Міністерство освіти і науки Російської Федерації
Федеральне агентство з освіти
Південно-уральський державний університет
Кафедра «Автомобільний транспорт»
Курсова робота
з дисципліни: «Вібродіагностика механізмів»
на тему: «Балансування роторної системи»
Виконав: Боргів П.І.
Група: АТ-553
Перевірив: Іванов Д. Ю.

Челябінськ 2007
Анотація
Долгов П.І. Курсова робота по курсу: Вібродіагностика. - Челябінськ: ЮУрГУ, АТ-553, 2007. - 17 л . Бібліографія літератури - 1 найменування.
У цій роботі експериментально досліджуються коливання роторної системи, і за отриманими експериментальними даними проводиться балансування одного з дисків лабораторної установки, проводиться розрахунок коректувальною маси, і кут на який необхідно встановити коректувальних масу. Також проведено теоретичний розрахунок значень амплітуд прискорень і проведено порівняння експериментальних і теоретичних результатів.

Зміст
Введення. 4
1 Балансування роторної системи .. 5
1.1 Мета роботи .. 5
1.2 Опис установки і методика проведення експерименту. 5
1.3 Спосіб трьох пусків з пробними масами. 6
1.4 Порядок проведення роботи .. 8
1.5 Визначення величини і кута прикріплення. 9
корегуючої маси .. 9
2 Балансування роторної установки з використанням
програмного забезпечення. 10
3 Оцінка адекватності проведеної балансування. 11
Список літератури .. 12
Додаток. 13

Введення

Вітчизняний і зарубіжний досвід показує, що впровадження засобів діагностування є одним з найважливіших факторів підвищення економічної ефективності використання обладнання в промисловості. Призначення діагностики - виявлення та попередження відмов і несправностей, підтримання експлуатаційних показників у встановлених межах, прогнозування стану з метою повного використання доремонтного і міжремонтного ресурсу.
Практично миттєва реакція вібросигналу на зміну стану обладнання є незамінною якістю в аварійних ситуаціях, коли визначальним фактором є швидкість постановки діагнозу й ухвалення рішення.
Контроль технологічних процесів виробництва методами віброакустікі, контроль якості монтажу машин і механізмів у період їх виготовлення і в ремонтний період також дозволяють зекономити робочий час і трудові витрати, а отже, є запорукою підвищення ефективності виробництва і використання механічного обладнання в народному господарстві.

1 Балансування роторної системи

У даній роботі експериментально досліджуються коливання роторної системи, і за отриманими експериментальними даними проводиться балансування одного з дисків лабораторної установки. При цьому проводиться розрахунок коректувальною маси, і кут на який необхідно встановити коректувальних масу. Зіставляючи отримані теоретичні та експериментальні результати, можна зробити висновки про якість проведення балансувальних робіт.

1.1 Мета роботи

1. Проведення балансування ротора за методом трьох пусків.
2. Побудова векторної діаграми для визначення величини і фазового кута корегуючої маси.
3. Порівняння отриманих експериментальних і теоретичних результатів.

1.2 Опис установки і методика проведення експерименту

Експериментальна установка для визначення АЧХ і ФЧХ системи показана на рис 1. Вона складається з роторної системи, що управляє та вимірювальної апаратури. Досліджувана система являє собою найпростішу роторну систему. Конструктивно лабораторна установка складається з основи, на якому кріпляться дві опори, кронштейн датчика і асинхронний двигун типу КД-50-У4, потужністю 60 Вт з номінальною частотою обертання 2750 об / хв. В опорах на підшипниках кочення обертається вал з двома дисками. Вал з'єднаний з двигуном за допомогою муфти. Датчики віброприскорення поміщаються на опори в вертикальному та горизонтальному напрямках, ближче до дисків з дисбалансом.
На малюнку 1 представлена ​​схема установки \ S

Рисунок 1 - Принципова схема лабораторної установки:
1 - електродвигун. 2 - основа; 3 - диски; 4 - подшіп-
ники кочення; 5 - муфта.
Датчики віброприскорення - п'єзоелектричні акселерометри встановлені на опорах - підшипниках кочення. Сигнал віброприскорення з датчиків поступає на вимірювачі амплітуди, датчики вимірюють миттєві значення віброприскорень; вимірювачі амплітуди показують амплітуди віброприскорення на опорах. Експеримент проводиться способом трьох пусків з пробними масами.

1.3 Спосіб трьох пусків з пробними масами

Даний спосіб застосовують в тих випадках, коли позначку фази отримати не можна. При цьому використовують вібровимірювальних апаратуру для визначення амплітуди коливань корпусу або безконтактні давачі, що вимірюють переміщення ротора. При першому запуску визначаємо амплітуду вібрації з початковим (вихідним) дисбалансом ротора. Потім у площині корекції встановлюємо пробну масу , Запускаємо ротор і визначаємо нову амплітуду коливань корпусу. Цю операцію повторюємо ще 2 рази, встановлюючи на одному і тому ж радіусі, але під різними кутами. Отриманим трьом амплітудам присвоюються номери в такій залежності: A1> A2, A1> A3. Після цього будуємо векторну діаграму дисбалансів (малюнок 2).

