Ротор в целом может иметь неравномерное относительно оси вращения распределение металла по весу и его центр тяжести не будет расположен на этой оси, т.е. по весу ротор будет неуравновешен относительно оси вращения. Такая неуравновешенность ротора или его деталей называется небалансом .
При вращении ротора небаланс вызывает появление радиально направленной возмущающей силы. Эта сила стремится вырвать вал вместе с укрепленной на нем деталью из подшипников. Возмущающая сила все время меняет свое направление, оставаясь радиальной, поэтому ее действие на подшипники переменно по направлению; такое действие неизбежно приводит к вибрации механизма.
Детали механизма при вибрации испытывают удары, толчки и перегрузку, что вызывает ускоренный общий износ, нарушение центрирования и креплений, а это в свою очередь еще более усиливает вибрацию.
Чтобы устранить возмущающую силу, ротор уравновешивают, т.е. устраняют его небаланс. Операции по устранению небаланса называют балансировкой. Балансировать можно каждую деталь ротора в отдельности или весь ротор в целом; последний способ экономичнее и точнее.
Чтобы сбалансировать неуравновешенность ротора, нужно на том же расстоянии от оси (там где выявлен небаланс), но в диаметрально противоположном направлении наплавить (подвесить) груз необходимой для балансировки массы; после чего ротор окажется сбалансированным и никакой возмущающей силы при его вращении возникать не будет.
Величину и расположение небаланса находят при выполнении различных видов балансировок.
Различают статическую и динамическую балансировки ротора:
1. Статической балансировка называется потому, что для выявления и устранения небаланса не требуется вращения ротора; уравновешивания достигают, когда ротор находится в состоянии покоя.
2. Динамическая неуравновешенность наблюдается тогда, когда неуравновешенные массы ротора дают две возмущающие силы, одинаковые по величине, но противоположно направленные и расположенные на разных концах. При этом может оказаться, что общий центр тяжести ротора расположен на оси вращения, т.е. статически ротор уравновешен. Такую неуравновешенность можно выявить только при вращении ротора, так как общий центр тяжести ротора расположен на его оси, и только при вращении обе неуравновешенные массы образуют пару возмущающих сил переменного направления. Следовательно, статически отбалансированный ротор в некоторых случаях может иметь динамическую неуравновешенность. Операция по выявлению и устранению динамического небаланса называется динамической балансировкой .
Монтаж дымососов
Дымососы (Д) предназначены для отсасывания дымовых газов из топки котла и выброса их под напором через дымовую трубу в атмосферу.
Дымососы бывают центробежного (1) и осевого (2) типа.
1. Для котлов паропроизводительностью 420-640 т/ч применяются дымососы центробежного типа двухстороннего всасывания типа: Д-25х2Ш и Д 21,5x2.
Эти дымососы состоят из следующих основных узлов:
Подшипников
Направляющих аппаратов и их привода
Монтаж дымососа начинают с приемки фундамента и установки на него электродвигателя.
Значительные размеры Д двухстороннего всасывания предопределяют их поставку на монтаж в разобранном виде. Поэтому первоначальной операцией по монтажу является сборка на сборочной площадке опорных конструкций Д (рам) и корпусов улиток с всасывающими карманами.
Монтаж Д начинается с установки опорной рамы, которая крепится к фундаменту при помощи болтов. Рама устанавливается на металлических подкладках, общая толщина которых может быть до 25-30 мм, при количестве подкладок в одном пакете не более трех.
Подкладки располагаются по обе стороны каждого фундаментного болта и регулируют высотные отметки, отклонение которых от проектных допускается не более + - 6 мм.
На опорную раму устанавливаются подшипники Д, центровка которых производится по струне и отвесам.
После установки корпусов подшипников на фундамент устанавливается корпус Д, затем укладывается его ротор.
Вслед за установкой корпуса Д на его всасывающей стороне монтируют регулирующие шиберы. Предварительно шиберы проходят ревизию, в процессе которой проверяется плавность их открытия и закрытия.
