Е. ДЬЯЧЕНКО
БАЛАНСИРОВКА ДЕТАЛЕЙ
В АВИАЦИОННОМ
МОТОРОСТРОЕНИИ
Г
О Н Т И 19 3 8
Л961 г.41

П. Е. ДЬЯЧЕНКО
БАЛАНСИРОВКА ДЕТАЛЕЙ 0551-0^
В АВИАЦИОННОМ
МОТОРОСТРОЕНИИ
Дэз
ПОД РЕДАКЦИЕЙ Р. С КИНАСОШВИДИ
Б1БЛ1ОТЕКА
А»*о-
iMuTWtyiy
_____6 ygas*
пе так _гг
г	ОНТИ НКТП СССР
ЛАв_На я РЕДАКЦИЯ авиационной литературы
Москва '----------------------------------
1938
Ленинград
Брошюра П. Е. ДЬЯЧЕНКО освещает практику статиче-
ской и динамической балансировки деталей авиационного
моторостроения — коленчатых валов, крыльчаток нагнетате-
лей и воздушных винтов. В брошюре описаны наиболее
употребительные станки для статической и динамической
балансировки и приемы работы на них.
Брошюра предназначена для инженерно - технического
персонала и рабочих заводов авиационного моторостроения.
ОТ АВТОРА
Балансировка деталей машин применяется все шире и
шире в технологическом процессе машиностроительных
заводов. Однако в практике авиационных заводов балан-
сировка еще не заняла того места, на которое она мо-
жет претендовать при современном высоком техническом
уровне развития нашей промышленности.
Предлагаемая вниманию читателя работа предназначена
в первую очередь для заводских работников, практически
занимающихся вопросами балансировки.
Книга в основной своей части содержит описание наи-
более распространенных балансировочных станков и спо-
собов работы на них. Автор использовал в книге свой
опыт балансировки деталей на станках типа Олсен и Ла-
вачек-Гейман и др. и опыт переконструирования станков
некоторых фирм с целью приспособления их для баланси-
ровки крыльчаток нагнетателя.
Автор просит читателей сообщить ему свои пожелания
и замечания о дефектах книги через Главную редакцию
авиационной литературы.
НЕОБХОДИМОСТЬ БАЛАНСИРОВКИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Гдо конца XIX столетия задачи балансировки деталей
проектируемых машин решались исключительно расчетным
путем. При этом игнорировалась неизбежная на практике
неуравновешенность от ошибок конструкторских расчетов,
от неточности механической обработки, неоднородности
материала и т. д.
Приблизительно с 1920 г. некоторые фирмы Америки и
Германии начали изготовлять приборы и станки для ба-
лансировки деталей машин. Метод экспериментальной про-
верки уравновешенности деталей постепенно завоевывает
прочное место в технологическом процессе машинострои-
тельных заводов. В настоящее время лучшие заводы, как
правило, балансируют все вращающиеся детали изгото-
вляемых ими механизмов.
Колебания из-за неуравновешенности особенно вредны
в машинах, работающих с большими скоростями; у этих
машин самая легкая неуравновешенность может вызвать
очень большую возмущающую силу4 С. П. Тимошенко
(„Теория'колебаний в инженерном деле“) приводит пример,
когда при 1800. об/мин неуравновешенность, равная 0,45 кг,
на радиусе 0,76 мм вызывала возмущающую силу, равную
1250 кг.
гТщателььое уравновешивание вращающихся частей ма-
шины дает целый ряд важнейших преимуществ. Уравнове-
шенная машина работает плавно, устраняются вибрации
отдельных деталей и вызываемая вибрациями усталость
материала, уменьшается износ подшипников и расшатыва-
ние всего механизма. Точная балансировка позволяет зна-
чительно повысить скорости вращения.
Балансировка широко применяется в машиностроитель-
ной промышленности при изготовлении роторов турбин,
центробежных помп, вентиляторов, частей пылесосов и тому
подобных деталей.
В авиационной промышленности в большинстве случаев
ограничиваются только статической балансировкой ряда
деталей (коленчатые валы, крыльчатки нагнетателя, про-
пеллеры, втулки винта и т. д.) и при том на несовершен-
5
ном оборудовании (призмы, ролики). Однако, как показал
опыт, коленчатые валы авиационных моторов нуждаются
в динамической балансировке, помимо статической. Тре-
буют балансировки и крыльчатки нагнетателя, воздушные
винты и другие детали, обладающие большой массой и
вращающиеся с высоким числом оборотов.
ВИДЫ НЕУРАВНОВЕШЕННОСТИ
Неуравновешенность тела может проявляться в виде:
1) свободной неуравновешенной центробежной силы,
являющейся результатом смещения центра тяжести вра-
щающегося тела с оси вращения (эксцентричное располо-
жение) и
2) неуравновешенной пары сил.
Первый случай называется статической неуравновешен-
ностью. Статическая неуравновешенность может быть об-
наружена статической проверкой. Во втором случае не-
уравновешенность называется динамической. Статической
балансировкой она не обнаруживается.
Статическая балансировка производится таким образом,
что деталь или находится в покое, или вращается, но так
медленно, что центробежные силы могут не приниматься
в расчет.
Неуравновешенность можно определить при помощи
призм (их часто называют „ножами") или роликов. Призмы
представляют собой бруски трапецоидального сечения
с узкой верхней гранью. Ширина верхней грани брусьев
зависит от веса балансируемой детали. Для легких деталей
она может быть меньше одного мм. Для роторов паровых
турбин- весом 6—10 т ширина верхней грани бруска до-
стигает 50 мм. Балансируемая деталь кладется на две па-
раллельно расположенные призмы. Шейки, которыми де-
таль опирается на призмы, должны быть шлифованы и
иметь одинаковый диаметр для того, чтобы ось детали
занимала строго горизонтальное положение. Деталь ме-
дленно поворачивают в разные стороны. Если центр тя-
жести детали находится на оси вращения, деталь будет
находиться в равновесии в любом положении. Если же
центр тяжести не лежит на оси вращения, то деталь будет
катиться по брускам до тех пор, пока тяжелое место ее
не займет нижнего положения. С этого места детали сни-
мается металл до тех пор, пока она не придет в состояние
безразличного равновесия. Для статического уравновеши-
вания коленчатых валов призмы укладываются на жесткие
металлические козлы, лучше всего опертые в трех точках.
Каждая опора имеет по винту, при помощи которых
призмы легко устанавливаются в горизонтальное поло-
жение.
Балансировка на роликах (фиг. 1) аналогична баланси-
ровке на призмах, но деталь опирается не на плоскость
призмы, а на ролики.
Балансировка при помощи призм и роликов не отли-
чается достаточной точностью, так как ни призмы, ни ро-
лики не обладают необходимой чувствительностью. Такая
балансировка требует большой затраты времени и может
применяться только для приближенного статического
-уравновешивания в случае отсутствия балансировочного
станка.
Фиг. 1. Балансировка на роликах.
При балансировке на призмах и роликах не может быть
определено расположение неуравновешенного участка по
длине вращающейся детали. Например, коленчатый вал
может иметь неуравновешенный участок на одном своем
конце. Балансируя вал на призмах, можно исправить его
неуравновешенность на совершенно противоположном от
месторасположения неуравновешенной части конце, хотя
и в той же плоскости, проходящей через ось, и вал пока-
жется уравновешенным. В действительности же, при таком
уравновешивании появится пара сил, которую невозможно
обнаружить при помощи призм и роликов и которая мо-
жет оказаться гораздо более опасной, чем первоначальная
статическая неуравновешенность.
Таким образом на призмах целесообразно производить
статическую балансировку или очень коротких деталей
7
(маховики, шкивы) с незначительным плечом неуравнове-
шенной пары сил, или же в тех случаях, когда известно
продольное расположение статически неуравновешенного
участка.
Динамическая балансировка производится при таком
числе оборотов, при котором центробежные силы от не-
равномерно распределенных масс могут быть обнаружены
и измерены. Динамическая неуравновешенность устраняется
снятием или прибавлением металла с таким расчетом,
чтобы создать противоположно направленную корректи-
рующую пару сил. Балансировка при очень высоком числе
оборотов не рекомендуется, так как она не позволяет вы-
яснить распределение масс. При вращении с большим чис-
лом оборотов может получиться кажущаяся уравновешен-
Фиг. 2. Статически неуравновешенный вал.
ность, если деталь получит временный прогиб от центро-
бежных сил неуравновешенных масс. Этих сил может быть
достаточно для того, чтобы уравновесить деталь при дан-
ной скорости. При перемене скорости все массы перерас-
пределятся по-иному и равновесие нарушится.
Для увеличения эффекта неуравновешенности баланси-
руемой детали придают критическую скорость, при кото-
рой число оборотов детали совпадает с числом собственных
ее колебаний. При этой скорости вибрации имеют макси-
мальную величину.
На станках для динамической балансировки определяют
величину и угловое положение неуравновешенности, а не-
которые станки позволяют установить даже местополо-
жение неуравновешенности вдоль линии, параллельной оси
детали.
Неуравновешенные массы могут располагаться в балан-
сируемой детали самым различным образом. Рассмотрим
характерные случаи неуравновешенности.
8
На фиг. 2 показана статически неуравновешенная деталь
(вал). Тяжелое место детали находится в точке А на рас-
стоянии а от оси вала. В этом случае уравновешивание
производится массой В, расположенной в одной плоскости
(т. е- перпендикулярно оси вала) с массой А. При этом
должно соблюдаться равенство:
А-а = В-Ь,
где b — расстояние от груза В до оси вала.
Отсюда
, А-а
Ь = ~В'
Таким образом, приложив массу В на радиусе Ь, мы
полностью уравновесим вал.
Фиг. 3. Динамически неуравновешенный вал.
Возьмем другой случай (фиг. 3), где мы имеем чисто
динамическую неуравновешенность. Масса А расположена
на расстоянии а, а масса В на расстоянии b от оси вала.
Расстояние между массами по длине вала равно п.
Неуравновешенные массы создают центробежные силы
Ди>2а и ВиРЬ,
причем
А ашв = В  bisA,
или
А-а = В-Ь.
Неуравновешенный момент этих сил будет Аа<п2п или
ВЬ<й-П.
Для уравновешивания балансируемей детали (фиг. 3) мы
должны приложить равный и противоположно направлен-
ный момент.
Если уравновешивающие массы Е и D расположены
в сечениях, отстоящих друг от друга на расстоянии т, то
9
для полной уравновешенности детали должны быть соблю-
дены условия:
Ее&а = Dd<*>3
и
Еео?т = Aaw3n
или
Еет = Аап.
Возьмем теперь случай исправления комбинированной не-
уравновешенности— статической и динамической (фиг. 4).
Неуравновешенный момент Аам~гг или равный ему ВЬш2п
может быть уравновешен, как указано выше, равным и
Фиг. 4. Комбинированная неуравновешенность.
противоположно направленным моментом Еео^т или Dd^m,
т. е. должно быть соблюдено условие
Аап -- Еет.
Остается лишь статически неуравновешенная сила М,
вызванная неуравновешенной массой. Сила М может быть
уравновешена противоположно направленной силой N,
причем должно быть соблюдено равенство:
M-k —N-s.
Возьмем случай (фиг. 5) динамической неуравновешен-
ности с тяжелыми местами детали в разных осевых сече-
ниях.
Во время вращения на деталь будут действовать две
центробежные силы М и N (фиг. 5), которые можно при-
нести к паре и к радиальной силе. Таким образом этот
случай сводится к совместной статической и динамической
неуравновешенности.
В каждом случае полное уравновешивание может быть
получено прикреплением масс к вращающейся детали в лю-
Ю
бых меридиальных плоскостях двух произвольно выбран-
ных поперечных сечений.
