior a su diámetro (poleas, engranajes, volantes, impulsores, impulsores de bombas, etc.).

La fuerza centrífuga Q (N) generada durante la rotación de dicha pieza está determinada por la fórmula

Q = mω 2 ρ,

donde m peso corporal, kg; ω velocidad angular de rotación del cuerpo, rad/s; ρ distancia desde el eje de rotación al centro de masa, m.

En la práctica, normalmente se acepta que la fuerza centrífuga especificada no debe exceder el 4 x 5 % del peso de la pieza.

El tipo de desequilibrio considerado se puede detectar sin que el objeto gire, por eso se le llama estático.

Arroz. 6.52. Tipos de desequilibrio de un cuerpo giratorio: estático; b dinámico; en caso general de desequilibrio

El desequilibrio dinámico ocurre cuando, durante la rotación de una pieza, se forman dos fuerzas centrífugas Q iguales y de direcciones opuestas, que se encuentran en un plano que pasa por el eje de rotación (figura 6.52, b). El momento de un par de fuerzas M (N) creado por ellas está determinado por la ecuación

М =mω 2 ρa,

donde a la distancia entre las direcciones de acción de las fuerzas, m.

El desequilibrio dinámico se manifiesta durante la rotación de cuerpos relativamente largos, por ejemplo, rotores de máquinas eléctricas, ejes con varios engranajes instalados, etc. Puede ocurrir incluso en ausencia de desequilibrio estático.

El caso general de desequilibrio, también inherente a objetos largos, se caracteriza por el hecho de que sobre un objeto en rotación actúan simultáneamente un par reducido de fuerzas centrífugas SS (figura 6.52, c) y una fuerza centrífuga reducida T. Estas fuerzas pueden reducirse a dos fuerzas P que actúan en planos diferentes y Q, situadas, por ejemplo, para facilitar su medición en sus apoyos. Los valores de estas fuerzas están determinados por las fórmulas:

Р =m 1 ρ 1 ω 2;

Q= metro 2 ρ 2 ω 2

Cuando una pieza gira, además de las reacciones de las fuerzas externas que actúan sobre ella, también se producen reacciones de las fuerzas desequilibradas P y Q, lo que aumenta la carga sobre los rodamientos y acorta su vida útil.

Para reducir el desequilibrio a valores aceptables, se utiliza el equilibrio de piezas y conjuntos giratorios, que incluye determinar la magnitud y el ángulo del desequilibrio y ajustar la masa del producto equilibrado reduciéndolo o agregándolo en ciertos lugares. Según el tipo de desequilibrio se distingue entre equilibrio estático o dinámico.

Equilibrio estático

El equilibrio estático logra la alineación del centro de masa (centro de gravedad de un objeto) con el eje de su rotación. La presencia de desequilibrio (desequilibrio) y su ubicación se determinan mediante dispositivos especiales de dos tipos. En los dispositivos del primer tipo, se determina sin informar la rotación de la pieza equilibrando su desequilibrio, y en los dispositivos del segundo tipo (máquinas equilibradoras) midiendo la fuerza centrífuga creada por la masa desequilibrada, por lo que la rotación de la pieza es obligatorio.

En ingeniería mecánica, los dispositivos del primer tipo se suelen utilizar como más simples: con dos prismas paralelos instalados horizontalmente (Fig. 6.53, a) o dos pares de discos montados sobre rodamientos (Fig. 6.53, 6), además de equilibrado. escamas (figura 6.56). En los dos primeros casos (ver Fig. 6.53), la pieza equilibrada 1 se coloca firmemente sobre el mandril 2 o se fija concéntricamente con él, generalmente mediante conos deslizantes. El mandril se instala en prismas 3 o discos 4 ubicados horizontalmente.

