Деталі механізмів, центр ваги яких не лежить на осі їх обертання, називають неврівноваженими деталями. З давніх-давен відомо, що обертання неврівноважених систем створює прискорений знос їх труться, і зокрема підшипників, в яких відбувається обертання. З цієї причини підшипники машин втрачають точність.
знос деталей
Явище прискореного зносу деталей машин, до певної міри, є результат різної величини відцентрових сил, що виникають в різних частинах обертається маси. Для з'ясування цього уявімо собі деталь, що обертається навколо своєї осі (фіг. 124, а). У міру зростання кутової швидкості в деталі розвинуться відцентрові сили, пропорційні обертається масі і квадрату її швидкості. Подумки розділимо обертову систему на 4 рівні частини по колу. Відцентрові сили тоді постануть у вигляді чотирьох рівних, протилежно спрямованих і, отже, що врівноважують один одного сил Р1, P2, Р3 і Р4. Сили ці прикладені в центрі ваги кожної частини системи. Обертання буде спокійним, відцентрові сили не будуть діяти на її поверхні, що труться і поверхні її підшипників.
Фіг. 124. Вплив неврівноважених частин на роботу машини
Вийде зовсім інше, якщо обертові маси виявляться неврівноваженими (фіг. 124, б). Тоді в тому місці, де зосереджена найбільша маса, розвинеться ще одна додаткова сила і порушить загальну рівновагу відцентрових сил. Ця сила негативно позначатиметься на роботі системи не тільки при пуску і зупинці механізмів, а й під час його обертання з постійною кутовою швидкістю. Пуск і зупинка механізму будуть різко збільшувати силу Р5, як би роблячи удар по поверхні підшипника, а при роботі з'явиться значна за величиною додатковий тиск на ту частину поверхні підшипника, яка розташована в напрямку дії додаткової сили Р5. Все це неминуче прискорить знос механізму.
Такий же вплив нададуть і неврівноважені конструкції обертових пристроїв, особливо при швидкісній обробці металів. Щоб усунути шкідливий вплив неврівноважених відцентрових сил, що обертаються пристосування піддають балансуванню спільно з деталями.
У чому ж полягає принцип балансування?
Обертається пристосуванню, як правило, надають форму, можливо близьку до форми тіла обертання. Якщо неврівноважений пристосування покласти утворює циліндра на горизонтальну площину, а потім вивести зі стану спокою, покотилися, воно через деякий час зупиниться. Повторюючи це кілька разів, можна переконатися, що пристосування зупиняється завжди в одному і тому ж положенні (фіг. 125, а). У цьому положенні центр його ваги лежить нижче осі обертання і обов'язково на лінії, що з'єднує цю вісь з найнижчою точкою пристосування. В такому стані пристосування найбільш стійко на горизонтальній площині.
Фіг. 125. Положення центра ваги циліндричної деталі, що лежить на горизонтальній площині
Положення, показане на фіг. 125, б, не може бути стійким. Додаткова сила тяжіння Р (сила тяжіння елемента, що порушує врівноваженість конструкції) буде повертати його і, отже, котити в сторону стрілки V. Дія сили Р на кочення деталі може бути визначено, як твір цієї сили на її плече l. Твір сили Р на плече сили l називається моментом сили.
Очевидно, що момент сили Р діє до тих пір, поки плече l не опиниться рівним нулю. Це станеться в положенні, показаному на фіг. 125, а, так як РL = Р × 0 = 0. Отже, при цьому не буде діяти момент сили, що обертає пристосування, і пристосування виявиться в стійкому положенні.
По-іншому поводиться пристосування, в якому центр ваги лежить на осі обертання. У будь-якому положенні його момент сили тяжіння дорівнює нулю (фіг. 125, в) і воно завжди стійко на площині.
Таким чином, якщо циліндричне тіло, катаючись по горизонтальній площині, зупиняється в різних положеннях, воно врівноважено. Нелі ж тіло зупиняється в одному і тому ж положенні, слід вважати його неврівноваженим. Завдання балансування пристосування і полягає в тому, щоб привести тіло до урівноваженого стану, т. Е. Такого стану, при якому, катаючись по горизонтальній площині, воно зупинялося б в будь-яких положеннях.