Wyważanie wałów korbowych
Wyważaniem nazywamy zabieg mający na celu doprowadzenie do tego, aby środek ciężkości oraz główna oś bezwładności szybko obracających się elementów znalazły się w osi obrotu. Niepokrywanie się środka ciężkości
i głównej osi bezwładności z osią obrotu danego elementu lub zespołu, czyli jego niewyważenie, jest wynikiem:
1) istnienia nieuniknionych odchyłek wykonawczych, zwłaszcza
czas, gdy dany element nie jest obrabiany całkowicie,
2) niejednorodności materiału,
3) niesymetrycznego rozmieszczenia masy danego elementu lub zespołu
względem osi obrotu uwarunkowanego jego konstrukcją (nadlewy, otwory
itp.),
4) niedokładności wzajemnego ustalenia połączonych ze sobą i razem obracających się elementów.
Niewyważenie szybko obracających się elementów pociąga za sobą dodatkowe obciążenie całego mechanizmu, a zwłaszcza jego łożysk oraz, wywołuje drgania. W wyniku dodatkowych obciążeń i drgań występuje szybsze zużywanie się poszczególnych elementów, zwiększa się hałas, powstają pęknięcia zmęczeniowe i inne zakłócenia pracy maszyny.
Siły powstające wskutek niewyważenia elementu można sprowadzić w przypadku ogólnym do jednej siły (odśrodkowej) lub jednej pary sił. W szczególnym przypadku występowania sił, które można sprowadzić do jednej siły, oś bezwładności jest równoległa do osi obrotu, lecz środek ciężkości nie leży na niej (rys. 372a). Wielkość tej siły można określić wzorem.
gdzie:
G — ciężar wirującego elementu w kG,
g — przyśpieszenie ziemskie w cm/sek2,
a — odległość środka ciężkości od osi obrotu w cm,
w — prędkość kątowa; w = , gdzie n — liczba obrotów elementu na minutę.
W przypadku występowania układu sił, które można sprowadzić do jednej pary sił, oś bezwładności jest pochylona do osi obrotu i przecina ją w środku jej długości. Środki ciężkości obu połówek elementu leżą w jednej płaszczyźnie po obu stronach osi obrotu i w równych od niej odległościach (rys. 372b). Moment tej pary sił określa wzór.
gdzie: L (w cm) —odległość między środkami ciężkości obu połówek obracającego się elementu; P' — siła (w kG) powstająca w każdej połówce elementu wskutek tego, że środki ich ciężkości nie leżą na osi obrotu.
W łatwy sposób można dowieść, że każdy przypadek niewyważenia można sprowadzić do siły P i momentu M.
Proces wyważania polega na ustaleniu wielkości i kierunku siły P i momentu M powstających podczas obracania się danego elementu, a następnie usunięcie tej siły i tego momentu przez zdjęcie (rzadziej dodanie) określonej ilości metalu w odpowiednim jego miejscu.
Rozróżniamy dwa sposoby wyważania: statyczny i dynamiczny. Zadaniem wyważania statycznego jest jedynie usunięcie siły P, tj. doprowadzenie do umiejscowienia się środka ciężkości przedmiotu na jego osi obrotu. Ten rodzaj wyważania stosowany jest przy wytwarzaniu przedmiotów, dla których wpływ niepokrywania się głównej osi bezwładności z osią obrotu jest nieznaczny, tj. takich, dla których stosunek grubości (długości) do średnicy jest mały. Typowym przykładem elementu silnikowego poddawanego wyważaniu statycznemu jest koło zamachowe.
Przy wyważaniu długich przedmiotów, jak np. wałów korbowych, nie wystarcza, żeby środek ciężkości znajdował się na osi obrotu. Konieczne jest również, aby ta oś pokrywała się z główną osią bezwładności układu. Wyważenie zapewniające osiągnięcie tego warunku nazywamy dynamicznym.