Борбата срещу центробежната сила

БОРБА центробежната сила

Днес ще ви разкажа за един физически феномен, доставени на всички автори на модели и техници много неприятности. Неговото име - дисбаланс. Оферта и оръжия, които могат да го победят.

На когото му пречи?

Какво е центробежната сила, известен дори от тези, които не са учили механика. Тъй като всички трябваше да се превърне в играчка на пръст, вързан конец. Силата, с която можете издърпайте играчка пръст, и там е центробежна. По-точно казано, центробежната сила - сила, упражнена върху оста на въртене от ротационното тяло. Такива сили придружават всеки въртене. Но кой необходимо, за да се справят с тях, и защо? На този въпрос на първо място може да отговори на този, който той си измива дрехи в пералнята. Спомнете си как да се върти дрехите, когато пералната машина. Ако прането вътре въртящия се барабан - центрофуга - лошо опаковани, машината започва да се разклаща и гърми, като че ли иска да се превърне в една малка кола. Кой го натиснете от вътрешната страна? Разбира се, на центробежната сила, упражнявана от своенравната топката в пералнята. Ние трябва да го укроти - спрете колата и сложи прането равномерно. Късмет е, че центрофугата не се върти прекалено бързо: 300-500 об / мин, така че е възможно да се спре с натискане на един бутон. Но в областта на технологиите, сега и след това се сблъскват с много по-висока скорост на въртене и огромните въртящите се маси. Тогава небалансирани центробежните сили могат да причинят сериозни наранявания. Те предизвикват вибрации, увеличено триене и износване на лагерите. В резултат на това машината бързо се провали. В някои случаи, центробежната сила, не може да се даде възможност на камъка да предприемат необходимите скорост.

Начертайте един малък експеримент: да вземе Микроелектродвигатели и я прикрепете към полюсите на контактите на батерията. Слушайте ротор тънък бръмчащ въртящ: неговата ъглова скорост - около 70 об / сек. И сега се опитват да създават маховик мотор. Да започнем с това грубо нарязани на ръката на гумичка волана, очите на молива бележат средата на който е и малко усилия, за да се разпространи върху вала. Включително двигателя. Вие се чувствате, когато той се сгуши в ръката си като звукът се е променило в сравнение с предишния? Той стана много по-ниска, тъй като скоростта на ротора, се намалява с 5-10 пъти. Всички вина на небалансирана центробежната сила, произведен от каучук колело.

Сега разбирам защо се борят центробежните сили. Как да се отървете от тях - или по-скоро, тяхното неблагоприятно въздействие?

Балансирането на центробежните сили прилага по отношение на въртящо се тяло, наречено в балансирането технология. Най-простият пример за баланс - полагане пране в центрофугата пералната машина.

Упражняване на ротационното вектор

За съжаление, по-голямата част от случаите балансиране - това е много по-сложно. Теорията за да балансират ротори е разработен сравнително неотдавна - през 1935 г. - забележителен учен, механик и корабостроител А. Н. Krylovym, историята на който можете да прочетете в "Юта" номер 3 за 1983 година. Нека да се запознаят с основите на тази теория.

Нека малък телесна маса m (материална точка), но се върти периферията, като п об. В механика, скоростта на въртене обикновено се измерва ъгъл на въртене в една секунда; Тази стойност се нарича ъгловата скорост и се означава с гръцката буква (омега). В една минута - 60 секунди, в един оборот - 2Pi радиани така = 2Pi * п / 60 = 0,1 п.

R означават вектора насочено от оста на ротационното тяло. Дължината му е равен на радиуса на кръга на въртене, така наречените R-радиус вектор (фиг. 1).

Включва, центробежната сила F вектор се получава чрез умножаване на радиус вектора на телесното тегло и на квадрата на ъгловата скорост: F = М * 2 * R (разбираемо е, че векторите F и R в същата посока). Според закона на Нютон III от същия порядък, но противоположна посока има центростремителна сила, приложена към въртящо се тяло, и го държи на обиколката. Ако тялото не може да бъде представена като маса точка (това е най-много органи), центробежната сила се изчислява по същия начин, но вместо R взети R - радиус на вектора на центъра на тежестта (Фигура 1.).

В центъра на масата - точката, в която, както се концентрират цялата маса на тялото. В симетрични органи (например, сферични или цилиндрични) център на масата съвпада с центъра на симетрия. Въпреки това, да се направи абсолютно симетричен тяло е невъзможно, така че позицията на центъра на масата никога не точно известни. Това е така, защото на този има нужда от балансиране на въртящи се тела.

Продуктът от два фактора - радиусът вектор от центъра на масата и телесното тегло - по-нататък просто вектор дисбаланс или дисбаланс: г = m * R. Дисбаланс се измерва в кг · m. Тя изчезва само когато оста на въртене минава през центъра на масата. Когато въртенето на вектор тяло дисбаланс върти с него. така, че да съвпада с посоката на центробежната сила.