El método para detectar el desequilibrio depende de la magnitud del desequilibrio. Si el par creado por la masa desequilibrada con respecto al eje del mandril excede el momento de resistencia de las fuerzas de fricción al rodamiento del mandril a lo largo de los prismas (el caso con un desequilibrio pronunciado), entonces la pieza junto con el mandril gire a lo largo de los prismas hasta que el centro de gravedad de la pieza ocupe la posición más baja. Al colocar una carga de masa m en el lado diametralmente opuesto de la pieza, es posible equilibrarla. Para hacer esto, también se perforan agujeros en la pieza, que se rellenan con un material más denso, por ejemplo, plomo. Por lo general, el equilibrio se logra quitando parte del metal del lado pesado de la pieza (perforando agujeros hasta cierta profundidad, fresando, aserrando, etc.).

Arroz. 6.53. Esquemas de dispositivos para equilibrio estático con prismas (a) y discos (b); 1 objeto equilibrado; 2 mandril; 3 prisma; 4 discos

En ambos casos, para realizar el equilibrio de una pieza, es necesario conocer la masa de metal que se le retira o se le añade. Para ello, la pieza con el mandril se monta sobre prismas de modo que su centro de gravedad esté situado en el plano que pasa por el eje del mandril. En el punto diametralmente opuesto de la pieza, se aplica una carga Q tal que la masa desequilibrada m puede hacer girar el disco en un ángulo pequeño (aproximadamente 10°). Luego se gira el mandril con la pieza en la misma dirección 180° de modo que los centros de aplicación de la carga Q y la masa m vuelvan a estar en el mismo plano horizontal. Si suelta el disco en esta posición, girará en la dirección opuesta formando un ángulo α. Cerca de la carga Q se coloca un peso adicional q (magnético o adhesivo) que impediría la rotación especificada del mandril 2 y podría asegurar su rotación en el mismo pequeño ángulo en la dirección opuesta.

Conociendo las masas Q y q, determine la masa requerida del peso de equilibrio Q 0 :

Q0 = Q + q/2.

Para garantizar el equilibrio, dicha masa de metal debe agregarse a la pieza en el punto de aplicación de la carga Q o retirarse de la pieza en un punto diametralmente opuesto. Si es necesario cambiar la masa calculada de la carga de equilibrio o el punto de su aplicación, utilice la relación

Q 0 = Q 1 R,

donde r radio de posición de la carga de equilibrio calculada Q 0; Pregunta 1 masa de carga de equilibrio constante; R distancia desde el eje del mandril hasta el punto de su aplicación.

También es posible un caso de desequilibrio estático oculto, cuando el momento creado por la masa desequilibrada de la pieza es insuficiente para superar el momento de fricción por rodadura entre el mandril y los prismas, y el mandril con la pieza permanece inmóvil cuando se instala sobre prismas o discos.

En este caso, para determinar el desequilibrio, se marca la pieza alrededor del círculo en 8 x 12 partes iguales, las cuales se marcan con los puntos correspondientes, como se muestra en la Fig. 6.54. Si es difícil o imposible marcar la pieza a equilibrar, utilice un disco especial con divisiones, que se fija inmóvil al final del mandril.

Luego, haga rodar el mandril con la pieza a lo largo de los prismas en la dirección indicada por la flecha y, alternativamente, alinee los puntos marcados con un plano horizontal que pasa por el eje de rotación del mandril. Para cada una de estas posiciones de la pieza se selecciona una carga q, que se instala a una distancia r del eje del mandril. Bajo la influencia de esta carga, el mandril con la pieza debe girar aproximadamente en el mismo ángulo (aproximadamente 10°) en la dirección de rodadura a lo largo de los prismas. La posición para la cual el valor de esta carga es mínimo, por ejemplo 4, determina el plano de ubicación del centro de la masa desequilibrada G.

Arroz. 6.54. Esquema para determinar el desequilibrio oculto en las etapas inicial (a) y final (b)

Luego se retira el peso q y se gira el mandril 180° en la dirección que se muestra en la figura. Flecha 6,54. En el punto 8, a la misma distancia del eje de rotación del mandril, se aplica una carga Q (figura 6.54, b), que asegura la rotación en la misma dirección y en el mismo ángulo. masa q 0 el material eliminado en el punto 4 o añadido en el punto 8 para equilibrar la pieza se determina a partir de la condición de su equilibrio:

Q 0 =Gp/r=(Q-g)/2.

