Балансировка роторов для оборонной промышленности

Как известно, уровень вибрации машин и агрегатов является одним из важнейших критериев их качества и надёжности. С повышением быстроходности и мощности современных машин обеспечение минимального уровня их вибрации представляет проблему первостепенной важности.
Предприятие ООО «Акрон-3» специализируется на разработке и поставке балансировочного оборудования на различные предприятия промышленности, в том числе для оборонной промышленности. Постоянно разрабатываются и поставляются Заказчикам станки, позволяющие проводить балансировку со всё большими точностью и производительностью.
Для предприятий оборонного комплекса, занимающихся выпуском систем управления различными видами оружия, наше предприятие поставляет станки для балансировки гиромоторов, гироскопов и микровентиляторов.

Вибрации от дисбаланса гиромоторов приводит к ухудшению основных характеристик изделий - например, точностных параметров. Для других типов роторов -  к невозможности достичь требуемых высоких скоростей вращения, например, высокоскоростных микротурбин. Также часто необходимо чтобы такие ротора надёжно работали в длительном режиме. Поэтому требования к точности балансировки гироскопов и микротурбин назначаются на нижней границе класса балансировки «В».

Балансировка гиромоторов с наивысшей точностью измерения разработан станок АТМ-001Х, последняя модификация которого позволила повысить точность измерения дисбаланса до значений выше 0,01 гхмм/кг, скорость вращения гиромоторов при балансировке от 100 до 60000 об/мин. При этом станок позволяет помимо проведения операции балансировки проводить диагностику подшипников гиромоторов за счёт анализа спектра их вибрации и контролировать качество сборки приборов. Станки комплектуются 3-х фазными источниками питания, могут поставляться с тангенциальным или пневматическим приводом. Станки этого типа оснащались высокоскоростными оптическими датчиками и специальным ПО для балансировки и регулировки оптических головок самонаведения. Также для контроля дисбаланса закрытых узлов станок имеет возможность проводить измерение дисбаланса без использования оптического датчика метки.
Помимо измерения динамического дисбаланса в двух плоскостях, станки позволяют обеспечить измерение частоты вращения балансируемого изделия, представление значений дисбаланса в различных единицах измерения по выбору оператора (гхмм, мгхсм, мкм, а также расчёт корректирующих масс в граммах), долговременное хранение тарировочных значений различных типов роторов (количество типов роторов – без ограничений), сопровождение выводимых на экран монитора данных поясняющими ремарками, а ожидаемых действий оператора —  подсказками.
Станки данного типа использовались для балансировки открытых гиромоторов, в том числе пороховых, приводов динамически настраиваемых (ДНГ) и роторных вибрационных (РВГ) гироскопов, поплавковых гироскопов, оптических головок систем самонаведения ракет, микровентиляторов систем охлаждения, маховиков стабилизации спутников  и т.п.
Станки АТМ-001Х поставляются с 1994 года, всего поставлено около 35 станков различной модификации на 18 заводов оборонной промышленности.

Для автоматической балансировки гироскопов нами разработана и внедрена линейка лазерных балансировочных станков:
- АТМ-001Д - для балансировки приводов РВГ и открытых гиромоторов в двух плоскостях коррекции;
- АТМ-001ДНГ – для балансировки чувствительных элементов ДНГ и РВГ в вакууме и с применением вибростенда;
- АТМ-001ДС – для балансировки вращающихся прецизионных узлов (например, зеркал) в одной плоскости коррекции.
Лазерная балансировка позволяет в автоматическом режиме проводить высокоточную балансировку гироскопов на их рабочей частоте вращения по нескольким составляющим дисбаланса – динамическая балансировка привода, балансировка чувствительного элемента по осевому, моментному и радиальному дисбалансам.
Для балансировки микротурбин и магнитных роторов малых размеров разработан станок АТМ-001Е.
Станок построен по принципу моноблока. Управление станком  и настройки (тарировка, время разгона, время торможения, частота вращения, направление вращения и др.) осуществляются через измерительную систему станка с сенсорного экрана монитора.
Станок имеет ремённый привод вращения ротора, с тангенциальным ремнём. Привод управляется преобразователем частоты в широком диапазоне скоростей вращения. Балансировка может производиться в призмах или в собственных подшипниках ротора.
Порог чувствительности станка (минимальный достижимый остаточный удельный дисбаланс) -  0,1 г*мм/кг.

