فهم عدم التوازن في الآلات الدوارة

التعريف: ما هو عدم التوازن؟

عدم التوازن (غالبًا ما يُستخدم بالتبادل مع اختلال التوازن) هو حالة في الدوار حيث لا يكون مركز الكتلة (أو مركز الثقل) محاذيًا لمركز الدوران. يُعرف هذا الانحراف باسم الانحرافيعني عدم توزيع الكتلة بالتساوي حول محور الدوران. عند دوران الدوار، يُولّد هذا التوزيع غير المتساوي للكتلة قوة طرد مركزي صافية تسحب الدوار بعيدًا عن مركزه، مما يُسبب اهتزاز الآلة بأكملها. يُعدّ عدم التوازن المصدر الأكثر شيوعًا للاهتزاز في الآلات الدوارة.

التوقيع الكلاسيكي لعدم التوازن

يتميز عدم التوازن بتوقيع اهتزازي مميز للغاية ويمكن التعرف عليه، مما يجعل تشخيصه سهلاً نسبيًا:

• تكرار: يحدث الاهتزاز في نفس اللحظة 1x سرعة الدوران الدوار. إذا زادت سرعة الآلة أو تباطأت، فسيتبعها تردد الاهتزاز تمامًا.
• اتجاه: الاهتزاز موجود بشكل رئيسي في شعاعي الاتجاه (أفقي ورأسي). عادةً ما يكون هناك اهتزاز محوري (دفعي) قليل جدًا.
• السعة: تتناسب سعة الاهتزاز طرديًا مع مربع سرعة الدوران. بمضاعفة السرعة، ستتضاعف قوة عدم التوازن (والاهتزاز الناتج عنها) أربع مرات.
• مرحلة: عادةً ما يكون قياس الطور لعدم التوازن مستقرًا وقابلًا للتكرار.

أنواع عدم التوازن

يمكن تصنيف عدم التوازن إلى ثلاثة أنواع رئيسية:

1. عدم التوازن الثابت

يُعرف أيضًا باسم "اختلال توازن القوة"، وهو أبسط أنواعه. يحدث عندما تكون الكتلة موزعة بشكل غير متساوٍ على مستوى واحد، مثل بقعة ثقيلة واحدة على قرص رقيق. يُسمى هذا "اختلالًا ثابتًا" لأنه يُمكن اكتشافه مع ثبات الدوار؛ فإذا وُضع على حواف سكين خالية من الاحتكاك، سيتدحرج الدوار حتى تصل البقعة الثقيلة إلى الأسفل. يُمكن تصحيح هذا الاختلال بوضع ثقل واحد بزاوية 180 درجة مقابل البقعة الثقيلة.

2. عدم التوازن بين الزوجين

يحدث هذا عند وجود نقطتين ثقيلتين متساويتين على طرفي الدوار المتقابلين، بزاوية ١٨٠ درجة. يُحدث هذا حركة اهتزازية تُحاول لفّ الدوار من طرف إلى آخر. الدوار ذو عدم التوازن الثنائي يكون متوازنًا بشكل ثابت (لا يتدحرج على حواف السكين)، ولكنه يهتز بشدة عند دورانه. يتطلب الأمر وزني تصحيح في مستويين منفصلين لمقاومة حركة الاهتزاز.

3. عدم التوازن الديناميكي

هذه هي الحالة الأكثر شيوعًا في الآلات الحقيقية. وهي مزيج من عدم التوازن الساكن وعدم التوازن الثنائي. يتطلب تصحيح عدم التوازن الديناميكي إجراء تصحيحات كتلة في مستويين مختلفين على الأقل على طول الدوار، وهي عملية تُعرف باسم التوازن الديناميكي.

الأسباب الشائعة لعدم التوازن

قد يظهر عدم التوازن منذ التصنيع أو يتطور أثناء التشغيل. تشمل الأسباب الشائعة ما يلي:

• عيوب التصنيع: المسامية في المسبوكات، وكثافة المواد غير المتساوية، وتحملات التشغيل.
• أخطاء التجميع: المكونات المثبتة بشكل غير صحيح، أو البراغي المشدودة بشكل غير متساو، أو المفاتيح غير المحاذية.
• التآكل والتلف: تآكل أو تآكل غير متساوٍ أو تآكل على شفرات المروحة أو مراوح المضخة.
• تراكم المواد: تراكم الأوساخ أو الغبار أو المنتجات على الدوارات الموجودة في المراوح والمنفاخات وأجهزة الطرد المركزي.
• فشل المكونات: سيؤدي إلقاء وزن متوازن أو شفرة مكسورة إلى خلق حالة عدم توازن خطيرة على الفور.

لماذا يعد تصحيح الخلل في التوازن أمرا بالغ الأهمية

إن تشغيل الآلة مع اختلال كبير في التوازن يضر بسلامتها. فالقوة الدورية المستمرة تسبب:

• فشل المحمل المبكر: تتعرض المحامل لأحمال ديناميكية عالية، مما يؤدي إلى تآكل سريع.
• التعب والتشقق: يسبب الاهتزاز إجهادًا وتعبًا على العمود والأساس والمكونات الأخرى.
• انخفاض الكفاءة: يتم هدر الطاقة في شكل اهتزاز وحرارة بدلاً من القيام بعمل مفيد.
• مخاطر السلامة: يمكن أن يؤدي اختلال التوازن الشديد إلى فشل كارثي.

يتم تصحيح عدم التوازن من خلال إجراء موازنة منتظمة، وهي إحدى الطرق الأكثر فعالية لتحسين موثوقية الآلات.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي