فهم طريقة التشغيل الثلاثي في موازنة الدوار
التعريف: ما هي طريقة التشغيل الثلاثية؟
ال طريقة التشغيل الثلاثي هو الإجراء الأكثر استخدامًا على نطاق واسع موازنة ثنائية المستوى (ديناميكية). يحدد أوزان التصحيح مطلوب في اثنين طائرات التصحيح باستخدام ثلاث عمليات قياس بالضبط: عملية أولية واحدة لتحديد خط الأساس عدم التوازن الحالة، تليها حالتان متتاليتان وزن الاختبار تشغيلات (واحدة لكل مستوى تصحيح).
توفر هذه الطريقة توازنًا مثاليًا بين الدقة والكفاءة، حيث تتطلب عددًا أقل من عمليات تشغيل وإيقاف الماكينة مقارنة بالطريقة التقليدية. طريقة التشغيل الرباعي مع توفير بيانات كافية لحساب التصحيحات الفعالة لمعظم الصناعات موازنة التطبيقات.
إجراء التشغيل الثلاثي: خطوة بخطوة
ويتبع الإجراء تسلسلًا مباشرًا ومنهجيًا:
التشغيل 1: القياس الأساسي الأولي
يتم تشغيل الماكينة بسرعة توازنها في حالتها غير المتوازنة كما وجدت. Vibration يتم إجراء القياسات في كلا موقعي المحمل (المعينين كمحمل 1 ومحمل 2)، وتسجيل كليهما السعة and زاوية الطور. تمثل هذه القياسات متجهات الاهتزاز الناتجة عن التوزيع غير المتوازن الأصلي.
- القياس عند المحمل 1: السعة A₁، الطور θ₁
- القياس عند المحمل 2: السعة A₂، الطور θ₂
- غاية: تحديد حالة الاهتزاز الأساسية (O₁ وO₂) التي يجب تصحيحها
الجولة الثانية: وزن الاختبار في مستوى التصحيح 1
تُوقف الآلة، ويُثبّت وزن تجريبي معروف (T₁) مؤقتًا في موضع زاوي مُحدَّد بدقة في مستوى التصحيح الأول (عادةً بالقرب من المحمل 1). يُعاد تشغيل الآلة بنفس السرعة، ويُقاس الاهتزاز مجددًا عند كلا المحملين.
- يضيف: وزن الاختبار T₁ عند الزاوية α₁ في المستوى 1
- القياس عند المحمل 1: ناقل اهتزاز جديد (O₁ + تأثير T₁)
- القياس عند المحمل 2: ناقل اهتزاز جديد (O₂ + تأثير T₁)
- غاية: يحدد كيفية تأثير الوزن في المستوى 1 على الاهتزاز في كلا المحملين
تحسب أداة الموازنة معاملات التأثير للمستوى 1 عن طريق طرح متجه القياسات الأولية من هذه القياسات الجديدة.
الجولة 3: وزن الاختبار في مستوى التصحيح 2
يُزال وزن الاختبار الأول، ويُثبّت وزن اختبار ثانٍ (T₂) في موضع مُحدَّد في مستوى التصحيح الثاني (عادةً بالقرب من المحمل 2). تُجرى عملية قياس أخرى، لتسجيل الاهتزاز في كلا المحملين.
- يزيل: الوزن التجريبي T₁ من المستوى 1
- يضيف: وزن الاختبار T₂ عند الزاوية α₂ في المستوى 2
- القياس عند المحمل 1: ناقل اهتزاز جديد (O₁ + تأثير T₂)
- القياس عند المحمل 2: ناقل اهتزاز جديد (O₂ + تأثير T₂)
- غاية: يحدد كيفية تأثير الوزن في المستوى 2 على الاهتزاز في كلا المحملين
تحتوي الأداة الآن على مجموعة كاملة من أربعة معاملات تأثير تصف كيفية تأثير كل مستوى على كل محمل.