Допустим, что массы для уравновешивания должны быть
расположены в плоскостях поперечных сечений I и II
(перпендикулярно оси вращающейся детали). Центробежная
сила М может быть уравновешена силами и ТИ2, лежа-
щими в одном осевом сечении с силой М. Величина этих
сил такова:
м^м^м-
М1-а = М2-Ь.
Фиг. 5. Динамическая неуравновешенность с тяжелыми местами
в разных осевых сечениях.
Подобным образом и сила N может быть уравновешена
двумя силами и Nz, лежащими в том же осевом сече-
нии, причем
M +	= M
Nrc = N2d.
Таким образом для уравновешивания необходимо прило-
жить четыре силы — 7ИР М2, и Nz. Складывая силы и
AZp получим силу А. Складывая силы М2 и N2, получим
силу В. Следовательно, для полного уравновешивания вра-
щающейся детали необходимо приложить две массы, ко-
торые вызовут силы А и В.
Из данного примера видно, что уравновешивание не
вызовет затруднений, если известны положение и величина
неуравновешенных масс.
Л
Таковы характерные случаи расположения неуравнове-
шенных сил в балансируемых деталях и способы их устра-
нения. Ниже эти случаи будут разобраны в связи с рабо-
той балансировочных станков.
Для удобства наблюдения и получения отсчетов при ба-
лансировании балансировочные станки устроены так, что
увеличивают резонанс неуравновешенности во вращающейся
детали. Существует большое количество типов баланси-
ровочных станков. По принципу уравновешивания они
могут быть разделены на два типа:
1) станки, в которых величина и положение неуравнове-
шенных масс определяются с помощью компенсирующих
масс, и
2) станки, в которых эти данные определяются записями
колебаний.
Для первого типа станков наиболее характерен станок
фирмы Олсен, для второго типа — станок фирмы Лавачек-
Гейман (Шенк). Ниже дается подробное описание конструк-
ции этих станков и методов уравновешивания деталей
на них.
БАЛАНСИРОВКА КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ НА СТАНКЕ
ОЛСЕН
Устройство станка
Общий вид балансировочного станка Олсен показан на
фиг. 6.
На цементный фундамент установлены стойки 1 (фиг. 7),
соединяющиеся двумя массивными брусьями 10. На них
опирается подвижная вибрирующая станина 2. К станине
с передней стороны привернута чугунная рейка 1 (фиг. 8),
служащая для передвигания вдоль станины 4 опор (лю-
нетов) балансируемой детали. Опоры прижаты к станине
подушками 21 (фиг. 7) при помощи рукояток 4 (фиг. 10).
Кронштейны 4 на концах продольной оси станины служат
для укрепления пружин и призм. Эти кронштейны обозна-
чены на фиг. 7 цифрами 7, 8 и 9. На верхнем отъемном
кронштейне укрепляется призма — стальной стержень со
вставным закаленным наконечником. Рядом с призмой по-
мещается пружина, натяжение которой можно изменять
винтами.
Пружины для динамической балансировки установлены
на продольной оси станка, а для статической — на попе-
речной.
Призмы опираются на стержни, на которых и вибрирует
12
станина. На продольной оси станка эти стержни непо-
движны, а на поперечной оси могут опускаться и подни-
маться при помощи штурвала 19 (фиг. 7). При статической
балансировке поперечные стержни призм при помощи
штурвала опускаются вниз, и станина вибрирует на про-
дольных призмах. При динамической же балансировке эти
стержни поднимаются вверх, а станина вибрирует на попе-
речных призмах.
При статической балансировке верхняя станина вместе
с деталью и электромотором вибрирует около призм про-
дольной оси, причем боковые качания поглощаются пру-
жинами на поперечной оси. При динамической баланси-
ровке вибрация происходит около призм поперечной оси
и на пружинах продольной оси.
Фиг. 6. Балансировочный станок Олсен.
Балансируемая деталь устанавливается на опорах, как
показано на фиг. 9 для коленчатого вала. Каждая опора
состоит из нижнего кронштейна 4 (фиг. 7) или 1 (фиг. 10),
опирающегося на станину.
Балансируемая деталь опирается только на нижнюю поло-
вину вкладыша 9. В чугунный корпус опоры 1 вклады-
вается половина вкладыша 9, залитая баббитом; она рас-
точена и пришабрена по опорной шейке балансируемой
детали (с учетом зазора). Верхняя крышка опоры 10, от-
кидывающаяся на оси 5, не имеет вкладыша для детали.
Внутренний диаметр крышки больше диаметра шейки де-
тали, которая прижимается сверху бронзовым штифтом 7,
наплавленным в нижней части баббитом. Когда деталь
уложена на опоры, штифт 7 подводится к ней и закре-
пляется в таком положении винтом 8. При этом верхняя
крышка скрепляется с нижним кронштейном винтом 6.
Опоры могут двигаться вдоль станины каждая в отдель-
ности или же одновременно все четыре опоры, соединенные
13
Фиг. 7. Общий вид ставка
для статической и динами-
ческой балансировки колен-
чатых валов Олсен 3 СА.
штангой 22 (фиг. 7) или 2 (фиг. 10), закрепляемой вин-
тами 3 (фиг. 10).
Штурвал (фиг. 7) надевается на Один конец оси 1 (фиг. 11).
На другом конце оси 1 сидит зубчатое колесо, зацепля-
ющееся с зубчатым колесом 2, которое в свою очередь
Фиг. 8. Верхняя вибрирующая станина.
зацепляется с рейкой 1 станины (фиг. 8). Кронштейн 3
(фиг. 11) каждой из четырех опор балансируемой детали
служит для передвигания опоры по рейке вдоль оси станка.
Деталь присоединяется к шпинделю при помощи гиб-
кого валика, который подобно карданному валу предохра-
Фиг. 9. Балансировка коленчатого вала.
няет от погрешности, возможной из-за несовпадения оси
балансируемой детали с осью шпинделя станка.
Коленчатый вал со шлицами на конце присоединяется
к шпинделю следующим образом. Внутри полого шпинделя
закреплен гибкий валик, на конец которого надевается
разжимная втулка (цанга), а на конус ее — соединительная
муфта (фиг. 12, а также 5 фиг. 7). Муфта имеет взаимно-пер-
пендикулярные прорезы, в которых при помощи винтов
укреплены сухари с выступами. Выступ сухаря служит для
15
7
Фиг. 10. Опора для балансируемого вала.
Фиг. И. Кронштейн для передвигания люнетов.
16

сцепления со шлицами конца коленчатого вала. Шлицы
подгоняются в муфте не наглухо, а с небольшим за-
зором.
Наиболее ответственная и сложная часть станка — его
головка. Голодка (фиг. 13, 14 и 15) укреплена на верхней
вибрирующей станине при помощи болтов. На конце
шпинделя сидит шкив 16 (фиг. 7), вращающийся от эле-
ктромотора на кронштейне качающейся станины.
Электромотор постоянного тока с 1200—1800 об/мин со-
общает главный ход станку и снабжен контроллером, регу-
лирующим скорость вращения шпинделя.
Головка станка, прикрепленная фланцами 39 (фиг. 14)
к вибрирующей станине при помощи болтов 29 (фиг. 13),
имеет вид коробки со сни-
мающейся крышкой. На
передней стойке головки
укреплены циферблаты. На
фиг. 16 изображен станок
со снятой крышкой, элек-
тромотор и ременная пере-
дача к шпинделю станка.
Шпиндель станка (фиг. 17
и 18) представляет собой
стальной шлифованный пу-
стотелый вал, лежащий
своими шейками 7 (фиг. 18)
в бронзовых вкладышах 53
(фиг. 13). Внутри шпинделя
затянут гибкий валик 2 ко-
нусным концом при помощи винта 9. Средняя часть шпинделя Л
имеет с обеих сторон две шпоночных канавки. 2,- (фиг. 18)."
По шпинделю двигается длинное бронзовое спиральное зубча-
тое колесо 5 (фиг. 13), зацепляющееся с маленьким спираль-
ным зубчатым колесом 19 вертикального вала головки.
Зубчатое колесо 5 имеет внутри шпонки, двигающиеся по
шпоночным канавкам шпинделя.
На одном конце шпинделя укрепляется статический ком-
пенсатор 6 (фиг. 7) на нарезанной части шпинделя 11 (фиг. 18),
а на другом насаживается шкив 4 (фиг. 13), затягиваемый
с обеих сторон гайками 8 на нарезанной части шпинделя 10
(фиг. 18). На стороне 6 зубчатого колеса 5 выточен паз,
в котором при вращении шпинделя ходит пластина води-
теля зубчатого колеса 55 (фиг. 14). Водитель передвигает
вдоль шпинделя зубчатое колесо 5. Вращение шпинделя
передается вертикальному валу 18 (фиг. 13) с противове-
сами при помощи зубчатого колеса 19. На верхний ко-
Й Дьяченко 2384	17
I- у
Фиг. 12. Соединительная муфга.
Фиг. 13, Головка станка.

нец 40 (фиг. 14) вала с противовесами надевается колпа-
чок с надписью «Удалить металл".
Фиг. 16. Головка станка со снятой крышкой.
Водитель зубчатого колеса 5 представляет собой рычаг
55 (фиг. 14) с бронзовой гайкой, двигающейся по валику
Фиг. 17. Шпиндель станка (общий вид).
с ленточной резьбой 47, расположенному параллельно шпин-
делю. Этот валик с сидящим на нем зубчатым колесом 45
концами сидит в приливах чугунной коробки, играющих
роль подшипников. Зубчатое колесо 45 валика 47 (фиг. 13)
20
соединяется со спиральным зубчатым колесом 46, сидящим
на другом горизонтальном валике 50 (фиг. 13), перпендику-
лярном шпинделю.
Один конец валика 50 сидит в чугунном подшипнике 23
(фиг. 13), а другой проходит через стенку корпуса 12
Фиг. 18. Шпиндель (разрез).
(фиг. 14) и переднюю доску корпуса головки. На валике
сидит цилиндрическое зубчатое колесо 53, вращающее
стрелку циферблата на передней доске головки. На конце
валика сидит маховичок 57 (фиг. 19).
Фиг. 19. Схема головки станка.
Вертикальный вал с противовесами наряду со шпинделем
принадлежит к главным частям балансировочного станка.
На верхний конец вала с противовесами (фиг. 20) наде-
вается колпачок 75 (фиг. 7), а к нижнему концу привинчен
ввертыш 25 (фиг. 13), служащий подпятником, на который
опирается вал. К чугунной коробке 72 снизу приверты-
вается чугунный же кронштейн 26' с приливами для под-
пятников двух валов. В кронштейн вставлена бронзовая
втулка 27, снизу привернута стальная пластина 28 с труб-
кой 31. В трубку <3/ снизу ввинчивается пробка 32 с гай-
кой 33. Сквозь пробку 32 проходит регулировочный винт 34,
поддерживающий шарик 30, на который сверху опирается
ввертыш 25. Подпятник смазывается маслом, поступающим
по латунным трубкам 35 и 36 (фиг. 14), а зубчатое колесо 5—
через желобок 37.
Фиг. 20. Общий вид вала с противовесами.
На валу с противовесами за спиральным зубчатым коле-
сом 19 находится шейка, служащая верхней опорой вала.
Шейка вращается в чугунном кронштейне 41 (фиг. 14)
с бронзовой втулкой, не показанной на чертежах. Крон-
штейн 41 двумя болтами прикрепляется к коробке станка.
За шейкой вала расположены противовесы. На фиг. 19
дан общий вид вала с противовесами и верхним крог
Фиг. 21. Подвижной
противовес.
