Zasady wyważania dynamicznego
Jak stwierdziliśmy poprzednio, przedmiot niewyważony statycznie i dynamicznie zachowuje się tak, jak gdyby działała nań siła skupiona P oraz moment M, zmienne co do kierunku, natomiast stałe co do wielkości. Tę siłę.jak i moment zastąpić można siłami leżącymi w dwu dowolnie wybranych płaszczyznach, tzw. płaszczyznach korekcyjnych I i II, prostopadłych do osi obrotu (rys. 373). A więc siłę P zastępujemy siłami Pi i P2, a moment M siłami P'i i P'2. Oddziaływanie tych sił bezwładności (odśrodkowych) zastąpić możemy dwiema siłami wypadkowymi Rt i R2 skośnymi względem siebie.
Wyważenie osiąga się umieszczając w płaszczyznach I i II na odpowiednich promieniach (r- i r2) w odpowiednim kierunku odpowiednie masy (mi, m2), tj. uzyskując dodatkowe siły odśrodkowe —Ri i —R2 znoszące działanie siły Ri i R2.
Zasada wyważania w dwóch dowolnie obranych płaszczyznach korekcji jest główną zasadą działania wszelkich wyważarek dynamicznych. Wyważenia przy użyciu tych urządzeń przeprowadza się stosując dwie metody:
1)wyważanie biegunowe,
2)wyważanie metodą składowych.
W pierwszym przypadku siły Ri i R2 określa się w układach współrzędnych biegunowych w przyjętych płaszczyznach korekcyjnych. Znając wielkość i kierunek działania sił Ri i R2 łatwo można ustalić położenie i wielkość dodatkowych mas korekcyjnych mi i m2.
Stosując drugą z wymienionych metod określa się składowe sił R% i R2 w płaskich układach współrzędnych prostokątnych (rys. 374) lub ukośnokątnych leżących w płaszczyznach korekcji. Wyważanie przeprowadza się na kierunkach osi współrzędnych, tj. w przypadku pokazanym na rys. 374 — za pomocą mas korekcyjnych mix, my, m2X i m2y.
Dogodność metody składowych polega na tym, że wyważanie przeprowadza się w ściśle określonych miejscach wału korbowego, bez względu na położenie wypadkowych Ri i R2. Przy pewnych układach korb wału korzystne jest wprowadzenie układu współrzędnych o trzech osiach nachylonych do siebie pod kątem 120°. Możliwe jest również wprowadzenie
więcej niż dwóch płaszczyzn korekcyjnych, np. czterech, przy czym wyważanie składowych pionowych odbywa się w dwóch płaszczyznach, a składowych poziomych — w pozostałych dwóch.
Określenie wielkości sił wypadkowych i?i i R2, czyli wielkości niewyważenia, komplikuje fakt, że w przypadku swobodnego zamocowania wału (jak to zwykle ma miejsce przy wyważaniu) niewyważenie w płaszczyźnie korekcyjnej I oddziałuje na wahanie wału w płaszczyźnie korekcyjnej II i odwrotnie — niewyważenie z płaszczyzny korekcyjnej II wpływa również na wychylenie wału w płaszczyźnie korekcyjnej I. Chcąc więc na podstawie obserwacji wychyleń łożyska A (rys. 374) ustalić położenie i wielkość wypadkowej siły niewyważenia R w płaszczyźnie I, trzeba usunąć oddziaływanie siły niewyważenia R2 występującego w płaszczyźnie II. Określa się to jako usunięcie momentu resztkowego, przy czym momentem resztkowym nazywamy moment pochodzący od niewyważenia w jednej płaszczyźnie korekcyjnej, a wpływający na wahania łożyska w sąsiedztwie drugiej płaszczyzny korekcyjnej. Tak więc momentem resztkowym dla łożyska A będzie moment pochodzący od siły niewyważenia R2, a dla łożyska B — moment od siły niewyważenia Ri.
W zależności od konstrukcji wyważarki usuwanie momentu- resztkowego odbywa się metodą mechaniczną lub elektryczną.
Najczęściej stosowana metoda mechaniczna polega na tym, że oś wahań układu powinna się pokryć z jedną z płaszczyzn korekcji (rys. 375), wobec czego niewyważenie występujące w tej płaszczyźnie nie może wywoływać momentu oddziałującego na wahania układu.
Zasadę usuwania momentu resztkowego metodą elektryczną wyjaśnić można na podstawie schematu pokazanego na rys. 376.
Wyważany wał drgając pod wpływem niewy ważenia powoduje drgania łożysk A i B, a jednocześnie — indukowanie się w cewkach 1 i 2 (umieszczonych pod łożyskami) sił elektromotorycznych. Załóżmy, że niewyważenie znajduje się tylko w płaszczyźnie korekcyjnej 77; spowoduje ono powstanie sił elektromotorycznych Ei i E%, przy czym E? > Et, gdyż drgania łożyska B będą większe niż drgania łożyska A. Przez odpowiednie ustawienie potencjometru 3 można spowodować, że siła elektromotoryczna El zostanie zniesiona przez równą jej, a przeciwnie skierowaną część siły E2. Ostatecznie więc napięcie przekazywane na układ pomiarowy (narysowany liniami przerywanymi) składający się ze wzmacniacza 4, oporu regulacyjnego 5 i przyrządu pomiarowego 6, będzie równy zeru. Jeśli następnie spowodujemy powstanie niewyważenia również w płaszczyźnie korekcyjnej 7, to napięcie przekazywane na układ pomiarowy będzie proporcjonalne tylko do wielkości siły niewyważenia R, działającej w płaszczyźnie 7. W ten sposób został usunięty wpływ niewyważenia w płaszczyźnie 77 na pomiar niewyważenia w płaszczyźnie 7. W analogiczny sposób można usunąć wpływ niewyważenia w płaszczyźnie 7 na pomiar niewyważenia w płaszczyźnie 77.
W wyniku otrzymuje się dwa obwody elektryczne. Połączenie jednego z nich z układem pomiarowym pozwala na przeprowadzenie pomiaru niewyważenia w żądanej płaszczyźnie korekcyjnej.
Zasadnicze różnice w budowie wyważarek wynikają również z przyjętego sposobu określenia wielkości niewyważenia. Do tego celu podobnie jak do usuwania momentu resztkowego mogą być stosowane sposoby mechaniczne i elektryczne.
Najczęściej stosowanym sposobem mechanicznym jest wyrównanie niewyważenia momentem wyważarki. W tym przypadku momentowi pochodzącemu od niewyważenia przeciwstawia się moment wytworzony przez mechanizm wyważarki aż do sprowadzenia drgań do zera. Znając wielkość momentu wyważarki obliczyć możemy z warunków równowagi wielkość siły niewyważenia.
Do pomiaru wielkości niewyważenia sposobem elektrycznym w różnych wyważarkach stosowane są różne układy. Jeden z takich układów opisany jest dalej przy rozpatrywaniu nowoczesnych wyważarek.