حساب أوزان التصحيح
بعد اكتمال الجولات الثلاث، يقوم برنامج الموازنة بأداء الرياضيات المتجهة لحل أوزان التصحيح:
مصفوفة معامل التأثير
من عمليات القياس الثلاثة، يتم تحديد أربعة معاملات:
- α₁₁: كيف يؤثر المستوى 1 على المحمل 1 (التأثير الأساسي)
- α₁₂: كيف يؤثر المستوى 2 على المحمل 1 (الاقتران المتقاطع)
- α₂₁: كيف يؤثر المستوى 1 على المحمل 2 (الاقتران المتقاطع)
- α₂₂: كيف يؤثر المستوى 2 على المحمل 2 (التأثير الأساسي)
حل النظام
يقوم الجهاز بحل معادلتين متزامنتين لإيجاد W₁ (تصحيح للمستوى 1) وW₂ (تصحيح للمستوى 2):
- α₁₁ · W₁ + α₁₂ · W₂ = -O₁ (لإلغاء الاهتزاز عند المحمل 1)
- α₂₁ · W₁ + α₂₂ · W₂ = -O₂ (لإلغاء الاهتزاز عند المحمل 2)
يوفر الحل كل من الكتلة والموضع الزاوي المطلوب لكل وزن تصحيح.
الخطوات النهائية
- إزالة كلا الوزنين التجريبيين
- قم بتثبيت أوزان التصحيح الدائمة المحسوبة في كلا المستويين
- قم بإجراء عملية تحقق للتأكد من تقليل الاهتزاز إلى مستويات مقبولة
- إذا لزم الأمر، قم بإجراء موازنة دقيقة لضبط النتائج
مزايا طريقة التشغيل الثلاثي
أصبحت طريقة التشغيل الثلاثي هي المعيار الصناعي لموازنة المستويين بسبب العديد من المزايا الرئيسية:
1. الكفاءة المثلى
ثلاث عمليات تشغيل تُمثل الحد الأدنى اللازم لإنشاء أربعة مُعاملات تأثير (حالة ابتدائية واحدة بالإضافة إلى تشغيل تجريبي واحد لكل مستوى). هذا يُقلل من وقت تعطل الآلة مع توفير توصيف كامل للنظام.
2. موثوقية مثبتة
تشير عقود من الخبرة الميدانية إلى أن ثلاث عمليات تشغيل توفر بيانات كافية لتحقيق التوازن الموثوق به في الغالبية العظمى من التطبيقات الصناعية.
3. توفير الوقت والتكلفة
وبالمقارنة مع طريقة التشغيل الرباعي، فإن إلغاء تشغيل تجريبي واحد يقلل وقت الموازنة بنحو 20%، مما يعني انخفاض وقت التوقف وتكاليف العمالة.
4. تنفيذ أبسط
يؤدي عدد أقل من التشغيلات إلى معالجة أقل لأوزان التجارب، وفرص أقل للأخطاء، وإدارة بيانات أبسط.
5. مناسب لمعظم التطبيقات
بالنسبة للآلات الصناعية النموذجية ذات تأثيرات الاقتران المتقاطع المعتدلة والمقبولة موازنة التفاوتات, ، ثلاث جولات متتالية تقدم نتائج ناجحة باستمرار.
متى تستخدم طريقة التشغيل الثلاثية
تعتبر طريقة التشغيل الثلاثي مناسبة لـ:
- الموازنة الصناعية الروتينية: المحركات والمراوح والمضخات والمراوح - غالبية المعدات الدوارة
- متطلبات الدقة المعتدلة: درجات جودة التوازن من G 2.5 إلى G 16
- تطبيقات موازنة المجال: الموازنة في الموقع حيث يكون تقليل وقت التوقف أمرًا مهمًا
- الأنظمة الميكانيكية المستقرة: المعدات ذات الحالة الميكانيكية الجيدة والاستجابة الخطية
- هندسة الدوار القياسية: دوارات صلبة مع نسب الطول إلى القطر النموذجية
القيود ومتى لا تستخدم
قد تكون طريقة التشغيل الثلاثية غير كافية في مواقف معينة:
عندما يتم تفضيل طريقة التشغيل الرباعي
- متطلبات الدقة العالية: تحمُّلات ضيقة للغاية (G 0.4 إلى G 1.0) حيث يكون التحقق الإضافي من الخطية أمرًا ذا قيمة
- اقتران متقاطع قوي: عندما تكون مستويات التصحيح قريبة جدًا من بعضها البعض أو تكون الصلابة غير متماثلة إلى حد كبير
- خصائص النظام غير المعروفة: موازنة المعدات غير العادية أو المخصصة لأول مرة
