Детали механизмов, центр тяжести которых не лежит на оси их вращения, называют неуравновешенными деталями. Издавна известно, что вращение неуравновешенных систем создает ускоренный износ их трущихся поверхностей и в частности подшипников, в которых происходит вращение. По этой причине подшипники станков теряют точность, а обработанные на станках поверхности деталей не получают нужной формы и чистоты.
Явление ускоренного износа механизма станка, в известной степени, есть результат различной величины центробежных сил, возникающих в различных частях вращающейся массы. Для уяснения этого представим себе деталь, вращающуюся вокруг своей оси. По мере роста угловой скорости в детали разовьются центробежные силы, пропорциональные вращающейся массе и квадрату ее скорости. Мысленно разделим вращающуюся систему на 4 равные части по окружности. Центробежные силы тогда предстанут в виде четырех равных, противоположно направленных и, следовательно, уравновешивающих друг друга сил Ри Р2, Ръ и Ра-Силы эти приложены в центре тяжести каждой части системы. Вращение будет спокойным, центробежные силы не будут действовать на ее трущиеся поверхности и поверхности ее подшипников.
Получится совсем иное, если вращающиеся массы окажутся неуравновешенными. Тогда в том месте, где сосредоточена наибольшая масса, разовьется еще одна дополнительная сила и нарушит общее равновесие центробежных сил. Эта сила отрицательно будет сказываться на работе системы не только при пуске и остановке механизмов, но и во время его вращения с постоянной угловой скоростью. Пуск и остановка механизма будут резко увеличивать силу Р5, как бы производя удар по поверхности подшипника, а при работе появится значительное по величине дополнительное давление на ту часть поверхности подшипника, которая расположена в направлении действия дополнительной силы. Все это неизбежно ускорит износ механизма.
Такое же влияние окажут и неуравновешенные конструкции вращающихся приспособлений, особенно при скоростной обработке металлов. Чтобы устранить вредное влияние неуравновешенных центробежных сил, вращающиеся приспособления подвергают балансировке совместно с обрабатываемыми деталями.
В чем же состоит принцип балансировки?
Вращающемуся приспособлению, как правило, придают форму, возможно близкую к форме тела вращения. Если неуравновешенное приспособление положить образующей цилиндра на горизонтальную плоскость, а затем вывести из состояния покоя, покатившись, оно через некоторое время остановится. Повторяя это несколько раз, можно убедиться, что приспособление останавливается всегда в одном и том же положении. В этом положении центр его тяжести лежит ниже оси вращения и обязательно на линии, соединяющей эту ось с самой нижней точкой приспособления. В таком состоянии приспособление наиболее устойчиво на горизонтальной плоскости.