Собранный Д опробуется на холостом ходу; при этом допускаются радиальное и осевое биения рабочего колеса соответственно не более 3 и 6 мм.
2. В котельных установках паропроизводительностью 950 т/ч и более применяются осевые Д типа ДО - 31,5. Основными преимуществами этих Д (по сравнению с центробежными Д) является их компактность. Двухступенчатый осевой Д состоит из:
Всасывающего кармана
Корпуса
Направляющих аппаратов
Рабочих колес
Диффузора
Ходовой части
Маслонасосной станции с системой маслопроводов
Вентиляции для охлаждения
Всасывающий карман изготавливается их двух половин (верхней и нижней), соединяемых на фланцах. Общая масса всасывающего кармана составляет около 7,5 т. Нижняя часть всасывающего кармана устанавливается на двух фундаментных опорах.
Корпус Д выполнен из трех частей, предназначенных для размещения:
i. направляющего аппарата и рабочего колеса I ступени;
ii. направляющего аппарата и рабочего колеса II ступени;
iii. спрямляющего аппарата.
Все части соединяются друг с другом на фланцах болтами.
Ходовая часть состоит из вала, двух подшипников и муфты, соединяющей вал Д с электродвигателем.
Подшипники Д - роликового типа, сферические, самоустанавливающиеся, работающие на жидкой смазке, которая подается маслостанцией через систему масляной смазки)(На два Д устанавливается одна маслостанция. Тепловая защита опорного подшипника, установленного в корпусе диффузора, осуществляется при помощи специального вентилятора и теплозвукоизоляционного покрытия.
Монтаж Д начинают с установки опорных конструкций и приемки фундамента. Бетонная поверхность предварительно зачищается от неровностей и насекается в местах расположения фундаментных болтов и подкладок под опорные конструкции Д. Подкладки изготовляются из листовой стали шириной 100-200 мм и длиной, соответствующей ширине нижней плоскости опорной конструкции. Число подкладок не должно превышать трех в одном месте.
Технологическая последовательность монтажа ____ осевого дымососа ДО - 31,5
| Очередность | Узел | Основные работы |
| I | Нижняя часть корпуса | Установка на опорные конструкции. Установка шпонок продольного упора. Выверка тепловых зазоров в узлах крепления опор. |
| Опорно-упорный подшипник | Установка и закрепление на фундаментных опорных конструкциях опорно-упорного подшипника и ротора с соблюдением осевых зазоров. | |
| Электродвигатель | Установка на валы полумуфты. Установка рамы и электродвигателя. | |
| Узлы 1,2,3 | Выверка главных осей и высотных отметок нижней части корпуса, ходовой части и электродвигателя. | |
| Ходовая часть | Прицентровка нижней части корпуса к ротору с соблюдением радиальных зазоров. | |
| Опоры корпуса дымососа | Заливка бетоном фундаментных болтов подставок корпуса. | |
| Помосты и лестницы | Установка на фундамент привода направляющих аппаратов. Установка помостов и лестниц вокруг электродвигателя и корпуса дымососа. | |
| Снятие ротора дымососа. Установка под- | ||
| ставок на фундамент. Смазка опорных поверхностей подставок смесью солидола с графитом. Установка нижней части всасывающего кармана. | ||
| Нижняя часть обтекателя (кока) | Установка нижней части обтекателя и нижней крышки защитного кожуха опорного подшипника. Установка ротора. | |
| Верхняя часть корпуса | Установка верхней части корпуса дымососа на асбестовых прокладках в горизонтальном разъеме. Установка верхней части обтекателя. | |
| Нижняя часть всасывающего кармана | Окончательная установка и крепление к корпусу нижней части всасывающего кармана. | |
| Защитные устройства | Монтаж защитного кожуха опорного подшипника и сальникового уплотнения. | |
| Направляющие аппараты | Монтаж поворотных колец, рычагов, тяг и привода направляющих аппаратов. | |
| Диффузор | Установка трубы диффузора на временной опоре. Последовательный монтаж трех секций диффузора. Установка распорных ребер между трубой и конусом диффузора. | |
| Вентилятор охлаждения | Монтаж вентилятора охлаждения и воздухопровода. | |
| Верхняя часть всасывающего кармана | Монтаж верхней части всасывающего кармана, установка ограждения вала | |
| Валы дымососа и электродвигателя | Прицентровка и соединение валов дымососа и электродвигателя. |
При технологической обработке вращающихся деталей (шкивов, зубчатых колес, валов, барабанов и т. д.) трудно получить их полную уравновешенность вследствие неоднородности металла (пустоты, раковины при отливке, некоторые неточности при механической обработке и сборке). Неуравновешенность вращающейся детали выражается в том, что центр тяжести не совпадает с осью вращения. Кроме того, эта ось вращения не является главной центральной осью инерции вращающейся детали. Самый процесс уравновешивания вращающейся детали называют балансировкой. Имеются два вида балансировки - статическая и динамическая .