Малюнок 2 - Векторна діаграма дисбалансів при способі трьох пусків
Отримуємо систему трикутників, у кожному з яких невідома одна сторона Ап, але сторони рівні між собою і пропорційні . На підставі теореми косинусів:
А ₁ ² = А ₀ ² + А _п ² - 2А ₀ А _п cos ; (1)
A ₂ ² = А ₀ ² + А _п ² - 2А ₀ А _п cos ( - ), (2)
A ₃ ² = А ₀ ² + А _п ² - 2А ₀ А _п cos ( - ). (3)
де - Кут між першим і другим становищем пробної маси;
- Кут між першим і третім становищем пробної маси;
Відносна для постановки корегуючої маси щодо становища першої пробної маси (в тому ж напрямку, по якому зазначають, і ) Визначаємо по залежності отриманої з перших трьох виразів:
; (4)
Величину А _n знаходимо після підстановки значення в одне з тих же виразів, або з їх різниці:
; (5)
на підставі чого знаходимо і величину корегуючої маси зі співвідношення
. (6)
Якщо балансування виконувати видаленням маси , То місце корекції знаходять під кутом + 180 °.

1.4 Порядок проведення роботи

• проводиться експериментальне дослідження коливань системи;
• за результатами експерименту обчислюються значення величини корегуючої маси і фазовий кут її установки;
• будується векторна діаграма дисбалансів диска роторної системи;
• порівняння теоретичних і експериментальних результатів;
• визначення залишкового дисбалансу;
• робляться висновки про якість проведених балансувальних робіт.
Результати проведення експерименту представлені в табл.
Таблиця 1
Результати проведення експерименту

	A0	A1	A2	A3	α, град	β, град	m n, м
1 верт.	3,115	3,856	2,987	2,147	60	105	1,42
2 верт.	2,29	2,786	2	1,287	60	45	2,09
1 гориз.	0,08097	0,09364	0,08304	0,05439	60	105	1,42
2 гориз.	0,07125	0,14098	0,07517	0,05756			2,09

1.5 Визначення величини і кута прикріплення

корегуючої маси

Встановимо порядкові номери амплітуд вібрацій з пробними масами і кутові положення другого і третього номерів щодо першого; згідно з вимогою А > А , А > А _з.
За формулою (4), (5), (6) розраховуємо значення кута для постановки корегуючої маси, величину Аn і значення корегуючої маси m _k.
Коригуючу масу встановимо на обраному радіусі R, під кутом 186,74 і (189,12) від місця постановки пробної маси з присвоєним номером один ( ), У напрямку до місця пробної маси з присвоєним номером два , Тобто кут знаходимо між кутами і . Векторна діаграма дисбалансів, побудована за допомогою результатів розрахованих за формулами (4), (5), (6) показана в додатку.
Таблиця 2 -
Результати розрахунків

	tgγ	γ	An	mk
1 верт.	3,41	73	2,29	3,53
1 гориз.	-2,45	247	7,93	0,98
2 верт.	3,12	72	1,97	2,075
2 гориз.	2,48	68	2,48	2,1

За отриманими даними будуємо векторну діаграму дисбалансів (додаток)

2 Балансування роторної установки з використанням

програмного забезпечення

Теоретичне визначення значень амплітуди прискорень проводиться за допомогою програми ATLANT. Дана програма призначена для теоретичного визначення амплітуд прискорень при балансуванні роторної системи, місця положення корегуючої маси для досягнення найкращого результату балансування, також дана програма дозволяє коригувати місце положення даного вантажу, якщо розрахунковий кут не відповідає доступним для коригування кутах і оцінити ефективність балансування.
Результати розрахунку наведені в таблицях 3, 4 і 5.
Таблиця 3 -
Результати розрахунку амплітуд прискорень

Площина	Маса	Кут	Точка	Перша гармоніка				розрахункова ефективність балансування
				Вертикальна		Поперечна
				амплітуда	фаза	амплітуда	фаза
М01	5,66	24,3	Т01	0,7	219,7	0,26	288,2	83,809%
М02	0,79	344,3	Т02	0,47	241,7	0,61	42,3

Таблиця 4
Результати розрахунку положення корегуючої маси в площині МО1

Розрахунковий вантаж		Розкладання вантажів
площину М01		доступні кути		розкладання вантажу
Вантаж	5,66	Кут 1	20	4,062
Кут	24,3	Кут 2	35	1,6396

Таблиця 5
Результати розрахунку положення корегуючої маси в площині МО2

Розрахунковий вантаж		Розкладання вантажів
площину М02		доступні кути		розкладання вантажу
Вантаж	0,79	Кут 1	335	0,3031
Кут	344,3	Кут 2	350	0,4932

3 Оцінка адекватності проведеної балансування

Для оцінки адекватності проведеної балансування визначимо відносні похибки в горизонтальній і вертикальній площинах.
Похибки визначаються за наступними формулами:
(7)
Результати розрахунку похибок обраної математичної моделі представлені в таблиці 6.
Таблиця 6 -
Похибки балансування

Площина корекції	γ%	m k%
01	4,00	14,04
02	13,0	80,065

Висновок: Різниця корегуючої маси викликано похибкою вимірювання, тому що приймач встановлений на магніті і при великій частоті обертання ротора виникає "плавання" датчика.
Список літератури
1. Захезін А.М., Колосова О.П., Малишева Т.В. Теоретична і прикладна механіка: Навчальний посібник. - Челябінськ: Вид. ЮУрГУ, 2001. - 47с.

Додаток

Рисунок 3 - Величина дисбалансів на певній частоті, визначеного вібросигнал


Рисунок 4 - Величина дисбалансів на певній частоті, визначеного вібросигнал


Малюнок 5 - Розкладання мас і вантажів

Малюнок 6 - Діаграма сигналів і спектрів



Малюнок 7 - Векторна діаграма дисбалансів:
А) Перша площина, напрямок вертикальне;
Б) Друга площина, напрямок горизонтальне.