Фиг. 22. Валик с водителями противовеса.
штейном. Оба противовеса совершенно одинаковы и напра-
влены в противоположные стороны (под углом 180°). Верх-
ний противовес неподвижно закреплен на валу, а нижний
(фиг. 21) может двигаться вверх и вниз по валу. На валу
имеются шпоночные канавки. Внутри подвижного противо-
веса две шпонки (фиг. 21), которые ходят по шпоночным
канавкам вала. В нижней части подвижного противовеса
выточен паз 22 (фиг. 13). В паз 6 входит дуга водителя 59,
представляющего собой бронзовую гайку, которая движется
по валу 62. Когда вал вращается, бронзовая гайка води-
теля ходит вдоль винта, а противовес вверх и вниз при
помощи дуги.
Вал, по которому ходит водитель подвижного против©'
веса (фиг. 22), внизу опирается на прилив чугунного крон-
штейна 26 (фиг. 13 и 15), а вверху вращается в самом чу-
гунном кронштейне 42 (фиг. 15).
Спиральное зубчатое колесо 43 (фиг. 13) вала соеди-
няется с таким же зубчатым колесом 44 на горизонтальном
валике 60 с маховичком 58 (фиг. 19) на конце.
С лицевой стороны головка станка закрыта крышкой 3
(фиг. 7), сквозь которую проходят валы 56 и 60 (фиг. 13)
с маховиками 11 и 12 (фиг. 7). На передней стороне боко-
Фиг. 23. Крышка головки (сзади).
вой крышки расположены два циферблата. Верхний цифер-
блат 14 имеет два диска: наружный — неподвижный и
внутренний — подвижный. Неподвижный диск с делениями,
означающими кг/см2 или унции-дюймы2, служит для отсчета
величины статической неуравновешенности, а подвижный
диск с делениями, означающими кг/см или унции-дюймы,—
для отсчета .величины динамической неуравновешенности.
При статической неуравновешенности отсчет по непо-
движному циферблату представляет собой произведение
двух величин: 1) неуравновешенной массы в кг и 2) рас-
стояния этой массы от центра балансируемой детали по
радиусу в см. При динамической неуравновешенности от-
счет по подвижному диску является произведением трех
величин: 1) неуравновешенной массы в кг, 2) расстояния
ее от центра балансируемой детали по радиусу в см и
3) плеча пары сил в см.
23
Нижний циферблат 13 (фиг. 7) разделен на 360°. По деле-
ниям двигается стрелка, указывающая угол поворота верти-
кального вала с противовесом.
Задняя сторона крышки головки 3 (фиг. 7) изображена
на фиг. 23. Крышка опирается на уступ 38 (фиг. 14). На
этой стороне помещаются зубчатые колеса, передающие
движение от валиков 50 и 55 (фиг. 13) к циферблатам. Ва-
лики проходят сквозь отверстия 1 и 2 (фиг. 23) крышки.
Нижние зубчатые колеса 3, 4 и 5 (фиг. 23 и 24) передают
движение от зубчатого колеса 48 (фиг. 15) к стрелке, находя-
щейся на циферблате с передней стороны крышки и поса-
женной на ось зубчатого колеса 5 (фиг. 24). Верхние зубча-
тые колеса 6,7 к 8 передают движение от зубчатого колеса
56 (фиг. 13) к подвижному диску верхнего циферблата.
На фиг. 19 дана схема устройства головки станка.
Если вращать вручную маховичок 52, то валик 55 через
зубчатые колеса 44 и 43 заставит вращаться винт 57. Гайка 54
соединена с подвижным противовесом 21, который при
ее движении по винту 57 перемещается вверх и вниз и изме-
няет плечо искусственной пары сил, образуемой противо-
весами 20 и 21. Одновременно маховичок 52 через зубчатое
колесо 48 и зацепленные с ним другие зубчатые колеса
приводит во вращение диск 14 верхнего циферблата го-
ловки станка. На циферблате отмечается расстояние подвиж-
ного противовеса 21 от неподвижного 20. Если противо-
весы 20 и 21 находятся на одной высоте, то нулевое деле-
ние подвижного диска совпадает на циферблате с нулевым
делением неподвижной шкалы.
Если вращать вручную маховичок 51, то валик 50 через
спиральные зубчатые колеса 46 и 45 приводит во вращение
валик 47 с квадратной нарезкой. По валику 47 движется
24
гайка 58, которая при помощи водителя 49 перемещает
по шпинделю 1 длинное спиральное зубчатое колесо 5,
вращающее при продольном движении по шпинделю верти-
кальный вал 18 с противовесами через спиральное зубчатое
колесо 19. Таким образом, не вращая шпиндель, можно
повернуть вал противовесов на нужный угол. Одновременно
маховичок 51 через зубчатое колесо 56 и связанную с ним
передачу приводит во вращение диск 13 нижнего цифер-
блата. На циферблате отмечается угол поворота плоскости
масс противовесов относительно плоскости неуравновешен-
ных сил балансируемой детали.
Для наблюдения за вибрацией верхней качающейся ста-
нины станка на кронштейне 18 (фиг. 7) укрепляются инди-
каторные часы. Верхний конец стойки 17
на кронштейне неподвижной станины
касается штифта индикаторных часов.
Стрелка индикаторных часов указывает
размер и степень равномерности коле-
баний станины.
На том конце шпинделя, где при-
соединяется балансируемая деталь, уста-
навливается статический компенсатор
(фиг. 25). Статический компенсатор 3
(фиг. 13) состоит из муфты 17 со сколь-
зящим по ней кольцом 14, на которое
в свою очередь надето скользящее коль-
цо 3- Шайба 15 не дает кольцу 3 со-
скочить с кольца 14, которое удержи-
вается на муфте 17 шайбой 16.
На фиг. 25 видно, что на полуокружности внутреннего
кольца компенсатора 14 (фиг. 13) просверлено с торца 10
углублений, а на противоположной полуокружности наруж-
ного кольца 3—13 отверстий. Когда оба кольца компен-
сатора сложены так, как указано на фиг. 25, тогда компен-
сатор уравновешен статически (вес металла, удаленного при
сверлении с обоих колец, одинаков).
Для установления требуемого угла между кольцами слу-
жат две шпильки, которыми поворачивают одно кольцо
относительно другого, вставляя шпильки в углубления
на наружной поверхности колец. Чтобы угол между коль-
цами не изменялся во время работы станка, внутреннее
кольцо имеет пружинку (фиг. 25), которая упирается в шпин-
дель и в наружное кольцо.
Наружное кольцо имеет на наружной поверхности деле-
ния, как показано на фиг. 26 и 27, изображающие статический
компенсатор в собранном виде. Деления левой шкалы кольца
£5
Фиг. 25 Статический
компенсатор (общий
вид).
указывают величину неуравновешенных масс, деления пра-
вой шкалы—угол между плоскостью неуравновешенных сил
и плоскостью противовесов. Размер делений, означающих
величину неуравновешенных масс, пропорционален синусу
половины центрального угла, образуемого поворачиванием
Фиг. 26. Положение шкалы
уравновешенного статиче-
ского компенсатора.
Фиг. 27. Положение шкалы
неуравновешенного стати-
ческого компенсатора.
кольца 3 (фиг. 13) относительно кольца 14. Когда нулевые
деления обоих колец совпадают (фиг. 25), тогда компенса-
тор статически уравновешен. Максимальная неуравнове-
шенность компенсатора получается тогда, когда кольцо 3
(фиг. 13} повернуто на 180° относительно кольца 14. Это
соответствует двойной статической неуравновешенности
каждой половины компенсатора
26
Работа станка типа Олсен
Работа станка типа Олсен основана на том, что в самом
станке мы создаем искусственную неуравновешенность
Фиг. 28. Схема станка со статически неуравновешенной деталью.
(статическую и динамическую), равную по величине и напра-
вленную противоположно
В результате вся уста-
новка при вращении пре-
кращает вибрацию. Вели-
чина и угловое поло-
жение неуравновешенных
масс определяются по
циферблатам на станке.
На фиг. 28, 29 и 31
показаны схемы станка
со статически неуравно-
вешенной деталью.
Вращение от шпинде-
ля 7 станка (фиг. 29) при
помощи пары спиральных
зубчатых колес передает-
ся вертикальному валу 8
с противовесами 3 и 4.
Верхняя станина 5 качает-
ся относительно нижней
станины 6 на шарнирах 9
продольной оси.
При вращении шпин-
деля с деталью вибрацию
верхней подвижной ста-
неуравновешенности детали.
Фиг. 29. Схема расположения сил при
статической неуравновешенности детали.
нины создают центробежные силы от неуравновешенных
вращающихся частей:
37
I
Фиг. 30. Центробежная сила распо-
ложена под углом.
1)	Сила х от неуравновешенности детали действует на
плече с и создает момент хс.
2)	Сила у от вращений неподвижного противовеса дей-
ствует на плече Ь, направлена влево и создает момент yb.
3)	Сила у от вращения подвижного противовеса дей-
ствует на плече а, направлена вправо и создает момент уа.
Для уравновешивания должно быть соблюдено условие:
хс =yb —уа =у(Ь — а).
В этом примере сила х расположена горизонтально вправо.
Но при вращении детали сила х, оставаясь в одной пло-
скости, непрерывно изменяет свое направление в пределах
от 0° до 360°. Рассмотрим раз-
личные случаи приложения
силы х.
Если деталь повернулась
на угол а, то сила х может
быть разложена на горизон-
тальную и вертикальную со-
ставляющие. По горизонтали
будет действовать составляю-
щая
x-cos а.
Так как спиральные зубча-
тые колеса на шпинделе имеют
одинаковое число зубьев с
таким же зубчатым колесом
вала, то последний поворачи-
вается на такой же угол, что и
шпиндель. Следовательно, когда неуравновешенная сила х
займет положение под углом а (фиг. 29), то центробежные
силы, вызываемые противовесами, окажутся в положении,
изображенном на фиг. 30.
Разлагая силы у по направлениям параллельному и перпен-
дикулярному к плоскости (фиг. 29), найдем, что составляю-
щая в плоскости чертежа будет равна
у • cos а.
Следовательно, в данном случае уравнение моментов
примет вид:
сх • cos а =у cos а(& — а).
Вертикальная составляющая силы х не создает вибра-
цию, так как она поглощается либо весом вибрирующих
частей, когда направлена вверх (угол а = 270°), либо
28
жесткой станиной, когда направлена вниз (угол а — 90а).
Составляющие сил, направленные в этом случае вдоль
оси станка, поглощаются трением
рами под действием веса ви-
брирующих частей станка.
Когда противовесы и не-
уравновешенная сила располо-
жены под углом 180°, как изо-
бражено на фиг. 31, полу-
чается то же равенство, что и
для положения при а = 0°,
изображенного на фиг. 29.
хс=у(Ь— а),
г&е.у, с и Ь—величины постоян-
ные. Изменяя длину плеча а
перемещением подвижного
противовеса, мы тем самым
уравновешиваем действие ста-
тической неуравновешенности
х детали. Чем больше неурав-
новешенность х, тем меньше
должно быть плечо а, т. е.
тем больше должен быть опу-
щен подвижный противовес.
На фиг. 32 показана схема
между призмами и их опо-
Фиг. 31. Центробежная сила
расположена горизонтально.
расположения сил при балансировке динамически неуравно-
вешенной детали.
Верхняя станина при динамической балансировке вибри-
рует около поперечных шарниров 1. Допустим, что балан-
Фиг. 32. Схема расположения сил при динамической неурав-
новешенности детали.