Чтобы статически уравновесить вращающуюся деталь, надо центр ее тяжести перенести на геометрическую ось вращения. Такой вид уравновешивания называется статической балансировкой.
Рис. 110. Виды статической балансировки :
а - положение трех главных центральных осей; б - пример балансировки; в -установка для статической балансировки: 1, 3 - направляющие, 2 -уравновешиваемая деталь, г - профили направляющих
На рис. 110, а даны положения трех главных центральных осей XX, YY и ZZ. Если центр тяжести S вращающегося тела перенести в точку О пересечения главных центральных осей, то это тело будет находиться в равновесии.
Пусть центр тяжести S диска А удален от оси вращения YY на расстояние l 1 , тогда при вращении диска А появится центральная сила инерции Р и. Эта сила Р и при вращении диска А будет создавать дополнительное давление на вал и на подшипник. При этом давление от силы инерции намного превосходит задаваемые силы, особенно при больших числах оборотов вала.
Неуравновешенность центробежных сил приводит к упругим периодическим колебаниям вала. При больших скоростях эти колебания вала передаются через подшипники и станину на фундамент, который может подвергнуться преждевременному разрушению.
Чтобы уравновесить силу инерции Р и, надо центр тяжести перенести на ось вращения. Это можно осуществить, приложив с противоположной стороны в точке S" силу Р и " :
Объясним это на примерах.
На круглом вращающемся диске (рис. 110, б) закреплена масса m 1 , удаленная от оси вращения на расстояние r 1 . Требуется уравновесить массу m 1 другой массой m 2 , закрепленной с противоположной стороны на расстоянии r 2 . Полное уравновешивание диска произойдет тогда, когда развиваемые массами m 1 и m 2 силы инерции Р и1 и Р и2 будут равны между собой.
Самым простым устройством для статической балансировки являются параллельные стенды. Конструкция их ясна из рис. 110, в. Профили направляющих, по которым перекатывается уравновешиваемая деталь, показаны на рис. 110, г. Чтобы уменьшить коэффициент трения, рабочая часть направляющих должна быть закалена и тщательно отшлифована. Ширину b делают минимальной, чтобы не создавать вмятин на поверхности цапф.
Стенд для балансировки должен быть снабжен комплектом направляющих с различной шириной опорной части.
Направляющие круглого сечения, не имеющие плоской опорной поверхности, используются для деталей массой 40-50 кг. Преимущество круглых направляющих заключается в простоте обработки и в возможности путем поворота их на небольшой угол исключать из зоны контакта поврежденные места.
Для балансировки тяжелых деталей и узлов применяются направляющие квадратного или прямоугольного сечения.
Статическое уравновешивание обычно выполняют на специальных оправках. Для корректирования и уравновешивания массы применяют различные приспособления (рис. 111).
