Статическая балансировка стальных междупильных прокладок

DOI:

Неуравновешенность или дисбаланс вращающихся деталей является одним из факторов, влияющим на надежность машин при эксплуатации. Неуравновешенность деталей вызывает переменные нагрузки на подшипниковые опоры, повышенный износ касающихся поверхностей с сопровождением вибраций вращающихся узлов машин [1].

Известно, что основными недостатками пильных цилиндров хлопкоочистительных машин является использование дефицитного цветного металла – алюминия, деформация алюминиевых прокладок, излишний вес и дороговизна [2-4]. Существующие конструкции междупильной прокладки не обеспечивают технологические требования к пильным цилиндрам, то есть, к точной координации пил в межколосниковых зазорах колосниковой решетки и приданию необходимой жесткости пильному цилиндру [5-7].

Поэтому, наиболее перспективным и отвечающим технологическим требованиям пильного цилиндра, на наш взгляд, является применение новых конструкций междупильных прокладок для пильного джина и линтерной машины на основе новых принципов изготовления, отвечающих требованиям технологии первичной обработки хлопка [8].

Для устранения вышеуказанных недостатков при изготовлении междупильных прокладок пильных цилиндров хлопкоочистительных машин для больших диаметров (радиусов r) валов предложена новая однопоясная конструкция междупильной прокладки волокноотделителя и линтерных машин (рисунок 1), в которой диск с отверстием под размер вала с большим радиусом r и концентрически расположенный пояс выполнены из прочного листового металла, причём наружный диаметр (D) диска выполнен в виде прямобочной шлицы, а концентрически расположенный пояс выполнен в виде кольца с отверстиями по периметру для соединения диска и кольца [9]. При этом для изготовления стальных междупильных прокладок используется сварное соединение поясов, что приводит к дисбалансу прокладок. Поэтому возникает необходимость статически сбалансировать междупильные прокладки.

Рисунок 1. Схема неуравновешенности однопоясной междупильной прокладки из-за шва сварки.

Figure 1. Diagram of unbalance of a single-belt inter-saw spacer due to a weld seam.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Статическая балансировка однопоясной междупильной прокладки

В процессе изготовления стальных междупильных прокладок используется сварное соединение поясов. Поэтому при вращении прокладки с массой М и диаметром d шва (рисунок 1) относительно оси с угловой скоростью <о=76.44 с^-1 со смещенным центром масс на величину эксцентриситета е =0,078 м возникает центробежная сила (таблица 1):

Р = М ■ е ■ < 2 . (1)

Таблица 1. Результаты расчета неуравновешености однопоясной междупильной прокладки.

Table 1. Results of calculating the imbalance of a single-belt inter-saw spacer.

Количество прокладок	Диаметр шва d, м	M , кг	е , м	w, c-1	P , H	R , м	e/R	m k , кг
1	0,005	0,000514	0,08	76,45	0,2342	0,064	1,2188	0,00063
129	0,005	0,066278	0,08	76,45	30,2110	0,064	1,2188	0,08078

Для статической балансировки однопоясной междупильной прокладки, с учетом центробежной силы инерции, действующей на дополнительно введенную массу М от сварки , необходимо соблюдать равенство

Т к ■ R ■ й = М • е • й.                                (2)

Отсюда находим, что

Т к = е-М/К= 1,21875 М.                             (3)

Вышеуказанная конструкция междупильной прокладки (рисунок 1) предназначена для валов с большими диаметрами [9], а для валов с меньшими диаметрами предложена другая конструкция [10], представленная на рисунке 2.

Статическая балансировка двухпоясной междупильной прокладки

Для устранения указанных недостатков при изготовлении междупильных прокладок хлопкоочистительных машин для меньших диаметров (радиусов r ) валов пильного цилиндра предложена новая конструкция двухпоясных междупильных прокладок (рисунок 2), в которой диск с отверстием под размер с меньшем радиусом r вала и концентрически расположенный пояс выполнены из прочного листового металла, причём наружный диаметр диска выполнен в виде прямобочной шлицы, а концентрически расположенный пояс выполнен в виде кольца с отверстиями по периметру для соединения диска и кольца. При этом во внутреннее отверстие диска установлен второй пояс с отверстиями [10].