- آلية المشكلة: المعدات التي تظهر عليها علامات السلوك غير الخطي أو المشكلات الميكانيكية
متى قد يكون المستوى الواحد كافياً
- دوارات ضيقة على شكل قرص حيث يكون عدم التوازن الديناميكي ضئيلاً
- عندما يظهر موقع محمل واحد فقط اهتزازًا كبيرًا
المقارنة مع طرق أخرى
طريقة التشغيل الثلاثي مقابل طريقة التشغيل الرباعي
| وجه | ثلاثة أشواط | أربعة أشواط |
|---|---|---|
| عدد الجولات | 3 (المحاولة الأولية + محاولتين) | 4 (الاختبار الأولي + 2 اختبار + اختبار مجمع) |
| الوقت المطلوب | أقصر | ~20% أطول |
| فحص الخطية | لا | نعم (يتحقق Run 4) |
| التطبيقات النموذجية | العمل الصناعي الروتيني | معدات عالية الدقة وحرجة |
| دقة | Good | ممتاز |
| تعقيد | أدنى | أعلى |
طريقة التشغيل الثلاثي مقابل طريقة المستوى الواحد
تختلف طريقة التشغيل الثلاثية اختلافًا جوهريًا عن موازنة المستوى الواحد, ، والذي يستخدم تشغيلين فقط (التشغيل الأولي بالإضافة إلى تجربة واحدة) ولكن يمكنه تصحيح مستوى واحد فقط ولا يمكنه معالجة عدم التوازن بين الزوجين.
أفضل الممارسات لنجاح طريقة التشغيل الثلاثي
اختيار الوزن التجريبي
- اختر أوزانًا تجريبية تنتج تغييرًا في سعة الاهتزاز بمقدار 25-50%
- صغير جدًا: نسبة إشارة إلى ضوضاء ضعيفة وأخطاء حسابية
- كبير جدًا: خطر الاستجابة غير الخطية أو مستويات الاهتزاز غير الآمنة
- استخدم أحجامًا مماثلة لكلا المستويين للحفاظ على جودة القياس المتسقة
الاتساق التشغيلي
- الحفاظ على نفس السرعة تمامًا لجميع الجولات الثلاث
- السماح بالاستقرار الحراري بين الجولات إذا لزم الأمر
- ضمان ظروف عملية متسقة (التدفق والضغط ودرجة الحرارة)
- استخدم مواقع استشعار متطابقة وطرق تركيب متطابقة
جودة البيانات
- خذ قياسات متعددة لكل جولة ومتوسطها
- التحقق من أن قياسات الطور متسقة وموثوقة
- تأكد من أن أوزان التجربة تنتج تغييرات قابلة للقياس بوضوح
- ابحث عن الشذوذ الذي قد يشير إلى أخطاء القياس
دقة التثبيت
- قم بوضع علامة والتحقق من مواضع الزوايا لوزن الاختبار بعناية
- تأكد من تثبيت أوزان الاختبار بشكل آمن وعدم تحركها أثناء التشغيل
- قم بتثبيت أوزان التصحيح النهائية بنفس العناية والدقة
- التحقق من الكتل والزوايا قبل التشغيل النهائي
استكشاف الأخطاء وإصلاحها
نتائج سيئة بعد التصحيح
الأسباب المحتملة:
- أوزان التصحيح المثبتة بزوايا خاطئة أو بكتل خاطئة
- تغيرت ظروف التشغيل بين التشغيلات التجريبية وتثبيت التصحيح
- المشاكل الميكانيكية (الرخاوة، عدم المحاذاة) التي لم يتم معالجتها قبل الموازنة
- استجابة النظام غير الخطية
تنتج الأوزان التجريبية استجابة صغيرة
الحلول:
- استخدم أوزان تجريبية أكبر أو ضعها في دائرة نصف قطرها أكبر
- التحقق من تركيب المستشعر وجودة الإشارة
- التحقق من صحة سرعة التشغيل
- ضع في اعتبارك ما إذا كان النظام يتمتع بتخميد مرتفع للغاية أو حساسية استجابة منخفضة للغاية
قياسات غير متسقة
الحلول:
- السماح بمزيد من الوقت للاستقرار الحراري والميكانيكي
- تحسين تركيب المستشعر (استخدم المسامير بدلاً من المغناطيس)
- عزل عن مصادر الاهتزاز الخارجية
- معالجة المشكلات الميكانيكية التي تسبب سلوكًا متغيرًا