Рис. 111. Приспособление для устранения неуравновешенности подвешиванием к детали металлических грузов
Неуравновешенность устраняется подвешиванием к детали металлических грузов. Линейка 1 с передвижным грузом 2 с помощью струбцины 3 прикрепляется к уравновешиваемой детали 4, а противовес 5 закрепляется отдельно. Статическая балансировка может уравновесить деталь только относительно ее оси вращения, но не может устранить действия сил, стремящихся повернуть продольную ось. Это относится к деталям и узлам, имеющим длину больше диаметра (роторы крупных турбин, турбогенераторов, электродвигателей, быстровращающиеся шпиндели станков, коленчатые валы автомобильных и авиационных двигателей и т. д.).
Чтобы выполнить динамическую балансировку длинного вала, применяют специальные балансировочные машины, на которых определяют центробежную силу, величину эксцентриситета, вес груза для уравновешивающей пары моментов. Работу эту выполняют специалисты-балансировщики.
При вращении деталей и узлов, работающих на больших скоростях, возникают неуравновешенные центробежные силы, создающие добавочную нагрузку на детали и опоры. В результате появляются вибрации, вызывающие преждевременный износ и поломки. Дисбаланс (неуравновешенность) детали возникает вследствие несимметричного размещения массы относительно оси вращения при отклонении ее размеров от заданных по чертежу, разной плотности металла в отдельных частях детали и сложности формы детали. Дисбаланс детали оценивают величиной момента неуравновешенной массы относительно оси вращения.
Величина центробежной силы, вызывающей вибрацию, определяется следующим образом:
где m - неуравновешенная масса; ω - угловая скорость вращения детали, рад/сек; Q - вес вращающейся детали, Н; q - ускорение силы тяжести, см/сек2 (м/сек2); r - величина смещения центра тяжести детали, см (м); n - частота вращения детали в секунду, об/сек.
Статическая балансировка. Статическая балансировка деталей производится на призмах или роликах. Если деталь, имеющую дисбаланс, установить на призмы или ролики, то под влиянием веса неуравновешенной массы создается крутящий момент М k = Q 1 r 1 стремящийся повернуть деталь до тех пор, пока утяжеленная ее сторона с весом неуравновешенной массы Q 1 не займет нижнее положение. Величину веса уравновешивающего груза Q 2 и расстояние его r 2 от оси вращения подбирают таким образом, чтобы соблюдалось равенство:
Q 1 r 1 = Q 2 r 2 откуда: Q 2 = Q 1 r 1 / r 2, (68)
Практическое устранение дисбаланса производится удалением эквивалентного количества металла с утяжеленной стороны сверлением, фрезерованием, шабрением, опиловкой или прикреплением корректирующего груза, что, впрочем, встречается редко.
Точность балансировки деталей на призмах зависит от силы трения, возникающей между призмами и шейками валов или оправок, на которых устанавливаются проверяемые детали. Поэтому для повышения точности балансировки необходимо рабочие поверхности призм и шейки оправок подвергать закалке до высокой твердости HRC 50-56 и чистовому шлифованию. Рабочую длину призм берут в пределах (2-2,5)πD, где D - диаметр шейки оправки в см.
При статической балансировке на роликах применяемые роликовые устройства снабжены шариковыми или роликовыми подшипниками. Процесс статической балансировки на вращающихся роликах производится так же, как и на призмах. Точность балансировки на роликах зависит от отношения dID (рис.42). Чем меньше это отношение, тем точнее балансировка.
В зависимости от массы балансируемых деталей применяются следующие размеры роликов: при массе до 250 кг D = 100 мм l = до 40 мм;
при массе до 1 500 кг D = 150 мм l = до 70 мм.
Статической балансировке подвергают детали, имеющие небольшую длину и относительно большой диаметр: шкивы, маховики, диски сцепления.
Рис.42 . Схема статической балансировки на роликах
Рис.43 . Динамическая неуравновешиваемость
Динамическая балансировка. Для деталей, длина которых значительно превышает диаметр (коленчатые и карданные валы), применяют динамическую балансировку. Если деталь, статически отбалансированную грузами Q 1 и Q 2 (рис.43), расположенными диаметрально противоположно, вращать вокруг оси, то по ее концам возникнут две противоположно направленные центробежные силы I 1 и I 2 , образующие пару сил. Эти центробежные силы стремятся вывести деталь из ее опор, нагружая их и вызывая возможность появления вибраций. Величина динамической неуравновешенности будет тем больше, чем больше длина плеча возмущающей пары сил.