сируемая динамическая неуравновешенность детали выра-
жается парой сил mz. В головке станка следует создать
искусственную пару сил, равную и противоположно напра-
вленную паре mz, при помощи противовесов, действие кото-
рых выражается силами у. Изменяя длину плеча п переме-
29
1дением подвижного противовеса, мы создаем такую уравно-
вешенность, при которой
mz = ту.
Вал с противовесами на фиг. 33 расположен вертикально,
в то время как на фиг.-32 мы считали его условно гори-
зонтальным.
Фиг. 33. Схема станка с динамической неуравновешенностью детали.
Способы балансировки
Существует три способа балансировки на станке типа
Олсен: 1) при большой статической неуравновешенности,
2) при массовом производстве одинаковых валов и 3) при
балансировке разнообразных деталей.
Балансировка первым способом производится следующим
образом. При помощи маховичков 11 и 12 (фиг. 7) стрелка
циферблата устанавливается на нуль, нулевые деления цифер-
блата и нулевые деления колец 3 и 14 статического ком-
пенсатора совмещаются. Компенсатор остается в таком со-
стоянии на все время балансировки этим способом. Ясно,
что в станке искусственная неуравновешенность не создается.
Затем коленчатый вал укладывается в подшипники. Необ-
ходимо следить, чтобы нижние половинки вкладышей были
хорошо пришабрены по шейкам вала (на краску), чтобы
верхние упоры люнетов были слабо прижаты к шейкам вала
и зазоры между шекой коленчатого вала и вкладышем были
одинаковы.
При помощи штурвала станок устанавливается на динами-
ческую балансировку (на призмы поперечной оси станка)
и смазывается. После смазки пускается мотор и при помощи
реостата подбирается таксе число оборотов, при котором
зо
получается синхронная скорость (число оборотов мотора
совпадает с числом колебаний станины). При этом колеба-
ния стрелки индикаторных часов максимальны и равномерны.
Так выявляют неуравновешенность детали, и тогда
в головке станка создают искусственную неуравновешен-
ность, равную и противоположно направленную имеющейся.
Для этого подвижной противовес передвигают при помощи
маховичка 22 (фиг. 7), одновременно изменяя угол на ниж-
нем циферблате при помощи маховичка 11. Путем пере-
менного вращения этих двух маховичков останавливают
колебания стрелки индикаторных часов Е (фиг. 6). Для
этого маховичок 12 вращается (фиг. 7) против часовой
стрелки до тех пор, пока колебания стрелки индикаторных
часов не достигнут минимума, а затем поворачивают вручную
маховичок 11, пока колебания не прекратятся. В противном
случае необходимо действовать обоими маховичками до
полного успокоения стрелки. Так искусственно нейтрали-
зуется динамическая неуравновешенность и в детали остается
только статическая неуравновешенность. При этом нулевое
деление на верхнем наружном циферблате останавливается
против определенного деления на внутреннем циферблате
С (фиг. 6), указывающего размер динамической неуравнове-
шенности.
Тогда записывают размер этой неуравновешенности.
Угол же расположения плоскости неуравновешеьных сил
отмечают по стрелке нижнего циферблата Н.
Не останавливая станка и не меняя отсчетов на цифер-
блатах, переставляют верхнюю вибрирующую станину для
измерения статической неуравновешенности.
Дальнейшие операции такие же, как и при динамической
балансировке. Число оборотов мотора регулируется при
помощи реостата с таким расчетом, чтобы при синхронной
скорости отклонения стрелки индикаторных часов были
максимальны и равномерны. Затем поворотом маховичков
П и 12 (фиг. 7) прекращают колебания стрелки индика-
торных часов. Тогда записывают отсчет по наружному
диску циферблата 14 для статической неуравновешенности,
и станок останавливают.
После этого балансируемый вал поворачивают вручную
на станке до тех пор, пока надпись „Удалить металл" на
колпачке 15 не совпадет с нулем на крышке головки станка.
При этом балансируемая деталь и противовесы приходят
в положение, изображенное на фиг. 29, а отсчеты на цифер-
блатах не изменяются. При таком положении детали неурав-
новешенная сила х расположена горизонтально вправо, а
противовесы — в плоскости, перпендикулярной к оси станка.
31
На детали отмечают место и вес металла, который необхо-
димо удатить для достижения уравновешенности. При стати-
ческом уравновешивании тяжелое место находится спереди
станка в горизонтальной плоскости, проходящей через ось
шпинделя и над поперечными призмами. При балансирова-
нии на станке в первую очередь нейтрализуют динами-
ческую неуразновешенность, при этом создается искусствен-
ная пара сил противовесами и деталь вибрирует относи-
тельно поперечных призм,
дящая через призмы при
Фиг. 34. Схема расположения дей-
ствующих сил при статической ба-
лансировке.
Вертикальная плоскость, прохо-
динамическом уравновешивании,
остается нейтральной. При
статическом уравновешивании
нужно снимать лишний металл
именно в этой вертикальной
-z плоскости. Если снять лиш-
ний металл в другом сечении,
то снова образуется пара сил
и нарушается динамическая
уравновешенность.
Далее определяется дина-
мическая неуравновешенность.
При помощи левого махович-
ка 11 устанавливают стрелку
циферблата 13 на тот угол,
который записан при динами-
ческой балансировке, а деталь
поворачивают на станке вруч-
ную до тех пор, пока надпись
на колпачке 15 „Удалить ме-
талл“ не совпадет с нулем
на крышке головки станка.
При этом деталь и противо-
весы располагаются так, как
указано на фиг. 32 и 34, где
у —силы, вызываемые противовесами, a z—силы неуравнове-
шенной пары детали. Противовесы располагаются в пло-
скости, перпендикулярной к оси станка, а силы л—'горизон-
тально в плоскости, проходящей через ось детали.
При динамической балансировке необходимо приложить
к валу при помощи противовесов искусственную пару сил
для централизования неуравновешенной пары сил этого вала.
Тяжелые места располагаются в двух точках вала в гори-
зонтальной плоскости, проходящей через ось шпинделя или
вала. Если стоять лицом к циферблату, то одно тяжелое
место будет впереди оси вала слева (фиг. 32 и 34), а дру-
гое— справа позади этой оси. Плечо пары сил при динами-
зз
ческом уравновешивании может быть любой длины; при
этом необходимо соблюдать следующие условия-
1)	снятие металла с тяжелых мест не должно привести
вал в негодность,
2)	выгоднее брать большее плечо, при котором сни-
мается меньше металла, и
3)	радиус от оси вала до места снятия металла должен
быть возможно большим, так как и в этом случае снимается
меньше металла.
После этого подсчитывается количество снимаемого
металла. Отсчет статической неуравновешенности, взятый
с наружного диска циферблата 14 (фиг. 7), равен произве-
дению веса снимаемого металла в кг на радиус от оси вала
до места снятия металла в см. Отсчет динамической неурав-
новешенности, взятый по внутреннему диску циферблата 14,
равен произведению трех величин: 1) плеча пары сил в см,
2) веса снимаемого металла с одного тяжелого места в кг
и 3) радиуса от оси вала до места снятия металла в см.
В каждом из двух тяжелых мест произведения веса снимае-
мого металла на радиус равны. Стружку или опилки сня-
того металла необходимо взвешивать. После удаления ме-
талла нужно отбалансировать вал на станке еще раз, чтобы
убедиться, удалось ли удалить нужное количество металла
и в нужном ли месте. В противном случае необходимо отба-
лансировать деталь еще раз.
Из сказанного ясно, что при первом способе балансировки
исправление неуравновешенности производят в трех плоско-
стях. По второму же способу балансировки исправление про-
изводится в двух плоскостях. Работа начинается так же, как
и по первому способу: качающаяся станина устанавливается
на поперечные призмы, оба циферблата /3 и 14 (фиг. 7)
и статический компенсатор должны стоять на нуле. Затем
пускают мотор и находят при помощи реостата синхрон-
ную скорость. Маховичками 11 и /2 создают искусственную
неуравновешенность, которая уравновешивает деталь и оста-
навливает колебания стрелки индикаторных часов.
Тогда останавливают мотор, а шпиндель поворачивают
вручную до тех пор, пока надпись на колпачке 15 (фиг. 7)
„Удалить металл" не совпадет с нулем на крышке коробки.
Получающееся при этом расположение действующих сил
изображено на фиг. 32 и 34.
Отсчет на внутреннем подвижном циферблате 14 (фиг. 7)
делится на длину плеча неуравновешенной пары сил. Полу-
чг тся произведение двух величин: веса снимаемого металла
на расстояние от центра тяжести тяжелого места до оси
Ч ГТ______
балансируемого вала. Это произведение откладывается от
нуля вверх на левой шкале статического компенсатора
(фиг. 27) Так поступают в том случае, если в неуравно-
вешенных местах металл удаляется а не прибавляется.
Отсчет наносится поворачиванием кольца В (фиг. 27) по
отношению к кольцу С при помощи двух шпилек, вставляе-
мых в отверстия колец. Компенсатор устанавливается в такое
положение по отношению к шпинделю станка, чтобы чер-
точка, нанесенная на указателе D коробки головки, совпа-
дала с таким же делением правой шкалы компенсатора,
на которое установлена и левая шкала. Например, на фиг. 27
(см. отсчеты 6 и 6 на фиг. 27).
Этой установкой статического компенсатора достигается
искусственная нейтрализация одной составляющей пары сил
при динамической неуравновешенности. На фиг. 25 стати-
ческий компенсатор показан в уравновешенном состоянии:
крайние сверления обоих колец расположены на одном диа-
метре. Когда наружное кольцо поворачивается относительно
внутреннего, сверления обоих колец па одном конце будут
перекрывать друг друга, а на другом образуется участок
без сверлений. В первом случае получится облегченное
место, а во втором — утяжеленное. Таким образом компен-
сатор искусственным путем выводится из уравновешенного
расположения составляющих его масс. Эта неуравновешен-
ность отмечается на шкалах компенсатора.
При этой операции отсчет циферблата делится на длину
плеча неуравновешенной пары сил. Полученный результат,
представляющий собой произведение избыточного веса* на
радиус вала в тяжелом месте, дает возможность сделать
исправления детали в двух местах — на концах плеча пары
сил в плоскостях, перпендикулярных оси детали. В даль-
нейшем левая составляющая пары уравновешивается так,
как это делалось ранее, т. е. с помощью противовесов
в головке станка, а правая, которая расположена ближе
к головке станка, — при помощи статического компенсатора.
В компенсаторе создается неуравновешенность, вызываю-
щая центробежную силу, направленную противоположно
правой составляющей пары сил, т. е. тяжелое место детали
должно быть диаметрально противоположно тяжелому
месту компенсатора. При этом кольца компенсатора уста-
навливаются на тот же отсчет, который получился^от деле-
ния отсчета внутреннего подвижного циферблата 14 (фиг. 7)
на плечо неуравновешенной пары сил детали. Полученный
результат равен отсчету на шкале компенсатора, выражаю-
щему произведение неуравновешенного веса от смещения
одного кольца компенсатора относительно другого на
34
расстояние центра тяжести неуравновешенной массы ме-
талла до оси компенсатора.
Этой регулировкой компенсатора нейтрализовалось влия-
ние динамической неуравновешенности детали.
Теперь станок устанавливают для статической баланси-
ровки на призмы продольной оси станка, пускают мотор,
находят синхронную скорость, маховичками 11 и 12 (фиг. 7)
прекращают колебания стрелки, затем останавливают мотор
и поворачивают вручную шпиндель с таким расчетом, чтобы
надпись на колпачке 15 „Удалить металл11 совпадала с ну-
лем на коробке головки. При этом действующие силы рас-
полагают так, как изображено на фиг. 29. На детали отме-
чают тяжелое место статической неуравновешенности. Оно
расположено впереди над поперечными призмами в гори-
зонтальной плоскости, проходящей через ось шпинделя.
