Шум, возникающий при дисбалансе вращающихся деталей

Любой механизм в процессе работы подвержен действию неуравнове-шенных сил инерции, вызывающих его вибрацию. В поршневых машинах эти силы возникают в связи с неравномерностью движения элементов поршневой группы и конструктивной неуравновешенностью кривошипно-шатунного ме-

ханизма. Во вращающихся деталях механизмов возникают возмущающие цен-тробежные силы, вызываемые неуравновешенными массами (дисбалансом).

Источниками и причинами дисбаланса могут являться: -неоднородности материалов вращающихся тел;

-несимметричность конструкции (неправильное распределение масс и отверстий, неравномерность полых деталей, неточность выбора допус-ков и посадок сочлененных деталей и т.п.);

-дефекты монтажа (несимметричное распределение болтовых соедине-

ний составных вращающихся тел, биение от натяга шпонками, изгиб ли-ниивала при жестком сочленении);

-деформация обработанных деталей (неравномерный нагрев и охлажде-ние при термической обработке деталей);

-внутренние термические напряжения (различные коэффициенты тепло-вого расширения материалов сочленяемых деталей); -погнутость валов; -радиальное биение шеек вала;

-перемещение деталей под действием электрических сил (обмоток в электрических машинах);.

-неравномерность коррозий или износа деталей.

Различают два вида дисбаланса – статический и динамический. При ста-тическом дисбалансе распределение плотности материала и технологических неточностей таково, что все неуравновешенные массы приводятся только к од-ной массе m_п, смещенной относительно геометрической оси вращения детали на величину r (рис.2.3)

Рис. 2.3. Колебания механизма, вызванные статической неуравновешенностью ротора

Частота вибрации, вызываемая динамическим дисбалансом, определяется угловой скоростью вращения ротора, т.е.

В случае динамического дисбаланса все неуравновешенные массы ротора приводятся к двум массам веса т₁ и т₂, лежащим в различных поперечных плоскостях I и II (рис. .4).

Рис.2.4. Колебания механизма при динамическом дисбалансе

Частота вибрации, вызываемая динамическим дисбалансом определяется также по формуле (2.4)

Вследствие неодинаковых моментов инерции площади поперечного се-чения вала возникают вибрации с удвоенной частотой

Такие валы отличаются неравной жесткостью в различных плоскостях, т.е. имеют двоякую жесткость (максимальную и минимальную). Это обусловлено конструктивными особенностями - шпоночными канавками, срезами и пазами в цельнокованых роторах электрических генераторов (рис.2.5).

Рис.2.5. Поперечное сечение валов двоякой жесткости

С такой же удвоенной частотой возникают вибрации, обусловленные овальностью шейки вала, поскольку в этом случае происходит периодическое перемещение центра тяжести и за один оборот он дважды перемещается из крайнего нижнего в крайнее верхнее положение (рис.2.6).

Рис.2.6. Колебания ротора, обусловленные зазором в подшипнике (а) и овальностью шейки вала (б)

При угловом и параллельном смещении валов (рис.2.7. а и б) возникают вибрации механизмов, амплитуда которых пропорциональна величине смеще-

ния валов, а частота равна частоте вращения f. Начальное искривление вала (рис.4, в) также порождает вибрацию.

Рис.2.7. Монтажные дефекты, вызывающие вибрацию механизма При расцентровке валов, соединенных пальцевой или кулачковой муф-

той, частота вибраций буде зависеть и от количества кулачков (пальцев) Zк