Настольный станок АТМ-001С предназначен для измерения дисбаланса плоских тел вращения весом до 1,0 кг  в  одной  плоскости коррекции. К таким роторам относятся колеса вентиляторов (в том числе с изменяющейся геометрией), применяющихся в устройствах охлаждения спутников и систем управления летательными аппаратами, ротора малых центрифуг различного назначения и т.д.
Станок имеет шпиндель с вертикальной осью вращения. Балансируемые детали устанавливаются на шпиндель станка через сменные оправки.
Данный станок отличается большим удобством в эксплуатации и простотой в освоении его на производстве. Станок обладает высокой точностью и доступной ценой.
Станок АТМ-001С имеет следующие особенности:
• информация  о  дисбалансе статического дисбаланса плоских изделий в динамическом режиме и параметрах  коррекции  отображается на  экране монитора  измерительной системы,  
• осуществляется указание точек высверливания массы на балансируемом изделии,
• программное обеспечение позволяет учитывать эксцентриситет оправки при измерении дисбаланса.
Порог чувствительности станка (минимальный достижимый остаточный удельный дисбаланс) – 1,0 гхмм/кг.
Для балансировки быстровращающихся роторов специальных электрических машин, например, мотор-генераторов (умформеров), которые используются в наземной аппаратуре, на борту летательных аппаратов и т.д., разработан станок АТМ-010Т.
Данный станок является универсальным дорезонансным станком и предназначен для балансировки различных роторов массой до 10 кг в одной и двух плоскостях коррекции. Станок имеет опоры со съемными вкладышами для установки подшипников ротора. Станок имеет ременный привод вращения ротора с накидным ремнём. Плавная регулировка частоты вращения ротора – 2000…15000 об/мин. Привод управляется преобразователем частоты в широком диапазоне скоростей вращения. Управление приводом осуществляется через измерительную систему станка.

Станок имеет электродинамические датчики виброускорений и лазерный оптический датчик метки. Станок комплектуется регулируемыми осевыми ограничителями. Станок имеет защитный кожух и дверцы с блокировкой для предотвращения травм оператора при балансировке на высоких скоростях оборотов ротора. Приводной ремень станка снабжен специальной системой защиты от вибраций и «раздутия».
Для балансировки рабочих колёс вентиляторов разработан станок АТМ-050В. Вентиляторы широко используются в системах промышленной вентиляции заводов, шахт различного назначения, а также в системах кораблей, подводных лодок, вертолётов и т.п.
Для последних применений предъявляются особые требования по уменьшению шума от вибрации и, следовательно, повышенные требованию к точности балансировки. Станки АТМ-050В обеспечивают высокую точность балансировки при высокой производительности самого процесса. Кроме того, станок позволяет без ущерба собственным подшипникам производить приварку балансировочных грузов на рабочее колесо вентилятора без снятия последнего со станка.
На данном станке можно балансировать колёса вентиляторов массой до 50 кг. При необходимости балансировать колёса массой до 200 кг разработан станок АТМ-200В.
Для балансировки широкого перечня роторов различных масс разработана линейка универсальных балансировочных станков АТМ-100У, АТМ-300У, АТМ-100У и АТМ-3000У. С их помощью с высокой точностью балансируются ротора массой от 0,3 кг до 3000 кг.
Станки имеют самоустанавливающиеся роликовые опоры с цилиндрическими роликами. Блок роликов находится в специальном картридже, что позволяет при необходимости в считанные минуты заменить его на блок призм для балансировки другого типа ротора. Все станки этой линейки помимо обычных функций управляются с сенсорного экрана монитора стойки измерительной системы станка, имеют плавную настройку скорости вращения балансируемого ротора при измерении, обеспечивают доворот ротора для удобства корректировки и электрическое натяжение ремня перед началом работы.

Особенностью данных станков является наличие дополнительных блоков подвесов для балансировки роторов малых масс, что даёт возможность балансировать на станке, например, с максимальной грузоподъёмностью 3000 кг, балансировать также ротора от 0,3 кг. Это позволяет на ремонтных производствах заводов иметь не два станка, а один.
ООО «Акрон-3» уделяет большое значение автоматизации процессов балансировки. Разработаны автоматические и полуавтоматические станки для балансировки роторов методом сверления и фрезерования. Производительность балансировки на таких станках не менее, чем 1,2 мин. на ротор.
Так, для автоматической балансировки специальных малых вентиляторов с большим начальным дисбалансом разработан станок АТМ-001АА  с двумя позициями – измерения и корректировки. Корректировка осуществляется автоматически сверлением в трёх плоскостях.
Для балансировки якорей электродвигателей разработан автоматический станок АТМ-001АВ с фрезерованием полюсов. Он тоже состоит из позиций измерения и коррекции.
На данном станке якоря балансируются в двух плоскостях коррекции за один установ.
Разработан станок АТМ-005АА для автоматической балансировки роторов генераторов в автотракторной промышленности методом сверления в двух плоскостях коррекции. Станок отличается тем, что позволяет проводить балансировку без операции предварительной балансировки, что значительно повышает производительность процесса.

На фото представлена позиция корректировки станка АТМ-005АА. Здесь видны два шпинделя со свёрлами, которые поочерёдно высверливают металл с полюсов ротора. При этом ротор последовательно разворачивается, подставляя под сверлильные головки то одну, то другую плоскость коррекции.
Таким образом, на предприятии ООО «Акрон-3» разработаны балансировочные станки, позволяющие проводить балансировку большинства типов роторов в оборонной промышленности с высокими точностью и производительностью.

Александр ТИМОФЕЕВ,
Левон МАРАНДЖЯН,
Сергей ТИМОФЕЕВ,
ООО «Акрон-3»