После этого деталь поворачивают на станке вручную до
тех пор, пока (фиг. 27) отмеченное при динамической балан-
сировке деление на правой шкале компенсатора не совпа-
дет с черточкой D на коробке головки. Действующие силы
расположены, как изображено на фиг. 33. На балансируе-
мом валу с передней стороны станка отмечают только
левое тяжелое место динамической неуравновешенности.
Оно расположено в точке пересечения левой, заранее
выбранной плоскости, перпендикулярной к оси детали, с го-
ризонтальной плоскостью, проходящей через ось шпинделя.
Величина динамической неуравновешенности определяется
отсчетом на компенсаторе. Этот отсчет представляет собой
произведение двух величин: веса снимаемого металла в кг
и радиуса — расстояния от оси балансируемого вала до
места исправления — в см. Следовательно, для того, чтобы
получить вес снимаемого металла, необходимо отсчет на
компенсаторе разделить на указанный радиус. Металл уда-
ляется в правом и левом тяжелом месте, и для проверки
вал балансируется еще раз.
Для ускорения вычислений веса снимаемого металла поль-
зуются специальными таблицами, по которым можно брать
сразу вес в зависимости от плеча пары сил и от расстоя-
ния тяжелого места от оси детали.
При третьем способе балансировки, применяемом для
любых деталей, исправления производятся в трех плоско-
стях, как и при первом способе.
Порядок работы по этому способу таков: шкалу компен-
сатора поворачивают на нулевое деление, а верхнюю виб-
рирующую станину устанавливают на призмы продольной
оси станка для статической балансировки, затем пускают
мотор, находят синхронную скорость, производят уравно-
»	35
вешивание при помощи маховичков 11 и 12 (фиг. 7) изапи
сывают отсчет с наружного неподвижного диска цифер-
блата.
После этого станок устанавливают на призмы попереч-
ной оси для динамической балансировки, находят синхрон-
ную скорость и прекращают колебания стрелки индикатор-
ных часов при помощи одного только правого маховичка 12,
не прибегая к левому маховичку 11, т. е. не выводя из одной
и той же плоскости неуравновешенную силу и противо-
весы.
Фиг. 35. Схема расположения действующих сил при
динамической балансировке.
Если колебания стрелки индикаторных часов полностью
прекращаются, это значит, что в детали осталась только
статическая неуравновешенность.
Когда верхняя станина вибрирует относительно продоль-
ной оси станка (фиг. 29), то действующие силы распола-
гаются так, что имеет место равенство:
хс = ут.
Когда верхняя станина вибрирует относительно попереч-
ной оси станка, действующие силы располагаются так, как
изображено на фиг. 35. Если неуравновешенная сила х
направлена вниз на расстоянии k от поперечных призм
станка, то справа действие р-:лы х уравновешивается парой
сил от противовесов. Маховичок 12 (фиг. 7) вращается до
тех пор, пока не будет достигнуто равенство:
xk =у и.
Для того чтобы получить расстояние тяжелого места на
детали от поперечных призм по направлению к хвосту
3G
станка (расстояние k из фиг. 35), делим второе равенство
на первое почленно. Тогда
k __ у п
с ут ’
откуда получим:
Величина уп представляет собой отсчет циферблата,
когда вибрация происходила относительно поперечной оси
станка, а величина ут — относительно продольной оси.
Следовательно, для получения расстояния k приходится
частное от деления одного отсчета на другой умножить на
расстояние по вертикали от острия продольных призм станка
до оси шпинделя.
Для этих вычислений пользуются таблицей, в которой
по горизонтали откладываем отсчет» j/zn, по вертикали —
отсчет уп, а на их пересечении получаем искомое расстоя-
ние k.
В данном случае необходимо исправить статическую не-
уравновешенность, чтобы добиться полного уравновешивания
детали.
Положение тяжелого места в продольном направлении
(подлине балансируемой детали) берется из таблицы. Коли-
чество неуравновешенного металла соответствует отсчету
на внешнем неподвижном диске циферблата 14 (фиг. 7)
при статической балансировке.
Если же при балансировке на поперечных призмах не пре-
кратится колебание стрелки индикаторных часов от пово-
рачивания только одного правого маховичка /2, это ука-
зывает на существование динамической неуравновешен-
ности.
Для определения динамической неуравновешенности
(фиг. 33) нужно балансировать так, как при втором способе,
т. е. нейтрализовать при помощи статического компенса-
тора действие неуравновешенности от вибрации станины
относительно поперечной оси станка.
БАЛАНСИРОВКА НА СТАНКЕ СИСТЕМЫ
ЛАВАЧЕК-ГЕЙМАН (фирма Шенк)
Устройство станка
В основу работы станка Шенк положен иной принцип,
нежели у станка Олсен. В связи с этим и конструкция
станка и способ балансировки на нем совершенно иные.
Станок Шенк, подобно станку Олсен, ставится на мас-
сивный фундамент. Две стойки на массивной чугунной плите
(фиг. 36) служат опорами балансируемой детали. Стойки
при помощи специального маховичка могут передвигаться
вдоль оси станка по рейке (фиг. 37). Это передвижение
вызывается тем, что на станке балансируются детали раз-
ной длины.
В середине каждой стойки прикреплено особое зажимное
приспособление для пружин, составляющее важнейшую
Фиг. 36. Общий вид танка Шенк.
часть станка, от которой зависит частота вибраций балан-
сируемой детали. Пружины представляют собой упругую
пластину, укрепляемую нижним концом в стойке. На верх-
нем копир пружины при помощи зажимающих клиньев
жестко укрепляется подшипник, на который опирается своим
концом балансируемая деталь.
Чем больше вес детали, тем большей жесткости ставится
пружина. Фирма Шенк изготовляет четыре номера пружин
для деталей разного веса.
№ пружины	123	4
Вес детали в кг	15—’30, 30 — 80, 80 — 200, 2Q0 — 500,
36
Каждый подшипник можно либо укрепить неподвижно
на стойке, либо заставить вибрировать на пружине. Для
этого каждая стойка снабжена арретиром из двух болтов.
Когда болты арретира прижаты к бокам подшипника, они
жестко закрепляют подшипник на стойке, и конец балан-
сируемой детали вращается в нем. Когда же болты арре-
тира отпущены, подшипник свободно вибрирует на пру-
жине. При пуске станка оба подшипника должны быть
закреплены во избежание слишком больших раскачиваний.
А во время уравновешивания необходимо работать при
одном закрепленном и другом
освобожденном подшипнике.
Станок приводится в дви-
жение мотором постоянного
тока, устанавливаемым на об-
щем фундаменте со станком.
Ось электромотора должна
находиться на одной линии с
осью балансируемой детали.
Между мотором и балансируе-
мой деталью расположена элек-
тромагнитная муфта (фиг. 36),
через которую происходит пе-
редача крутящего момента.
Для балансировки мелких
деталей на станках малого раз-
мера ставят карданные под-
шипники. Для балансировки
очень тяжелых деталей удоб-
нее всего скользящие подшип-
Фиг. 37. Стойка станка.
ники. А на станках среднего типа, служащих для баланси-
ровки преимущественно коленчатых валов, применяются
шариковые подшипники. Шарикоподшипник (фиг. 38) со-
стоит из внешнего кольца, укрепляемого на верхнем конце
пружины; из среднего внутреннего кольца, вкладыш кото-
рого садится на шейки коленчатого вала (или другой де-
тали) с зазором 0,02—0,05 мм. При станке должен быть ком-
плект подшипников для деталей разных диаметров (фиг. 39).
На фиг. 40 изображен подшипник в разобранном виде.
На фиг. 41 и фиг. 42 изображены регистрирующие при-
боры: один прибор служит для определения положения
тяжелого места при динамической неуравновешенности (он
изображен в центре фиг. 41 и 42), а.другой — для графи-
ческого определения величины неуравновешенности (изо-
бражен справа от предыдущего прибора).
Измеритель колебаний служит для непрерывного реги-
39
Фиг. 38. Подшипник в разобранном виде.
стрирования амплитуды колебаний подшипника на обоих
концах детали и определения величины уравновешивающих
Фиг. 39. Принадлежности станка.
масс. Как видно из фиг. 41, этот прибор состоит из пру-
жинного рычага с карандашом на конце. Карандаш чертит
диаграмму на бумаге из рулона, помещающегося за метал-
Фиг. 40. Подшипник в разобранном виде.
лический пластинкой, которая передвигается вместе с натя-
нутой на ней бумагой. У пружинного рычага с карандашом
верхнее плечо в 10 раз больше нижнего, отчего отклоне-
41
ния между крайними точками кривой диаграммы в 10 раз
больше отклонений подшипника. От карданного соедине-
ния на конце малого плеча тяга идет к подшипнику с дру-
гим карданным соединением. При работе нужно особо тща-
Фиг. 41. Регистрирующие приборы на станке среднего размера.
тельно и часто проверять острия этих карданных соедине-
ний, иначе замеры при появлении зазоров будут неправильны.
На каждой стойке устанавливают еще по индикатору
(фиг. 43) для определения той плоскости неуравновешен-
ности, к которой прилагаются уравновешивающие массы.
Этот прибор чертит диаграмму не на бумаге, а на цилин-
дрической части балансируемой детали. Для отсчета отметок
13
вал покрывается быстросохнущим тестообразным раствором
отмученного в бензине мела.
Фиг. 42. Регистрирующие приборы иа станке большого размера.
Индикатор укрепляется на специальной стойке (фиг. 41).
Чтобы индикатор мог чертить диаграмму, с него необхо-
Фиг. 43. Индикатор.
димо снять часы, применение которых объяснено ниже.
После того, как диаграмма начерчена и найдена плоскость
Фиг. 44. Диаграмма на балансируемой детали.
неуравновешенности, она переносится при помоши рейс-
муса на то место балансируемой детали, где должна поме-
щаться уравновешивающая масса. На фиг. 44 изображена
диаграмма, полученная при помощи индикатора.
43
Работа станка
Чтобы увеличить вибрацию балансируемой детали, все
наблюдения делаются при состоянии резонанса.
Установив деталь, закрепляют при помощи арретиров
оба подшипника, пускают мотор и регулируют скорость
его так, чтобы число оборотов было примерно на 100
больше числа оборотов, соответствующего состоянию ре-
зонанса.
Для определения величины и местоположения неурав-
новешенных масс выключают мотор, чтобы деталь посте-
пенно перестала вращаться.
Для того чтобы вибрации детали были более нагляд-
ными, следует ставить более жесткие пружины, вызы-
вающие резонанс при более высоком числе оборотов.
В самом деле, в формуле центробежной силы
F=mrf г
угловая скорость, а следовательно, и число оборотов вхо-
дит во второй степени. Следовательно, центробежная сила
возрастает пропорционально квадрату числа оборотов вра-
щающейся детали. При высоком числе оборотов состояние
резонанса выявляется более сильными колебаниями, кото-
рые легче заметить и измерить. Но это имеет и отрица-
тельные стороны: расходуется больше энергии для вра-
щения детали, тратится больше времени на ее тормо-
жение.
При очень большом числе оборотов трудно заметить
состояние резонанса, а при очень малом числе оборотов
можно получить совершенно ошибочные результаты. По-
этому на практике приходится выбирать среднее число
оборотов, при котором можно определить с достаточной
точностью размер и место приложения неуравновешенных
сил и при котором расходуется нормальное количество
энергии и быстро получаются отсчеты. Число оборотов
при состоянии резонанса выбирается в пределах 300—700
в мин. Для станков малых размеров оно выше, для стан-
ков больших размеров — ниже. Для маленьких быстроход-
ных станков число оборотов доводится до 1000—1500 в мин.