A la hora de elegir el tipo de dispositivo se debe tener en cuenta que su sensibilidad es mayor cuanto menor es la fuerza de fricción entre el mandril y los soportes, por lo que los dispositivos con discos de equilibrio son más precisos (ver Fig. 6.53, b). La ventaja de estos dispositivos también son requisitos menos estrictos para la precisión de su instalación en comparación con los prismas y condiciones de trabajo más convenientes y seguras, ya que cuando el mandril se ubica entre dos pares de discos, existe la posibilidad de que caiga con la pieza en equilibrio. eliminado. Para reducir la fricción en los soportes con discos, se les aplican vibraciones. Las superficies de contacto del mandril y los prismas o discos deben estar fabricadas con precisión y mantenerse en perfecto estado. No se permite que presenten mellas, rastros de corrosión u otros defectos que reduzcan la sensibilidad del dispositivo.

Para incrementarlo también se utilizan dispositivos de equilibrio con soportes aerostáticos (fig. 6.55). En este caso, el mandril con el producto está en suspensión debido a que se suministra aire comprimido al soporte 1 a través de los canales 2 y 4 bajo una determinada presión.

Las balanzas equilibradoras proporcionan una alta productividad y precisión para determinar el desequilibrio de algunas piezas (Fig. 6.56). Para varios tipos de piezas, son más eficaces que los dispositivos prismáticos y de rodillos, ya que permiten determinar directamente la masa desequilibrada y su ubicación en la pieza.

Arroz. 6.55. Esquema de un soporte para equilibrio estático sobre un colchón de aire: 1 soporte; 2, 4 canales para suministro de aire comprimido; 3 mandril

Arroz. 6.56. Esquema de balanzas de equilibrio para piezas pequeñas (a) y grandes (6): 1 pesas de equilibrio; 2 balancines; 3 parte equilibrada

En el extremo derecho del balancín 2 de la balanza se instala un mandril con una parte equilibrada 3 unida (Fig. 6.56, a). En el extremo izquierdo del balancín están suspendidos pesos de equilibrio 1. Si el centro de gravedad de la pieza que se está probando se desplaza con respecto a su eje de rotación, entonces en diferentes posiciones de la pieza las lecturas de la escala serán diferentes. Entonces, si el centro de gravedad de la pieza está ubicado en los puntos S1 o S3 (figura 6.56, a), la balanza mostrará la masa real de la pieza que se está probando. Cuando el centro de gravedad está situado en el punto S2 sus lecturas son máximas, y cuando el centro de gravedad está situado en el punto S4 son mínimas. Para determinar la posición del centro de gravedad de la pieza, las lecturas de la balanza se registran girándola periódicamente alrededor de su eje en un cierto ángulo, por ejemplo, igual a 30°.

Es conveniente determinar el desequilibrio de productos como discos de gran diámetro en escalas especiales (figura 6.56, b). Tienen dos flechas ubicadas en direcciones mutuamente perpendiculares y se llevan a un estado equilibrado (horizontal) con la ayuda de pesas ubicadas diametralmente opuestas a las flechas.

La pieza a equilibrar se instala mediante un dispositivo especial en la báscula de modo que su eje pase por la parte superior del soporte de la báscula, realizado en forma de punta cónica y un correspondiente hueco en la base. Si una pieza está desequilibrada, la balanza con la pieza se desvía de la posición horizontal. Moviendo el peso de equilibrio a lo largo de la pieza, la báscula se lleva a la posición inicial (horizontal), controlándola mediante las flechas. A partir de la masa y la posición del peso de equilibrio se determina la magnitud y la ubicación del desequilibrio.

Los dispositivos del segundo tipo para equilibrio estático se basan en el principio de registrar la fuerza centrífuga que se produce durante la rotación de una parte desequilibrada. Son máquinas equilibradoras especiales, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 6.57. La máquina permite no sólo determinar la presencia de desequilibrio, sino también eliminarlo perforando agujeros.