Нека се върнем към нашия опит с маховика и се опитват да се изчисли на дисбаланса и центробежната сила. Нека маховик маса m = 30 г, а разстоянието от оста на маса център R = 2 мм. дисбаланс количество в този случай е 0,002 * 0.03 = 6 х 10 -5 кг. Тя ще изглежда много малко. Но сега се предположи, че роторът се върти със скорост от 4500 об / мин (което е обичайната скорост на въртене Микроелектродвигатели). Тогава = 450 рад / сек, и центробежната сила F = г * 2 = 12Н. Това натоварване е прекалено голям за микромоторни: силата на триене в лагерите не позволяват на ротора да се върти. Дори и с такава малка маховик, ако е небалансиран, на микромоторни не е в състояние да събере своята номинална честота на въртене!

Какво е дисбаланс е приемливо и какво не, зависи главно от скоростта на структура и ротор. Ниска скорост хидравлична турбина тегло на десетки т без компромис дисбаланса величина може да бъде 10 кг * м, но газовата турбина, за който и 30 хиляди оборота / мин не ограничават, дори 10 -6 кг · м. - много.

Виж Фигура 2. Това показва колело с радиус R дисбаланс г. Да приемем, че можем да се разбърква още Коригиращи тежести върху джантата на колелото, например naleplyat пластилин топки. След това, за да се компенсира липсата на равновесие е много проста: постави достатъчно в парче пластилин маса МК = г / R. В действителност, сега колело дисбаланс е нула: D = + г RA * г / R = г-г. Имайте предвид, че радиус R може да бъде всеки изберете, но ще се различават и натоварване коректив на тегло. Обратно, ако дадена маса m'k> = г / R, допълнителното натоварване трябва да бъдат поставени на разстояние г / m'k от центъра.

Запознайте се отблизо с тясно към колелата на автомобила. На джантите на някои от тях ще видите малки овални тежести. Сега трябва да си разбрал предназначението им. По-често, обаче, не се добавя маса за корекция, и се оттегли. След прибавяне на МК точка на доставка на тегло с радиус вектор RA е еквивалентно на припадък натоварване със същото тегло в диаметрално противоположни точка (-RA) (Фиг. 2). Техниката е често добре приет: желаната точка в плитка дупката без да се нарушава якост trimmable части, като по този начин отстраняване на желаното тегло. Такива дупки често се виждат на маховика и роторите на електрически двигатели.

Балансиране машина на бюрото ви

Това ще ви помогне просто машина, която ние предлагаме. Той е плоска, фиксирана в единия край на пружината, на която микромотор с trimmable маховик (фиг. 3). Както пролетта може да отнеме контактната пластина от стария ключ. До края си, да се добави един дълъг и светъл раздробят или слама с остър край.

Включете двигателя: незабавно да се започне от вибрациите, която ще докладва стойността на обхвата на върха на вибрациите сламените. За измерване му се поставят близо до ръба на прозрачен линийка с мм мащаб. Тъй като двигателят на размотаване такъв мащаб след това ще се увеличи, а след това намалява отново. Възможно е на ръба ще бъде почти фиксирана на максимална скорост. Не, разбира се, че центробежната сила е изчезнала: пружина чувствителност към висока честота на вибрациите е относително малък. Поради тази причина, най-голямата измерена амплитудата на колебанията на върха "със свободни" - по време на спиране на двигателя, когато захранването е изключено. Дължината на сламки, дебелината и пролетта седалка мотора монтаж тях трябва да бъдат избрани така, че скалата е толкова голям, колкото е възможно, като по този начин по-висока чувствителност е вашия инструмент.

По този начин, дисбаланс количеството измерена люлки на върха на сламата. Разбира се, ние не знаем какво точно съответства на размера на дисбаланс, например, в участъка на 7 mm (в нашата бройка не е prograduirovannoi скала), но можем да кажем със сигурност, че колкото по-обхвата, толкова по-голям дисбаланс.

Сега трябва да се запасите на глина и да започне балансиране. Въпреки това, преди план схема "лов" вектора на дисбаланс. Ние го представят като сумата на проекция на две перпендикулярни оси: г = DX + Dy (Фиг 3.). Тези оси (OX и OY) трябва да се направи на маховика напълно произволно преди балансиране. Ние ще компенсира дисбаланса на компонентите на свой ред: първо DX. тогава ди. Поставянето на регулирането на спирачките във всяка точка А по оста х, ние не се променяме компонент ди - защото ОА е перпендикулярна на операционната система; промяна само ще DX. Преместването на част от глина по оста х, намерете го на позиция, при която върхът на обхвата (а заедно с него и дисбаланса) най-малко. Ако тази точка ще бъде в близост до ръба на маховика, да вземе парче от повече; Ако в близост до центъра - един по-малък. Само имайте предвид, че трябва да се премести на пластелин печати, без да махате маховика от вала. По принцип, ако сте след началото на балансиране някаква причина да промените позицията на маховика върху оста, баланс ще трябва да започнете отначало.

Като постигнат минималните движения обхват сламки, да вземе още едно парче глина и повторете същата процедура, но сега с оста на OC (първо печати, разбира се, трябва да остане на мястото си). По този начин, вие не се променя компонент DX дисбаланс. намали, доколкото е възможно, компонент ди. Тъй като общата дисбаланс D = (DX 2 + ди 2) 0.5. в резултат на това могат да бъдат напълно елиминирани.

AM Маркиш, инженер
Чертежи М. Simakov