При балансировке коленчатых валов на станках среднего
размера число оборотов примерно 500 в мин.
Во время работы подшипники балансируемой детали
закрепляют в стойках при помощи арретиров с обеих
сторон, включают мотор и регулируют его скорость так,
чтобы число оборотов было на 50—100 более числа обо-
ротов, соответствующего состоянию резонанса.
И
Затем выключают привод (электрома1нитная муфта),
освобождают арретир одного подшипника. Вследствие тре-
ния число оборотов балансируемой детали начинает посте-
пенно понижаться. Когда число оборотов вращающейся
детали достигнет критической величины (состояние резо-
нанса), возникнут вынужденные колебания незакрепленного
подшипника и измеритель колебаний нанесет на бумаге
кривую с наибольшей амплитудой. Для записи величины
неуравновешенной силы достаточно даже нескольких секунд,
в течение которых деталь проходит через состояние резо-
нанса. При уравновешивании вал мотора должен несколько
раз вращаться в противоположные стороны. Число вра-
щений зависит от характера детали и распределения не-
уравновешенных масс. Поэтому у мотора имеется пере-
ключатель.
Способы уравновешивания
Уравновешивание детали на станке начинается с проб-
ной гонки для выяснения амплитуды колебаний при со-
стоянии резонанса и для проверки расположения самопи-
шущих приборов. По размерам амплитуды колебаний уста-
навливается длина шар-
ниров измерителя ко-
лебаний.
Некоторое время по-
сле пуска станка де-
таль вращается при
обоих закрепленных
подшипниках. Затем
ближний к мотору под-
45. Вибрация при одном закрепленном
подшипнике.
Деталь оказывается зажатой
шипник оставляется за- фиг
крепленным, а дальний
по окончании разгона
постепенно освобождается.
с одного конца, а неуравновешенные силы на этом конце
детали исключенными (фиг. 45). На процесс уравновеши-
вания влияют только силы освобожденного подшипника,
что легко установить при помощи измерителя колебаний,
если его поставить у зажатого подшипника. Карандаш из-
мерителя начертит на бумаге вертикальную прямую.
Станок пускают с таким расчетом, чтобы деталь
в начале вращения имела приблизительно на 100 оборотов
больше числа оборотов, соответствующего состоянию ре-
зонанса. Если же скорость при состсянии резонанса неиз-
вестна,устанавливают для детали приблизительно 800лб/мин.,
45-
ныключают электромагнитную муфту, а за ней мотор. Ин-
дикатор для определения положения неуравновешенного
места установлен около вибрирующего конца вала с сом-
кнутым пишущим механизмом. Когда прекращаются подер-
гивания вибрирующего конца вала (эти подергивания —
следствие освобождения арретиров) и когда измеритель ко-
лебаний показывает равномерную вибрацию подшипника,
штифт индикатора, отодвинутый при разгоне, слегка при-
жимается к открытой части вала, покрытой быстросохну-
щей смесью мела и бензина.
По мере падения числа оборотов детали и приближения
к состоянию резонанса, амплитуды колебаний освобожден-
ного подшипника увеличиваются и в момент резонанса из-
меритель колебаний показывает максимальные амплитуды,
которые постепенно затухают. Когда состояние резонанса
пройдено, закрепляют арретиры освобожденного подшип-
ника и деталь тормозится противотоками в электромаг-
нитной муфте.
После этой первой гонки производят вторую при том же
освобожденном и том же закрепленном подшипнике, но
при обратном направлении вращения детали. Вторая гонка
не отличается от первой.
При обеих гонках диаграмма (Л и В на фиг. 44) вычер-
чивается на конце вала. Кривая на диаграмме показывает
изменение амплитуды колебаний в зависимости от изме-
нения угла положения массы, а наименьшая амплитуда —
правильное положение уравновешивающей массы. На
фиг. 44 справа даны наложенные друг на друга две диа-
граммы, на которых легко провести линию О — О. Эту ли-
нию, показывающую положение радиальной плоскости рас-
положения неуравновешенной части детали, нужно пере-
нести на то место, с которого будет сниматься металл.
Теперь нужно определить величину неуравновешенной
массы. К сожалению, станки Шенк, самые точные по ко-
нечным результатам уравновешивания, не могут дать
быстро размер и местоположение неуравновешенных масс,
подобно станкам Олсен, Гишольт и др. В станках Шенк
величину неуравновешенности приходится определять
опытным путем — путем подбора и постепенного измене-
ния величины массы, прибегая к повторным гонкам станка.
Оценивая на-глаз величину амплитуд измерителя колеба-
ний и пользуясь опытом работы на станке, намечают произ-
вольно уравновешивающую массу. Для пробных гонок
удобнее пользоваться пластелином. Куски пластелина по
20—50 г, в зависимости от размеров детали, прикрепляют
в тех местах ее, куда нанесена линия О—О (фиг. 44) с диа-
4U
jpaMMbi, полученной на валу. Эти места выбираются зара-
нее с таким расчетом, чтобы при снятии металла деталь
не была повреждена,
При балансировке якорей электромоторов протачивают
в плоскостях исправления по наружной поверхности якоря
круговую канавку в виде ласточкина хвоста. В эту канавку
входит сухарь трапецеидального сечения, который прижи-
мается болтом и может быть установлен в любом месте
канавки. Для коленчатых валов такой способ исправления
неприменим. Коленчатые валы автомобильного двигателя
при уравновешивании высверливаются, а коленчатые валы
авиамотора опиливаются слесарным путем.
Чтобы определить, на какую величину уменьшились ко-
лебания подшипника от приклейки пластелина, произво-
дят новую гонку с тем же закрепленным подшипником. Ре-
зультат гонки показывает, надо ли увеличить или умень-
шить вес прилепленного пластелина. Гонки с прибавле-
нием или убавлением пластелина повторяются до тех пор,
пока не прекратятся вибрации детали. Опытный работник
может достичь этого за 4—6 гонок. Вращение детали про-
изводится все время в одну сторону, а вращение в обе
стороны (по часовой стрелке и против нее) лишь при
определении неуравновешенного места, т. е. два раза в те-
чение процесса балансировки.
Для уравновешивания другого конца детали освобо-
ждается подшипник, зажатый при первом уравновешивании,
и зажимается арретирами подшипник, до этого свободный.
В остальном балансировка проводится так же, как и пре-
дыдущее уравновешивание.
При последующих гонках уже не определяют тяжелое
место детали, а только уменьшают амплитуду колебаний.
В заключение производится контрольная гонка, при ко-
торой оба подшипника свободны. При этом на диаграмме
колебаний должна быть вертикальная прямая линия, т. е.
не должно быть никаких колебаний ни в одном подшип-
нике.
При балансировке очень длинных деталей необходимо
установить между двумя концевыми стойками третью про-
межуточную опору, которая не имеет арретиров и в кото-
рой балансируемый вал вращается свободно в подшипнике,
укрепленном на такой же пружине, как и каждый из кон-
цевых подшипников. Вибрации в средине вала измеряются
при помощи специального индикатора, изображенного на
фиг. 43.
Кроме описанного способа уравновешивания, существуют
упрощенные способы, при которых пользуются составлен-
47
ними вспомогательными таблицами и графиками. Для при-
мера можно привести работу станка Шенк на Ленинградском
металлургическом заводе им. Сталина. Там балансируются
роторы турбин весом от 6 до 10 т. Сначала [производят
статическую балансировку отдельно на призмах с шири-
ной верхних граней в 40 мм, а динамическую баланси-
ровку— описанным выше способом на станке в подшипни-
ках, залитых баббитом. При статической и динамической
балансировке снимают с детали до 400 г и более в зави-
симости от точности предыдущей обработки ротора.
БАЛАНСИРОВОЧНЫЙ СТАНОК ГИШОЛЬТ
Станки Олсен применяются главным образом в авиаци-
онной промышленности, а станки Шенк — в производстве
турбин и электромоторов. В автотракторной же промыш-
ленности (балансировка коленчатых валов) более распро-
странены станки Гишольт.
Станок Гишольт построен на том же принципе, что и
станок Олсен: на нем величина неуравновешенных масс
определяется также помощью компенсирующих масс. Но
по конструкции станок Гишольт значительно отличается
от станка Олсен.
Как и на станке Шенк, на станке Гишольт число оборо-
тов детали вначале несколько больше числа оборотов, со-
ответствующего состоянию резонанса. Когда число оборо-
тов начинает уменьшаться, деталь приходит в состояние
резонанса, при котором число ее оборотов равно числу
колебаний рамы станка. В этот момент на станке наблю-
дается максимальная вибрация.
Станок Гишольт (фиг. 46) состоит из рамы В с опор-
ными подшипниками для балансируемого вала, расстояние
между которыми зависит от длины вала. На передней
бабке Е помещается шпиндель с маховиком К. По диа-
метру маховика К прорезан паз, по которому ходит
сухарь W. Чем дальше устанавливается сухарь W от
центра маховика, тем больше величина неуравновешенных
масс.
Эта неуравновешенность служит для искусственного
уравновешивания детали и определения величины и место-
положения неуравновешенных масс. Угловое положение
маховика К с сухарем W относительно детали устанавли-
вают при помощи нониуса.
При балансировке верхняя рама В вибрирует на приз-
мах Р. Тяга L на правом конце рамы В соединена с пло-
ской пружиной 5, укрепляемой при помощи болтов на
48
стойке нижней неподвижной станины. Амплитуда колеба-
ний рамы на схеме станка (фиг. 46) отмечена справа по
указателю С. Для более точных отсчетов станок имеет бо-
лее сложную конструкцию. На общем виде станка (фиг. 47)
буквой А обозначен амплиметр, автоматически записы-
вающий амплитуды. Одна стрелка амплиметра вибрирует
вместе со станком, другая отмечает лишь максимальные
амплитуды рамы при балансировке. Рядом с амплиметром
Л
Фиг. 47. Общий вид станка Гишольт.
укреплена бронзовая счетная линейка с двумя шкалами:
одна для умножения тарировочного постоянного станка на
амплитуды рамы с целью определения величины неуравно-
вешенных масс в унции-дюймах, или в г1см, и другая для
4 Дьяченко 2334	49
определения углового положения неуравновешенности по
показаниям станка. Пружина 5 может изменяться по длине
при уравновешивании деталей разного веса.
На станке Гишольт производят двукратное уравновеши-
вание детали, причем во второй раз она поворачивается
на 180°.
СТАНОК КРУПП-ЛОЗЕНГАУЗЕН
Станки Крупп-Лозенгаузен (фиг. 48) служат для баланси-
ровки коленчатых валов. На них величина неуравновешен-
ных масс определяется с помощью компенсирующих масс
Фиг. 48. Общий вид станка Крупп-Лозенгаузен.
на двух отдельных станках. Одий из них выявляет стати-
ческую составляющую неуравновешенности, а другой — ди-
намическую. На фиг. 48 дан общий вид обоих станков, а
на фиг. 49 и 50 они показаны схематически.
Как видно из фиг. 49 и 50, способ установки коленча-
того вала на обоих станках один и тот же. Коленчатый вал
опирается на три роликовых подшипника. Вал приводится
во вращение от электромотора через гибкую муфту, по-
глощающую погрешности от несовпадения оси вала с осью
мотора. Электромотор и подшипники вала устанавливаются
на станине, вибрирующей во время балансировки вместе
со всеми деталями.