10 отй ^15                          2 отй #1185

Рисунок 2. Схема неуравновешености двухпоясной междупильной прокладки.

Figure 2. Diagram of imbalance of a two-belt inter-saw spacer.

При вращении двухпоясной прокладки с массой швов М 1 и М 2 (рисунок 2) относительно оси с угловой скоростью <н=76.44 с -1 со смещенным центром масс на величинах эксцентриситета е 1 =0,078 м и е 2 =0,052 м возникают центробежные силы (таблица 2).

Чтобы при вращении двухпоясной прокладки центробежная сила инерции, действующая на дополнительно введенную массу М1 и М2 от сварочных швов, необходимо соблюдение равенства (3), откуда находим, что тк1=ei M/R= 1.2188 М; (4)

T k2 =e 2- M 2 /R= 1.8125 -М 2 . (5)

Таблица 2. Результаты расчета неуравновешености двухпоясной междупильной прокладки.

Table 2. Results of calculating the imbalance of a two-belt inter-saw spacer.

Количество прокладок	Диаметр шва, м	M , кг	е , м	w, c-1	P , H	R , м	e/R	m k , кг	m k , кг
								по отдельности	Общая
1	0,005	0,000514	0,078	76,45	0,2342	0,064	1,2188	0,00063	0,001044
	0,005	0,000514	0,052	76,45	0,1561	0,064	0,8125	0,00042
129		0,1326			50,3517			0,13463	0,13463

РЕЗУЛЬТАТЫ

Таким образом, чтобы избавиться от воздействия данной силы на подшипники, снимаем массу т к из двух отверстий с диаметром 13.2 мм для однопоясного (рисунок 2), а для двухпоясного (рисунок 2) с диаметром 11.85 мм. Для этого до сварки замерим массу т дл диска и листа прокладки, а после замера массу прокладки т пр определяем значения т к = т пр - т дл ., результаты которых приведены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3. Необходимые диаметры балансировочных отверстий для однопоясного междупильной прокладки.

Table 3. Required diameters of balancing holes for a single-belt spacer.

Диаметр отверстий, м	Масса двух отверстий, кг	Удаляемая масса, кг
		Для одной прокладки	Для 129 прокладок
0,015	0,00277	0,00000	0,00000
0,0145	0,00259	-0,00018	-0,02346
0,014	0,00242	-0,00036	-0,04613
0,0135	0,00225	-0,00053	-0,06800
0,0132	0,00215	-0,00063	-0,08074
0,0125	0,00193	-0,00085	-0,10936
0,012	0,00178	-0,00100	-0,12884

Таблица 4. Необходимые диаметры балансировочных отверстий.

Table 4. Required diameters of balancing holes.

Диаметр отверстий, м	Масса двух отверстий, кг	Удаляемая масса, кг
		Для одной прокладки	Для 129 прокладок
0,015	0,00277	0,000000	0,00000
0,0145	0,00259	-0,000182	-0,02346
0,014	0,00242	-0,000358	-0,04613
0,0135	0,00225	-0,000527	-0,06800
0,013	0,00208	-0,000691	-0,08908
0,0125	0,00193	-0,000848	-0,10936
0,012	0,00178	-0,000999	-0,12884
0,011847	0,00173	-0,001044	-0,13465

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При изготовлении однопоясной междупильной прокладки с диаметром отверстий 15 мм в количестве 10 штук (рисунок 1), необходимо уменьшить диаметр оставшихся двух отверстий до 13.2 мм, что дает возможность компенсировать дисбаланс прокладки от шва сварки m k =-6,3 ⋅ 10^-4 кг. На 130 пильный цилиндр это составляет m k =-80.78 гр.

Для изготовления двухпоясной междупильной прокладки с диаметром отверстий 15 мм в количестве 10 штук, необходимо уменьшить диаметр оставшихся двух отверстий до 11.85 мм, что дает возможность компенсировать дисбаланс прокладки от шва сварки m k =-1,044 ⋅ 10^-3 кг, что в сумме для 130 пильного цилиндра составляет m k =-134.63 гр.

Вышеуказанные результаты расчетов позволили установить пути статической балансировки стальных междупильных прокладок как одно- и двухпоясных конструкций, предназначенных для валов с большими и меньшими диаметрами.