La pieza a equilibrar 1 se instala de forma concéntrica y se fija sobre una mesa 9 equipada con una escala angular. El motor 7 imparte rotación a la mesa con la pieza a una frecuencia angular ω, por lo tanto, si la pieza tiene un desequilibrio a, surge una fuerza centrífuga, bajo cuya influencia y la reacción de los resortes 8, el sistema recibe movimientos oscilatorios relativos al soporte 6. Estos últimos son registrados por un transductor de medida (MT) conectado al dispositivo lógico contador (SLU).

En el momento de máxima desviación del sistema hacia la derecha, el SLU enciende la lámpara estroboscópica 4, que ilumina la escala angular en la mesa 9, y transmite una señal proporcional al desequilibrio al dispositivo indicador 5. El dispositivo 5, que puede ser de tipo puntero o digital, muestra el valor de la profundidad de perforación requerida.

El operador registra la ubicación angular del desequilibrio mostrado en la pantalla 3. Después de detenerse, la mesa se gira manualmente hasta el ángulo requerido y con la broca 2 se perfora un orificio en la pieza 1 a una distancia r del eje de rotación hasta la profundidad requerida para asegurar el equilibrio de la pieza. También existen máquinas equilibradoras en las que se gira el disco hasta el punto (o varios puntos) requerido para realizar la perforación y el proceso de perforación se realiza de forma automática.

Arroz. 6.57. Esquema de la máquina para equilibrado estático: 1 pieza a equilibrar; 2 taladros; 3 pantalla; 4 lámparas estroboscópicas; 5 dispositivo indicador; 6 soporte articulado; 7 motores eléctricos; 8 primavera; 9 mesa; transductor de medida IP; Dispositivo lógico y de cálculo SLU

La precisión del equilibrio estático se caracteriza por el valor e 0 ω р, donde e 0 desequilibrio específico residual; ω R - velocidad máxima de funcionamiento de la pieza durante el funcionamiento.

El equilibrio sobre prismas (ver Fig. 6.53, a) asegura e 0 = 20 x 80 µm, sobre soportes de disco (ver Fig. 6.53, b) e 0 = 15 25 µm, en soportes aerostáticos (ver Fig. 6.55) e 0 = 3 x 8 µm, en la máquina según Fig. 6.57e 0 = 13 µm. La norma internacional MS 1940 prevé 11 clases de precisión de equilibrado.

Equilibrio dinámico

El equilibrio estático no es suficiente para eliminar el desequilibrio en objetos largos cuando la masa desequilibrada se distribuye a lo largo del eje de rotación y no se puede llevar a un solo centro. Estos cuerpos se someten a un equilibrio dinámico.

Para una pieza dinámicamente equilibrada, la suma de los momentos de las fuerzas centrífugas de masas que giran con respecto al eje de la pieza es igual a cero. Por tanto, mediante el equilibrado dinámico, el eje de rotación de la pieza coincide con el eje principal de inercia del sistema dado.

Si un cuerpo dinámicamente desequilibrado se coloca sobre soportes flexibles, durante su rotación realizan movimientos oscilatorios, cuya amplitud es proporcional al valor de las fuerzas centrífugas desequilibradas P y Q que actúan sobre los soportes (figura 6.58). Los métodos de equilibrio dinámico se basan en la medición de las vibraciones de los soportes.

El equilibrio dinámico de cada extremo de la pieza suele realizarse por separado. Primero, por ejemplo, el soporte I (ver figura 6.58) se deja móvil y el soporte opuesto II se fija. Por lo tanto, el objeto giratorio en este caso realiza movimientos oscilatorios dentro del ángulo α con respecto al soporte II solo bajo la influencia de la fuerza P.

Para aumentar la precisión a la hora de determinar el desequilibrio de una pieza, la amplitud de vibración de los soportes se mide a una frecuencia de rotación que coincide con la frecuencia natural del sistema de equilibrio, es decir, en condiciones de resonancia. Durante el equilibrio dinámico, se determinan la masa y la posición de los pesos que se deben agregar o quitar de la pieza. Para ello se utilizan máquinas equilibradoras especiales de varios modelos, dependiendo de la masa de las piezas a equilibrar. Equilibrar el extremo libre de una pieza consiste en determinar el valor y dirección de la fuerza P y eliminar sus efectos nocivos instalando un peso de equilibrado en un lugar determinado o retirando una determinada cantidad de material. Luego se asegura el soporte I, se suelta el soporte II y se equilibra de manera similar la pieza desde el segundo extremo. Para simplificar el diseño de la máquina, normalmente un soporte se hace móvil y se garantiza la capacidad de equilibrar la pieza en ambos extremos reinstalándola 180°.

Arroz. 6.58. Diagrama de vibraciones de una pieza durante el equilibrio dinámico.

El diagrama de la máquina (Fig. 6.59) para el equilibrio dinámico, similar al analizado anteriormente (ver Fig. 6.57), se basa en este principio.

Arroz. 6.59. Esquema de la máquina para equilibrado dinámico: 1 pieza a equilibrar; 2 escala angular; 3 pantalla; 4 lámparas estroboscópicas; 5 dispositivo indicador; 6 primavera; 7 bases; 8 soporte; 9 motores eléctricos; 10 embrague electromagnético; transductor de medida IP; Dispositivo lógico y de cálculo SLU

Los dispositivos IP, SLU, 5,4,3 y la escala angular 2 tienen el mismo propósito que elementos similares en la máquina según la Fig. 6.57.

La pieza a equilibrar 1 se instala sobre los soportes de la base 7, que puede funcionar bajo la acción de un par de fuerzas de inercia Q 1T 2 y la reacción de las oscilaciones del resorte 6 con respecto al eje 8. La pieza es impulsada a girar por el motor 9 a través del acoplamiento electromagnético 10, con una velocidad angular ω ligeramente mayor que la frecuencia de resonancia de las oscilaciones naturales del sistema.

Después de equilibrar la pieza en el plano bb, se gira 180° para realizar el equilibrio en el plano aa. La calidad del equilibrio dinámico se juzga por la amplitud de vibración, cuyo valor permitido se indica en la documentación técnica. Depende de la velocidad de rotación de la pieza equilibrada y a una velocidad de rotación de 1000 min.-1 es de 0,1 mm, y a 3000 min-1 0,05 mm.

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El desequilibrio de las piezas giratorias (poleas de bombas y unidades de transmisión, acoplamientos neumático-neumáticos, engranajes) se produce cuando su masa se desplaza hacia un lado, como resultado de lo cual el centro de gravedad se desplaza con respecto al eje de rotación, así como cuando el eje de rotación se desplaza con respecto al centro de gravedad. La masa de la pieza se desplaza debido a la heterogeneidad del material, al mecanizado incorrecto y como resultado del desgaste unilateral durante el funcionamiento. El eje de rotación con respecto al centro de gravedad se desplaza debido a distorsiones durante el montaje o imprecisiones de fabricación.

A altas velocidades de rotación de piezas desequilibradas, surgen fuerzas centrífugas desequilibradas, que provocan vibraciones de la pieza y de la unidad en su conjunto y su desgaste prematuro. Por lo tanto, las piezas giratorias deben equilibrarse cuidadosamente.

Hay dos métodos de equilibrio: estático y dinámico. Con el equilibrio estático, la pieza se equilibra con respecto al eje de rotación reduciendo su masa en el lado donde se desplaza el centro de gravedad o aumentando la masa en el lado diametralmente opuesto. Con este método, la pieza se encuentra en un estado estático. y si está equilibrada (equilibrada), la pieza permanecerá en cualquier posición en la que gire con respecto al eje de rotación. El diagrama para equilibrar piezas de diferentes longitudes (A, A 1) se muestra en la Fig. 130.

Arroz. 130. Esquema para equilibrar piezas de diferentes longitudes: 1 - masa desequilibrada; 2 - masa equilibrada

El equilibrio estático se realiza sobre prismas, rodillos o rodillos horizontales. El dispositivo más sencillo para el equilibrio estático son los soportes paralelos, que son dos guías en forma de cuchillo fijadas a la base, a lo largo de las cuales puede rodar la pieza a equilibrar.

Los cuchillos se alinean utilizando un nivel en dos direcciones mutuamente perpendiculares. Para equilibrar piezas masivas (poleas de bomba) se utilizan soportes de rodillos o discos, que en lugar de cuchillas tienen rodamientos de bolas o rodillos.

El equilibrio estático se realiza de la siguiente manera. La pieza a equilibrar se coloca sobre un soporte y su equilibrio se determina girándola en un determinado ángulo. Cuando se desequilibra, la parte pesada de la pieza regresa hacia abajo, y cuando se equilibra, permanece en la posición a la que gira. La masa desequilibrada de la pieza se elimina perforando a lo largo de la marca en ambos lados. Si la estructura de la pieza se debilita durante la perforación, entonces se instala una masa de equilibrio (peso) en forma de placas separadas en la protección diametralmente opuesta mediante tornillos.

Para una pieza en forma de disco que tiene una longitud pequeña en comparación con su diámetro, el método de equilibrio estático será suficiente, ya que las masas desequilibradas y equilibradas se ubican en el eje transversal de la pieza o cerca de él. En este caso, cuando la pieza gira, las fuerzas centrífugas de las masas estarán en el mismo plano o en planos cercanos y no tendrán un efecto adicional sobre el eje y los cojinetes.

Para una pieza cilíndrica que tiene una longitud relativamente grande (poleas de transmisión de correas trapezoidales), un método de equilibrio estático no será suficiente, ya que las masas desequilibradas y equilibradas durante el equilibrio se pueden eliminar del eje transversal de la pieza mediante un distancia a. Cuando una pieza gira, las fuerzas centrífugas de estas masas, "ubicadas en diferentes planos, crean un par de fuerzas que harán girar la pieza con respecto al eje de rotación y crearán cargas adicionales en el eje y los cojinetes. En este caso, la influencia La acción de un par de fuerzas sólo puede eliminarse mediante el equilibrio dinámico, en el que la posición y la magnitud de la masa de equilibrio se determinan en el estado dinámico de la pieza, durante su rotación.

El proceso de equilibrio dinámico se realiza en máquinas especiales o directamente en máquinas y mecanismos sobre sus propios cojinetes utilizando instrumentos especiales: vibrómetros, vibroscopios.

Preguntas de prueba para el Capítulo X

1. ¿Qué tipos de trabajos de plomería se realizan durante la construcción de plataformas de perforación?

2. ¿En qué tipos de pernos se dividen?

3. ¿En qué casos se utilizan pernos, espárragos y tornillos?

4. ¿Para qué sirven las arandelas?

5. ¿Qué métodos para bloquear conexiones roscadas se utilizan?

6. ¿Qué tipo de diseño se utilizan para las llaves?

7. ¿Qué tipo de claves se utilizan para conexiones tensionadas y no tensionadas?

8. ¿Cuál es la ventaja de las conexiones spline sobre las con clave?

9. ¿Qué perfiles spline se utilizan?

10. ¿Cómo se establecen las conexiones con la prensa?

11. ¿Qué tipos de conexiones de acoplamiento existen?

12. ¿Cómo se centran los ejes conectados mediante acoplamientos neumático-neumáticos?

13. ¿De qué elementos consta el accionamiento cardán?

14. ¿Qué tipos de engranajes existen?

15. ¿Cómo se verifican las holguras de los engranajes?

16. ¿De qué elementos consta la cadena de rodillos motrices?

17. ¿Para qué se utilizan los casquillos de cojinetes lisos?

18. ¿Qué diseños de rodamientos existen?

19. ¿Cómo se presionan los rodamientos?

20. ¿Cómo se ajusta el juego en los cojinetes axiales y cónicos?

21. ¿Qué es el equilibrio de piezas giratorias?

22. ¿Cómo y cuándo se realiza el balanceo estático y dinámico?

ORGANIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN Y DEL TRABAJO, ECONOMÍA Y PLANIFICACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN DE PLATAFORMAS DE PERFORACIÓN