На фиг. 49 показан станок Крупп-Лозенгаузен для ста-
тической балансировки коленчатых валов. Его верхняя по-
движная станина может вибрировать около оси S перпенди-
кулярно оси балансируемого вала (ось балансируемого вала
50
параллельна оси вала 5'). Вибрация рамы поглощается с обеих
сторон пружинами, натяжение которых можно регулиро-
вать при помощи маховичка К. Такая конструкция нейтра-
лизует влияние неуравновешенной пары сил от вращения
Фиг. 49. Станок Крупп-Лозенгаузен для статической балансировки.
вала. При балансировке мы будем иметь дело только со
статической неуравновешенностью.
Когда число оборотов коленчатого вала совпадает с чис-
лом вибраций рамы станка, то вибрации рамы макси-
Фиг. 50, Станок Крупп-Лозенгаузен для динамической балансировки.
мальны, т. е. наступает состояние резонанса. Вибрации рамы
отмечаются на специальном приборе G, который можно за-
менить индикатором. Балансировка производится при 400—
500 оборотов балансируемого вала в мин. Маховичком К
регулируют натяжение пружин с таким расчетом, чтобы
число оборотов вала при состоянии резонанса оставалось
в пределах возможного для электромотора числа оборотов.
Место и величина неуравновешенности определяются на
Фиг. 51. Станок Крупп-Лозенгаузен для комбинированной
балансировки.
станке Крупп-Лозенгаузен по особым шкалам подобно тому,
как это делается и на станке Олсен.	*.
. Станок Крупп-Лозенгаузен для динамической балансировки
отличается от станка для статической балансировки тем, что
подвижная рама вибрирует
около валика 5 (фиг. 50), ось
которого расположена не па-
раллельно, а перпендикуляр-
но оси балансируемого вала.
На этом станке любая не-
уравновешенность — стати-
ческая или динамическая —
может вызвать вибрацию
рамы. Приступая к дина-
мической балансировке, не-
обходимо предварительно
хорошо отбалансировать
вал статически, так как на
этом станке статическая
неуравновешенность может
повлиять на отыскание не-
уравновешенной пары. В
же, как и станок для опре-
Фиг. 52. Схема комбинированного
станка Крупп-Лозенгаузен.
остальном станок работает так
деления статической неуравновешенности.
52
Станки Крупп-Лозенгаузен по принципу работы похожи
на станок Олсен, но имеют другое конструктивное офор-
мление.
На фиг. 51 показан общий вид станка Крупп-Лозенгаузен
для комбинированной балансировки, т. е. одновременно
для статической и динамической балансировки. На фиг. 52
схематически изображены отдельные части такого станка.
Подвижная рама станка вибрирует около оси S (фиг. 52).
Уравновешивание производится в одной, заранее вы-
бранной плоскости. Затем деталь поворачивается на 180°
и ее окончательно уравновешивают. Таким образом, испра-
вление балансируемого вала производится в двух плоско-
стях.
СТАНОК ГОФМАН-КУНЦЕ
Станок Гофман-Кунце — для динамической балансировки и
по конструкции и по принципу действия очень похож на
станок Шенк, т. е. в нем расположение и величина неурав-
Фиг. 53. Станок Гсфман-Кунце.
повешенных масс также’определяются записями колебаний.
Общий вид этого станка показан на фиг. 53. По нижней
массивной плите передвигаются две массивные стойки U
(для балансировки деталей разной длины). Деталь уклады-
вается на два подшипника (по одному в каждой стойке),
как и у стайка Шенк. Каждый подшипник может вибриро-
53
вать на вертикальной пружине F. Вращается деталь о г
электромотора, установленного в одну линию с ней. Когда
число оборотов детали примерно на 100 оборотов выше
числа оборотов, соответствующего состоянию резонанса,
выключается электромагнитная муфта и вращение баланси-
руемого вала само собой замедляется. При прохождении
детали через состояние резонанса записывают диа-
Шенк. У станка Гоф-
ман-Кунце нет таких
арретиров, как у стан-
ка Шенк. Вертикаль-
ные пружины у каж-
дого из двух концевых
граммы так же, как и для станка
Фиг. 54. Определение плоскости неуравно-
вешенности на станке Гофман-Кунце.
подшипников имеют
различную упругость.
Натяжение этих пру-
жин можно регулиро-
вать при помощи спе-
циальных маховичков
с таким расчетом, что-
бы частота колебаний
одного подшипника
была иная, чем другого.
Например, один под-
шипник с пружинами
меньшей жесткости
делает 800 колебаний
в минуту, в то время
как другой подшипник
с более жесткими пру-
жинами—1000 коле-
баний в минуту. Поэто-
му во время баланси-
ровки, когда один подшипник проходит состояние резонанса,
у другого вибрации настолько ничтожны, что ими можно
пренебречь. По мере замедления вращения балансируемой
детали приходит другой подшипник в состояние резонанса
и в это время снимают диаграмму.
В остальном работа этого станка аналогична работе станка
Шенк. На фиг. 54 показано, как определяют плоскость
неуравновешенных масс на станке Гофман-Кунце.
СТАНОК ЭВЕРИ
Работа станка Эвери основана на принципе определения
величины и местоположения неуравновешенных масс с по-
п-1
мощью компенсирующих масс. Станок исправляет любую
неуравновешенность (статическую и динамическую) в опре-
деленной, заранее выбранной плоскости.
Рама Т подвешена к концевым кронштейнам — мостикам Е
неподвижной станины при помощи траверсы F (фиг. 55)
на четырех стальных лентах по углам рамы. На этих сталь-
ных лентах рама Т может свободно вибрировать относи-
тельно станины В.
Балансируемый вал укладывается в подшипниках перед-
ней и задней бабок рамы (фиг. 56). Группа А дает общий
вид передней и задней бабок, группа В передней бабки —
вид сверху, группа С — разрез по задней бабке, группа D
— разрез шпинделя
станка в месте изме-
нения угла противо-
веса, создающего ис-
кусственную уравно-
вешенность вала во
время балансировки.
Группа Е изобра-
жает самый проти-
вовес и способ изме-
нения его плеча.
Для точной уста-
новки вала по оси
рамы имеются две
опоры D (фиг. 55),
которые перемеща-
Фиг. 55. Станок Эвери.
ются поперек рамы.
В каждой опоре установлены 'шарикоподшипники, кото-
рыми можно регулировать положение вала на станке. Ви-
брации вала записываются индикаторами U. Электромотор,
установленный под станком, передает вращение валу через
гибкую передачу N (фиг. 55), расположенную у конца пра-
вой бабки станка.
Когда число оборотов вала достигает числа оборотов,
соответствующего состоянию резонанса, приступают к урав-
новешиванию его при помощи противовеса (группа Е,
фиг. 56). Противовес состоит из двух пластин, сидящих на
лысках шпинделя. На этих лысках имеются косые пазы, по
которым ходят штифты пластин противовеса. Перемещением
пластин противовеса вдоль оси шпинделя по этим пазам
можно изменять величину плеча противовеса, создавая нуж-
ную неуравновешенность, которая нейтрализует неуравно-
вешенность балансируемого вала.
Для изменения угла наклона плеча противовеса служит
55
рычаг L (группы В и D на фиг. 56). Шпиндель (группа В) имеет
на поверхности винтовой паз, по которому при помощи ры-
чага L передвигают противовес, поворачивая его на такой
угол, чтобы под действием рычага I. с изменением плеча
противовеса прекратились колебания стрелки индикатора
(фиг. 55), а следовательно и вибрация рамы.
Таким способом уравновешивают на этом станке балан-
сируемый вал. Отсчеты при этом уравновешивании дают
возможность определить на валу местоположение и размер
неуравновешенных масс. После снятия металла с тяжелого
места вал для проверки балансируется еще раз.
СПОСОБЫ ИСПРАВЛЕНИЯ УРАВНОВЕШИВАЕМОГО
ВАЛА
При уравновешивании детали на балансировочном стайке
точно определяют вес и местоположение тяжелого места
56
детали. С этого места снимают металл до тех пор, пока деталь
не уравновешивается. При определенных условиях выгоднее
прибавлять металл в диаметрально-противоположных местах.
Снятие и прибавление металла производится разными
способами.
Коленчатые валы автомобильных моторов обыкновенно
высверливаются. Чаще всего сверлят при помощи сверла
диаметром 5/8 '. Для вычисления требуемой глубины свер-
ления в зависимости от веса снимаемого металла поль-
зуются соответствующими таблицами.
Описанный способ сверления, как слишком грубый, не
пригоден для коленчатых валов авиамотора. В авиацион-
ной промышленности вместо сверления применяется опили-
вание тяжелого места слесарным путем. При наличии у вала
противовесов комбинируют сверление и опиливание. Стружку
при опиливании взвешивают.
Сверление заменяют фрезеровкой, строжкой, шлифовкой
балансируемой детали на соответствующих станках. При-
меняют также обработку детали переносными шлифоваль-
ными кругами. При этих способах, особенно при шлифовке,
необходимо хорошо охлаждать деталь, чтобы избежать
искривления ее от действия высоких температур.
В электромашиностроении и турбиностроении вытачивают
по окружности ротора кольцевую канавку в виде ласточ-
кина хвоста, в которой закрепляют болтами уравновеши-
вающую массу. Эти массы легко устанавливаются под нуж-
ным углом. Иногда вместо кольцевой канавки просверли-
вают и нарезают по окружности ротора ряд отверстий,
в которые ввертывают уравновешивающие массы. Но этот
способ уравновешивания менее чувствителен и гибок.
При уравновешивании деталей путем прибавки металла
применяют пайку, сварку, ввинчивание, приклепывание
и т. п. В случае балансировки деталей малого веса удоб-
нее всего пользоваться для прибавки веса пластелином.
При балансировке турбинных роторов ведом от 6 до 10 т
лишний металл снимают на токарном станке при малом
числе оборотов. Резец снимает металл только на той сто-
роне ротора, где находится тяжелое место.
ОСОБЕННОСТИ БАЛАНСИРОВКИ АВИАЦИОННЫХ
ДЕТАЛЕЙ
В этой книге конструкция и работа балансировочных
станков даны главным образом применительно к коленча-
тым валам Поэтому здесь можно ограничиться лишь не-
сколькими замечаниями о балансировке этих валов.
*7
При балансировке коленчатый вал, покоящийся на двух
концевых подшипниках, не должен прогибаться. В моторе
коленчатый вал опирается на большее количество подшип-
ников. Часто вал, установленный на двух подшипниках,
прогибается даже при небольшом числе оборотов, а иногда
и в неподвижном состоянии. Поэтому при балансировке
приходится опирать его в трех или четырех точках.
Станок- Олсен большей частью имеет четыре опоры.
На станке Шенк для балансировки коленчатого вала при-
меняется дополнительная третья опора без арретиров.
При балансировке на двух опорах при больших скоро-
стях коленчатые валы иногда становятся динамически не-
Фиг. 57. Станок для точной статической балансировки крыльчаток
нагнетателя по методу взвешивания.
устойчивыми, у них возникают большие напряжения и упру-
гий прогиб, вызванный исключительно конструкцией вала,
но не его неуравновешенностью. В таких случаях раньше
всего необходимо устранить упругий прогиб, а затем уже
уравновешивать вал. Попутно следует определить число
оборотов, при котором получается наибольший прогиб.
Индикатором (фиг. 43) снимается диаграмма, показываю-
щая размер-и места максимального прогиба. В этих местах
добавляется или удаляется металл. После этого произво-
дится нормальное уравновешивание.
Крыльчатки нагнетателя авиационного мотора работают
на очень больших скоростях — до 28000 об/мин. Вообще
58
дискообразные детали (маховики, шайбы, шкивы и т. д.),
имеющие небольшое плечо пары сил при возможной дина-
мической неуравновешенности, балансируются, как правило,
Фиг. 58. Станок для статической и динамической балансировки
крыльчатки нагнетателя.
только статически, но крыльчатки нагнетателя составляют
исключение. При громадном
с ничтожным размером
плеча, как у крыльчаток
нагнетателя, может со-
здать большие вредные
усилия. Поэтому крыль-
чатки нагнетателя долж-
ны балансироваться как
статически, так и дина-
мически.
На фиг. 57—61 даны
конструкции станков для
статической и динамиче-
ской балансировки крыль-
чаток
числе оборотов пара сил даже
Фиг. 59. Станок Шенк для балансировки
крыльчаток.
Для статического урав-
новешивания крыльчаток
применяется станок, изо-
браженный на фиг. 57.
Коромысло 1 опирается на две
призмы 2. На оправку 3 надевается балансируемая крыль-
чатка 4- На правом плече коромысла установлен моторчик 5,
приводящий во вращение ось крыльчатки 6. Масса 7 на
69
Фиг. 60. Станок типа Шенк для балансировки крыльчаток.
Фиг. 61. Привод станка для динамической балансировки крыльчаток.
Фиг. 62. Статическая
балансировка пропел-
леров в вертикальном
положении.
левом плече коромысла уравновешивает всю систему в спо
койном состоянии. Fla стойке 8, жестко скрепленной со ста-
ниной 9, имеются индикаторные часы 10, на циферблате
которых стойка коромысла 77 дает увеличенные (благодаря
удлиненным плечам) амплитуды колебаний при уравнове-
шивании.
Угол, под которым расположено тяже-
лое место крыльчатки, определяется сле-
дующим образом.
Когда стрелка индикаторных часов
займет при вращении крыльчатки край-
нее левое положение (при снятии ме-
талла с тяжелого места) или крайнее
правое положение (при добавлении ме-
талла), выключают мотор. Крыльчатка
останавливается и указатель 72 устана-
вливается параллельно стрелке часов в
ее крайнем правом или левом положе-
нии. Размер неуравновешенности опреде-
ляется в несколько приемов путем
постепенного приближения, пользуясь
равенством двух произведений — с одной
стороны, произведения неуравновешен-
ной массы на ее плечо (расстояние до
оси вращения) и, с другой стороны,
произведения веса удаляемого или при-
бавляемого металла на его плечо, вы-
бираемое по усмотрению.
На фиг. 58 показан станок, сконстру-
ированный в СССР, который устраняет
как статическую, так и динамическую
неуравновешенность. Он работает по
принципу действия станков Гишольт.
На одном валу с крыльчаткой 7 вра-
щается диск 2, имеющий паз, по
которому передвигается тарированная
масса 3. По шкале паза определяется
вес тяжелого места, а по шкале кольца
4—угловое положение неуравновешен-
ных масс.
Верхняя подвижная станина 5 вместе с крыльчаткой 7
при помощи пружины 6 может вибрировать относительно
нижней неподвижной станины 7 па призмах 8.
Динамическая 'неуравновешенность определяется по ука-
зателю 9 и тарированной шкале 10, как на станке Ги-
шольт
62
Наиболее точно динамическая неуравновешенность крыЛь»
чатки определяется на станке Шенк малого размера (фиг 59)
На фиг. 60 дан общий вид станка для балансировки крыль-
чаток, сконструированный по типу станка Шенк, а на
фиг. 61—привод к нему.
Конструкция этого станка отличается от станка Шенк
(фиг. 58) только размерами и некоторыми второстепенными
деталями. На фиг. 60 видно устройство самопишущего при-
бора для диаграмм.
У привода (фиг. 61) вращение передается от электромо-
тора шкиву 1, затем через ременную передачу на ось 2 вибри-
рующей рамы. Кольцо 3 на оси 2 расположено над осью
балансировочного станка. Вибрирующая рама привода при-
жимается вручную (работающий на станке держит скобу 4)
кол1 цом 3 к шкиву на оси станка, на которой располо-
Фиг. 63. Статическая балансировка пропеллеров в гори-
зонтальном положении.
жена и балансируемая крыльчатка. Когда число оборотов
оси станка на 50—100 об/мин выше соответствующей резо-
нансу скорости оси станка с крыльчаткой, рама с кольцом
поднимается и число оборотов постепенно падает до пол-
ной остановки. При прохождении через положение резонанса
снимаются диаграммы, как было описано выше. При балан-
сировке крыльчаток резонанс получается при 1000 об/мин
или несколько выше. Для полного уравновешивания прихо-
дится произвести 4—6 гонок в зависимости от навыка рабо-
тающего.
Балансировка пропеллера имеет очень большое значение,
так как малейшая неуравновешенность при большом числе
оборотов пропеллера и большой длине его лопастей может
вызвать вредную вибрацию.
63
Статическая балансировка пропеллеров производится на
призмах таким же способом, как и балансировка любых
других деталей. На фиг. 62 и 63 показана балансировка
пропеллера, при которой его лопасти расположены верти-
кально и горизонтально. При медленном поворачивании
около оси пропеллер, сидящий на оправке, которая нахо-
дится на призмах, останавливается при наличии статической
неуравновешенности тяжелым местом книзу.
Исправление неуравновешенных лопастей можно произ-
водить либо прибавлением металла в отверстие на конце
лопасти, оказавшейся легкой, либо путем регулировки за-
жимных колец втулки пропеллера. Если вес лопастей изме-
нился от износа по-разному или если пришлось заменить
лишь одну изношенную лопасть, то для уравновешивания
пропеллера необходимо легкую лопасть покрыть лаком или
эмалью с таким расчетом, чтобы пропеллер стал уравнове-
шенным в горизонтальном положении.
Динамическая балансировка пропеллеров производится
приближенным способом. Пропеллер насаживают на оправку
и раскачивают на угол в 180°. Обе лопасти должны пройти
точно через одну и ту же точку.
Кроме неуравновешенности от неправильного распреде-
ления центробежных сил, пропеллер может иметь еще аэро
динамическую неуравновешенность от неодинакового угла
поворота лопастей. Лопасть, повернутая на больший угол,
испытывает ббльшее давление воздуха. Аэродинамическая
неуравновешенность пропеллера может быть устранена
только точной сборкой пропеллера. Лопасти должны быть
установлены с точностью от 0,2 до Г.
УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ
В. Ф. Балансировка коленчатых валов автомобильных двигателей, «Мо-
тор* № 10—11, 1925.
Дрозд ко в И. П., Балансировочный станок Гишольт и работа на нем,
„Госмаштехизд*., 1932.
Тимошенко С. П., Теория колебаний в инженерном деле, 1934.
Фрейдберг В., Балансировка коленчатых валов современных авто-
мобильных двигателей, .Мотор" № 13—14, 1925.
Динамическая балансировка, .Вестник металлопромышленности", № 3
1933.
Станки для уравновешивания фирмы Лозенгаузен, .Авиапромышлен
ность", вып. 1, 1930.
Norman Fletcher С., The balancing of machinery. (Mechanical World
and Engineering Record", №№ 2297, 2303, 2305, 2307, 2310, 1931; №№ 2277,
2279,2281 1930.
Olsen T., Balancing equipment, Catalogue.
Bedienungsvorschrlft einer Lawazeck Auswucht-Maschine, Catalogue.
Balancing machines for rotating parts, .Engineering*, vol. 127, N. 3286, 1929
Blaess V., Ueber den Massenausgleich raschumlaufender KOrper, „Zeit-
schrift ftir Angewandte Mathematik und Mechanik*. Bd. 6, N. 6, 1926.
Dynamic balancing machine, .Engineering", vol. 131, N. 3407, 1931.
Dynamic balancing machine, .Engineering", vol. 124, N. 3207,1927.
The Hofmann-Kunze dynamic balancing machine, .Automobile Engineer,*
vol. XXI, N. 288, 1931.
Krupp-Losenhausen static and dynamic balancing machines, „American Ma-
chinist", vol. 71, N. 13, 26/IX, 1929.
Kuchenmeister W. and Vickery, Balancing recent developments
in static and dynamic balancing equipment, .Automob. Engineering", vol. 23,
March, 1933.
Nab erg, Schnellauswuchtmaschinen, „Werkstattstechnik" Bd. 26, N. 8>
1932.
New Olsen balancer operates on electric contact principle, .Automot,
industries", vol. 57, N. 25, 1927.
Olsen-Lundgren style ,S* electrical spark dynamic balancing machine,
„Iron Age", vol. 128, 5/XI, N. 19,1931. .Machinery", N. Y. vol. 38, XI, N. 3,
1931.
S e u g e r W. S., Obviating mechanical trouble by balancing of parts,
«Machine Design", № 1, 1931.
5 Дьяченко 2?34	'
Sederberg R., Balancing of rotating bodies, „Technical Engineering
News", vol. 8, N. 5, 1927.
Ernest L. Thearle, A new type of dynamic-balancing machine, Trans-
actions of the ASME (Applied Mechanics), vol. 54, N. IJ, June, p. 131,1932.
Spaeth W., Auswuchttechnik und Schwingungsbekampfung im Motoren-
bau, A. I Z., Bd. 33, N. 28, 10-X, 1930.
Lehr E., Der heutige Stand der Auswuchttechnik, „Maschinenbau",
Bd. 9., 1930.
Balancing rotating parts „Automob. Engineer", vol. 16, N. 223, 1926.
Drill chart for use with balancing machines, Reference book sheet, „Ame-
rican Machinist*, vol. 74, N. 17, 16—IV, 1931.
New crankshaft balancing apparatus developed by General Motors, „Auto-
mot. Industries", v. 56, N. 17, 1927.
Shanks E., Balancing on a production basis, „Machinist", London, vol.
78, N. 15, 12-V. 1934.
Wilson W., The balancing of oil engines, London, Publ. by Griffin & Co.,
1929.
Tusler F. A., Dynamic balance of machinery, „American Society Navy
Engineering", vol. 42, N. 3, 1930.
D e 1 a u g h e C., Les machines a equilibrer dynamiquenient les pieces
tournantes, „Gdnie Civil", v. 95, N. 4,1929; „G6nie Civil”, v. 97, N 8, N. 9,
1930.
Antoni A., L’equilibrage des pieces tournantes et les machines a equi-
librer, „Genie Civil", v. CV, N. 7, 18—VIII, et N. 8, 25—VIII, 1934.
Grosse Auswuchtmaschinen, „Maschinenbau", Bd. 13, H. 27. 1923/24.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Необходимость балансировки деталей машин . . .................. 5
Виды неуравновешенности . ..................................... 6
Балансировка коленчатых валов на станке Олсеи................. 12
Устройство станка.................................  •	12
Работа станка типа Олсен...............................  27
Способы балансировки.................................... 30
Балансировка на станке системы Лавачек-Гейман (фирма Шенк) . .	37
Устройство станка....................................    37
Работа станка .	......................... ...	44
Способы уравновешивания................................. 45
Балансировочный станок Гишольт .	. .	........... 48
С ганок Крупп-Лозеигаузен . .................................. 50
Станок Гофман-Кунце ...	...............•................... 53
Станок Эвери.................................................  54
Способы исправления уравновешиваемого вала...............'.	56
Особенности балансировки авиационных деталей .	. .	.	57
Указатель литературы......................................... 65
Редактор И. С. Мицкун.
Техн, редактор А. Н. С авар и.
Сдано в набор 17/11 1938 г.
Подл, в печ. 4/1V 1938 г. Автор,
дог. № 266. Инд. 50-5-3. Тираж
2000. Кол. печ. лист. 4*/4- Уч,-
авт. л. 3,9. Формат бумаги
82 X НО’/зг- Уполном. Главлита
№ Б-33579. Заказ 2334.
3-я тип. ОНТИ. Ленинград,
ул. Моисеенко, 10.