Для динамической уравновешенности детали необходимо в точках, противоположных участкам размещения грузов Q 1 и Q 2 установить равные им грузы Q 1 ’ и Q 2 ’. Деталь можно уравновесить и грузами G 1 и G 2 установленными в любой плоскости, перпендикулярной оси вала, при том условии, что моменты центробежных сил, возникающих от этих грузов в процессе вращения детали, будут равны моментам центробежных сил J 1 , и J 2 , образующихся от грузов Q 1 и Q 2 .
Таким образом, динамическая балансировка заключается в создании дополнительной пары сил при помощи уравновешивающих грузов. Из сказанного следует, что в таких деталях, как шкивы, диски сцепления, маховики, не может быть большого плеча пары сил, поэтому их динамическая неуравновешенность меньше статической. Вследствие же большого диаметра статическая неуравновешенность этих деталей может быть значительной, почему они и подвергаются этому виду балансировки. И наоборот, для коленчатых и карданных валов гораздо большее значение имеет динамическая неуравновешенность. Динамическая балансировка деталей выполняется на специальных станках, выпускаемых промышленностью.
Каусов М.А - сотрудник редакции
Надежная и исправная работа вращающихся механизмов зависит от большого числа факторов, таких как: соосность валов агрегата; состояние подшипников, их смазка, посадка на валу и в корпусе; износ корпусов и уплотнений; зазоры в проточной части; выработка сальниковых втулок; радиальный бой и прогиб вала; дисбаланс рабочего колеса и ротора; подвеска трубопроводов; исправность обратных клапанов; состояние рам, фундаментов, анкерных болтов и многое другое. Очень часто упущенный небольшой дефект, как снежный ком тянет за собой другие, а в результате выход оборудования из строя. Только учитывая все факторы, точно своевременно диагностируя их, и соблюдая требования ТУ на ремонт вращающихся механизмов, можно добиться безотказной работы агрегатов, обеспечить заданные рабочие параметры, увеличить межремонтный ресурс, снизить уровень вибрации и шума. Планируется посвятить теме ремонта вращающихся механизмов ряд статей, в которых будут рассмотрены вопросы диагностики, технологии ремонта, модернизации конструкции, требованиям к отремонтированному оборудованию и рационализаторским предложениям по повышению качества и снижению трудоемкости ремонта.
В ремонте насосов, дымососов и вентиляторов трудно переоценить значение точной балансировки механизма. Как удивительно и радостно видеть некогда грохочущую и трясущуюся машину, которую усмирили и успокоили несколько граммов противовеса, заботливо установленные в «нужное место» умелыми руками и светлой головой. Невольно задумываешься о том, что значат граммы металла на радиусе колеса вентилятора и тысячах оборотов в минуту.
Так в чем же причина такой резкой перемены в поведении агрегата?
Попробуем представить себе, что вся масса ротора вместе с рабочим колесом сосредоточена в одной точке - центре масс (центре тяжести), но из-за неточности изготовления и неравномерности плотности материала (особенно для чугунных отливок) эта точка смещена на некоторое расстояние от оси вращения (Рисунок №1). При работе агрегата возникают силы инерции - F, действующие на смещенный центр масс, пропорциональные массе ротора, смещению и квадрату угловой скорости. Они-то и создают переменные нагрузки на опоры R, прогиб ротора и вибрации, приводящие к преждевременному выходу агрегата из строя. Величина равная произведению расстояния от оси до центра масс на массу самого ротора - называется статическим дисбалансом и имеет размерность [г x см].
Статическая балансировка
Задачей статической балансировки является приведение центра масс ротора на ось вращения путем изменения распределения массы.
