Часто возникает необходимость динамической балансировки маховика в самой машине при угловой скорости, соответствующей рабочему режиму. Это происходит в основном в результате нарушения уравновешенности при температурных деформациях, смещении от-дельных элементов механизма в реальных условиях, а также вследствии неравномерного износа или проведения текущего ремонта.

Динамическая балансировка в машинах существенно отличается от этой же операции на специальных устройствах. При балансировке в реальной машине с опорами неопределенной жесткости плоскость и ось колебания маховика также неопределенны. Методы динамической балансировки в машине основаны на подборе уравновешивающих грузов в каждой плоскости раздельно — так, как это делается на балансировочных машинах. Однако часто взаимное влияние опор таково, что эти методы не дают желаемых результатов сразу и требуют ряда повторных испытаний.

Методы балансировки зависят от применяемой аппаратуры, из которой наиболее совершенными являются балансировочные аппараты, позволяющие определять амплитуды и фазы колебаний для обеих опор. Наиболее употребительным балансировочным прибором является резонансно-стробоскопический прибор Н. В. Колесника (виброскоп).

Схема прибора дана на рис. 105, а. Чувствительная часть его представляет собой плоскую пружину 5, нижним концом закрепленную в корпусе прибора и несущую на верхнем конце небольшой грузик в виде пластинчатого указателя, окрашенного белой краской. Вращением маховичка 4 гайка 7 перемещается, изменяя собственную частоту пружины 5 с грузиком и настраивая ее на резонанс. Колебания передаются пружине через заделку. Амплитуда резонансных колебаний пружины определяется по веерообразной тени на шкале 3. В пределах линейных колебаний можно считать, что амплитуда, измеренная виброскопом, пропорциональна амплитуде колебания опор. Частота настройки устанавливается по вертикальной шкале 6. Подвижной контакт 2 служит для определения фазы колебаний. Угол контакта устанавливается поворотом маховичка 1.

Измерение фазы колебаний пояснено на схеме рис. 105, б. Резонансные колебания пружины 1 ограничиваются установкой контакта 2. Соприкосновение контакта с пружиной вызывает вспышку безынерционной газосветной лампы. Так как колебания происходят синхронно с вращением вала уравновешиваемой детали, то частота вспышек равна числу оборотов вала в секунду.

 

Рис. 105. Виброскоп Н. В. Колесника:

а—схема прибора (1 и 4—маховички; 2—контакт; 3—шкала; 5—пружина; 6—вертикальная шкала; 7—гайка); б—схема, поясняющая измерение фазы колебаний (1—пружина; 2—контакт; 3—риска; 4—стробоско-пическая лампа; 5—черта ориентира)

Если на торце вала нанести ориентир, например, радиальную риску 3, то, освещая торец вспыхивающей лампой 4, можно зафиксировать стробоскопическое изображение ориентира чертой 5, определяющей собой положения фазы. При изменении фазы меняется и положение ориентира на некоторый угол а, характеризующий происшедший сдвиг фазы колебаний.

Для подбора пробного груза при балансировке в машине автор прибора Н. В. Колесник рекомендует подбирать его массу так, чтобы центробежная сила груза не превышала 10—20% статической нагрузки на подшипник. В случае колебаний опор на режиме, близком к резонансному, масса груза может быть уменьшена.

Быстро вращающиеся маховики подвержены действию гироскопического эффекта. Этот эффект может играть как положи-тельную роль, способствуя стабилизации положения машины, так и вредную, вызывая дополнительные нагрузки на несущие подшипники и конструкцию в целом. В связи с этим при конструировании маховичных двигателей для движущихся агрегатов на гироскопические воздействия должно быть обращено самое серьезное внимание. Итак что такое «гироскопический эффект»?