Наука о балансировке роторов объемна и разнообразна. Существуют способы статической балансировки, динамической балансировки роторов на станках и в собственных подшипниках. Балансируют самые различные ротора от гироскопов и шлифовальных кругов, до роторов турбин и судовых коленчатых валов. Создано множество приспособлений, станков и приборов с применением новейших разработок в области приборостроения и электроники для балансировки разных агрегатов. Что касается агрегатов, работающих в теплоэнергетике, то нормативной документацией по насосам, дымососам и вентиляторам предъявляются требования по статической балансировке рабочих колес и динамической балансировке роторов. Для рабочих колес применима статическая балансировка, т. к. при превышении диаметром колеса его ширины более чем в пять раз, остальные составляющие (моментная и динамическая) малы, и ими можно пренебречь.
Чтобы сбалансировать колесо нужно решить три задачи:
1) найти то самое «нужное место» - направление, на ко тором расположен центр тяжести;
2) определить, сколько «заветных грамм» противовеса необходимо и на каком радиусе их расположить;
3) уравновесить дисбаланс корректировкой массы рабочего колеса.
Приспособления для статической балансировки
Найти место дисбаланса помогают приспособления для статической балансировки. Их возможно изготовить самостоятельно они просты и недороги. Рассмотрим некоторые конструкции.
Простейшим устройством для статической балансировки являются ножи или призмы (Рисунок №2), установленные строго горизонтально и параллельно. Отклонение от горизонта в плоскостях параллельной и перпендикулярной оси колеса, не должно превышать 0,1 мм на 1 м. Средством проверки может служить уровень «Геологоразведка 0,01» или уровень соответствующей точности. Колесо одевается на оправку, имеющую опорные шлифованные шейки (в качестве оправки, можно использовать вал, заранее проверив его точность). Параметры призм из условий прочности и жесткости для колеса массой 100 кг и диаметром шейки оправки d = 80 мм составят: рабочая длинна L = p X d = 250 мм; ширина около 5 мм; высота 50 - 70 мм.
Шейки оправки и рабочие поверхности призм должны быть шлифованными для снижения трения. Призмы необходимо зафиксировать на жестком основании.
Если дать колесу возможность свободно перекатываться по ножам, то после остановки центр масс колеса займет положение не совпадающее с нижней точкой, из-за трения качения. При вращении колеса в противоположную сторону, после остановки оно займет другое положение. Среднее положение нижней точки соответствует истинному положению центра масс устройства (Рисунок №3) для статической балансировки. Они не требуют точной горизонтальной установки как ножи и на диски (ролики) можно устанавливать ротора с разными диаметрами цапф. Точность определения центра масс меньше из-за дополнительного трения в подшипниках качения роликов.
Применяются устройства для статической балансировки роторов в собственных подшипниках. Для снижения трения в них, которое определяет точность балансировки, применяют вибрацию основания или вращение наружных колец опорных подшипников в разные стороны.
Балансировочные весы.
Самым точным и в то же время сложным устройством статической балансировки являются балансиро вочные весы (Рисунок №4). Конструкция весов для рабочих колес приведена на рисунке. Колесо устанавливают на оправку по оси шарнира, который может качаться в одной плоскости. При повороте колеса вокруг оси, в различных положениях его уравновешивают противовесом, по величине которого находят место и дисбаланс колеса.
Методы балансировки
Величину дисбаланса или количество граммов корректирующей массы определяют следующими способами:
-методом подбора, когда установкой противовеса в точке противоположной центру масс добиваются равновесия колеса в любых положениях;
-методом пробной массы -
Мп, которую устанавливают под прямым углом к «тяжелой точке», при этом ротор совершит поворот на угол j. Корректирующую массу вычисляют по формуле Мк = Мп ctg j или 
определят по номограмме (Рисунок №5): через точку, соответствующую пробной массе на шкале Мп, и точку, соответствующую углу отклонения от вертикали j, проводят прямую, пересечение которой с осью Мк дает величину корректирующей массы.
В качестве пробной массы можно использовать магниты или пластилин.
Метод кругового обхода
Самым подробным и наиболее точным, но и наиболее трудоемким является метод кругового обхода. Он применим и для тяжелых колес, где большое трение мешает точно определить место дисбаланса. Поверхность ротора делят на двенадцать или более равных частей и последовательно в каждой точке подбирают пробную массу Мп, которая приводит ротор в движение. По полученным данным строят диаграмму (Рисунок №6) зависимости Мп от положения ротора. Максимум кривой соответствует «легкому» месту, куда необходимо установить корректирующую массу Мк = (Мп max + Мп min)/2. 
Способы устранения дисбаланса
После определения места и величины дисбаланса его необходимо устранить. Для вентиляторов и дымососов дисбаланс компенсируется противовесом, который устанавливается на внешней стороне диска рабочего колеса. Чаще всего для крепления груза используют электросварку. Этот же эффект достигается снятием металла в «тяжелом» месте на рабочих колесах насосов (по требованиям ТУ допускается снятие металла на глубину не более 1 мм в секторе не более 1800). При этом корректировку дисбаланса стараются проводить на максимальном радиусе, т. к. с увеличением расстояния от оси, возрастает влияние массы корректируемого металла на равновесие колеса.
Остаточный дисбаланс
После балансировки рабочего колеса из-за погрешностей измерений и неточности устройств сохраняется смещение центра масс, которое называется остаточным статическим дисбалансом. Для рабочих колес вращающихся механизмов нормативная документация задает допустимый остаточный дисбаланс. Например, для колеса сетевого насоса 1Д1250 - 125 задается остаточный дисбаланс 175 г х см (ТУ 34 - 38 - 20289 - 85)
.
Сравнение методов балансировки на различных устройствах
Критерием сравнения точности балансировки может служить удельный остаточный дисбаланс. Он равен отношению остаточного дисбаланса к массе ротора (колеса) и измеряется в [мкм]. Удельные остаточные дисбалансы для различных методов статической и динамической балансировки сведены в таблицу №1.
Из всех устройств статической балансировки, весы дают самый точный результат, однако, это устройство самое сложное. Роликовое устройство, хотя и сложнее параллельных призм в изготовлении, но проще в эксплуатации и дает результат не многим хуже.
Основным недостатком статической балансировки является необходимость получения низкого коэффициента трения при больших нагрузках от веса рабочих колес. Повышение точности и эффективности балансировки насосов, дымососов и вентиляторов можно достичь методами динамической балансировки роторов на 
станках и в собственных подшипниках.
Применение статической балансировки
Статическая балансировка рабочих колес эффективное средство снижения вибрации, нагрузки на подшипники и повышения долговечности машины. Но она не панацея от всех бед. В насосах типа «К» можно ограничиться статической балансировкой, а для роторов моноблочных насосов «КМ» требуется динамическая, т. к. там возникает взаимное влияние небалансов колеса и ротора электродвигателя. Необходима динамическая балансировка и для роторов электродвигателей, где масса распределена по длине ротора. Для роторов с двумя и более колесами, имеющих массивную соединительную полумуфту (например СЭ 1250 - 140), колеса и муфта балансируются отдельно, а затем ротор в сборе балансируют динамически. В отдельных случаях длят обеспечения нормальной работы механизма необходима динамическая балансировка всего агрегата в собственных подшипниках.
Точная статическая балансировка - это необходимая , но иногда не достаточная основа надежной и долговечной работы агрегата.
Динамическая неуравновешенность ротора характеризуется наличием как статической, так и моментной неуравновешенности, когда отличны от нуля и главный вектор дисбалансов (D) и главный момент дисбалансов (M):
При динамической неуравновешенности ротора ось его вращения и одна из главных осей инерции либо пересекаются вне центра масс, либо перекрещиваются в пространстве.
Устранение динамической неуравновешенности ротора производится методами динамической балансировки, при которых одновременно уменьшаются статическая и моментная неуравновешенности ротора. На практике, динамическая балансировка представляет собой процесс проверки распределения масс вращающегося ротора и, при наличии дисбалансов, изменение этого распределения с помощью корректирующих масс до достижения допустимого значения дисбаланса.
Выбор того или иного метода динамической балансировки, в первую очередь, определяется типом ротора – жестким или гибким. Если ротор при вращении не изгибается и ведет себя как абсолютно твердое тело, совершая лишь перемещения, обусловленные только колебаниями подшипникового узла, то такой ротор называется жестким. На самом же деле в любом реально существующем роторе всегда присутствуют динамические изгибные деформации, обусловленные распределением дисбалансов по длине ротора. Но если эти деформации пренебрежимо малы по сравнению с перемещениями, характерными для жестких роторов, и находятся в пределах допусков на всех частотах вращения ротора, то такой ротор рассматривается как жесткий. Важно отметить, что с увеличением скорости вращения и уменьшения значения допустимого дисбаланса, ротор, рассматриваемый ранее как жесткий, начинает проявлять свойства гибкого ротора и требует изменения в выборе метода балансировки.
Балансировка жестких роторов проводится методами, регламентируемыми ГОСТ ИСО 1940-1, а гибких роторов – ГОСТ 31320. Выбор того или иного метода определяется конфигурацией ротора и его частотой вращения.
Роторы большинства известных машин на рабочих частотах вращения можно рассматривать как жесткие и применять к ним методы динамической балансировки, регламентируемые ГОСТ ИСО 1940-1. Данные методы предусматривают устранение главного вектора дисбалансов– установкой корректирующей массы в одной плоскости коррекции, и устранение главного момента дисбалансов– распределением масс в двух плоскостях коррекции.
Что касается ГОСТ 31320, то как можно видеть из табл.1, он предусматривает несколько методов динамической балансировки:
Современные методы динамической балансировки основаны на пропорциональности амплитуды и фазы вибрации действующему дисбалансу. Иными словами, измеряя вибрационные характеристики вращающегося ротора, можно точно определить величину и место установки корректирующих масс в выбранных плоскостях коррекции. Проиллюстрируем это на примере мобильного прибора- балансировщика BALTECH VP-3470 от компании «Балтех», который позволяет проводить динамическую балансировку в собственных опорах большинства роторных механизмов: дымососов, градирен, турбин, компрессоров, электродвигателей и т.д. Процедура балансировки прибором BALTECH VP-3470 занимает чуть более получаса и включает всего три этапа:
- Определение исходной вибрации и фазы вибрации.
- Установка пробного груза известной массы и получение данных по массе корректирующего груза и углу его установки.
- Установка корректирующего груза и проведение контрольного замера уровня вибрации.
Балансировщик BALTECH VP-3470 позволяет проводить балансировку в 1-4-х плоскостях по 16 точкам контроля и комплектуется программным обеспечением BALTECH Expert, в котором сохраняются все тренды, протоколы и отчеты.
Комплект BALTECH VP-3470 является не единственным переносным прибором- балансировщиком компании «Балтех». Вместе с ним компания предлагает прибор ПРОТОН-Баланс-II и балансировочную систему на базе виброанализатора CSI 2140, а также программу (калькулятор) балансировки BALTECH-Balance.
Помимо вышеназванных приборов для балансировки в собственных опорах, компания «Балтех» производит широкую линейку горизонтальных, вертикальных и автоматических балансировочных станков , позволяющих отбалансировать роторы самых разных конфигураций и веса.
Балансировочные станки «Балтех» отличает высокая конструктивная прочность, полностью автоматизированная обработка результатов измерений, высокая точность балансировки – до 0.5 г*мм/кг.
Современные балансировочные приборы и станки «Балтех» подразумевают наличие профессиональных навыков по обращению с ними. Учитывая это, в Учебном центре компании «Балтех» регулярно проводится Курс ТОР-102 «Динамическая балансировка» по профессиональной подготовке технических специалистов к работе на станках и приборах «Балтех».
