ما هو وزن التجربة في موازنة الدوار؟

وزن التجربة (ويُسمى أيضًا وزن الاختبار أو وزن المعايرة) هو كتلة معلومة تُثبّت مؤقتًا على دوّار عند نصف قطر معلوم أثناء عملية الموازنة أحادية المستوى. ومن خلال قياس تغير الاهتزاز الناتج عن وزن التجربة، يحسب جهاز الموازنة كتلة التصحيح الدائمة الصحيحة وزاويتها. ويُزال وزن التجربة بعد انتهاء عملية القياس.

كيف أختار وزن التجربة المناسب؟

يجب أن يُحدث وزن الاختبار المثالي تغييرًا قابلًا للقياس في الاهتزاز دون تحميل زائد على الدوار أو المحامل. وتتمثل إحدى الإرشادات الهندسية الشائعة في استخدام ما بين 5% و10% من عدم التوازن المتبقي المسموح به (وفقًا للمعيار ISO 21940) مقسومًا على نصف قطر التصحيح. قد لا يُعطي وزن الاختبار الصغير جدًا قراءة موثوقة، بينما قد يتسبب الوزن الكبير جدًا في اهتزاز مفرط أو مخاطر تتعلق بالسلامة.

ماذا يحدث إذا كان وزن التجربة ثقيلاً للغاية؟

قد يتسبب وزن التجربة الثقيل للغاية في اهتزازات عالية بشكل خطير أثناء التشغيل التجريبي، مما قد يُلحق الضرر بالمحامل أو موانع التسرب أو الدوار نفسه. كما قد يتجاوز النطاق الخطي لمستشعرات الاهتزاز، مما يؤدي إلى نتائج موازنة غير دقيقة. ابدأ دائمًا بالحد الأدنى المحسوب (5% من U_per / r) ولا تزد إلا إذا كان تغير الاهتزاز غير كافٍ.

أين يجب أن أضع وزن التجربة على الدوار؟

ضع ثقل التجربة عند مستوى التصحيح - وهو الموقع المحوري الذي ستُضاف إليه أوزان التوازن الدائمة. أما بالنسبة للموقع القطري، فثبّته عند أقصى نصف قطر متاح لتقليل الكتلة المطلوبة. تشمل طرق التثبيت الشائعة التثبيت بمسامير في الثقوب الموجودة، أو استخدام أوزان مغناطيسية، أو لصق الأوزان على سطح الدوّار. تأكد من تثبيت ثقل التجربة بإحكام وعدم إمكانية انفصاله أثناء الدوران.

لماذا يتم استخدام 5-10% من عدم التوازن المسموح به لوزن التجربة؟

يُعدّ نطاق 5–10% دليلاً هندسياً عملياً يوازن بين متطلبين: يجب أن يكون وزن الاختبار ثقيلاً بما يكفي لإحداث تغيير واضح وقابل للقياس في الاهتزاز (نسبة الإشارة إلى الضوضاء)، ولكنه خفيف بما يكفي لتجنب الاهتزاز المفرط. ويضمن استخدام عدم التوازن المسموح به كمرجع أن يتمّ معايرة وزن الاختبار بشكل مناسب لكتلة الدوّار وسرعته ودرجة توازنه.

أداة هندسية مجانية

حاسبة الوزن التجريبي لموازنة الدوار

احسب كتلة الوزن التجريبي الموصى بها لموازنة الدوار أحادي المستوى. مع مراعاة كتلة الدوار وسرعته ونصف قطر التصحيح وصلابة الدعامة وشدة الاهتزاز.

طريقة فيبروميرا دعم الصلابة مستوى الاهتزاز

كتلة الدوار (Mr) (كجم)

سرعة الدوران (نيوتن) (دورة في الدقيقة)

نصف قطر التركيب (يمين) (مم)

صلابة الدعم (Ksupp) (0.5–5.0)

مستوى الاهتزاز (مم/ث RMS)

الإعدادات المسبقة السريعة

نتائج

الوزن التجريبي الموصى به (طن)

—

كتلة الدوار (Mr)

—

نصف قطر التجربة (يمين)

—

صلابة الدعم (Ksupp)

—

معامل الاهتزاز (كيلو فيب)

—

نصف القطر بالسنتيمتر (Rt)

—

عامل السرعة (نيوتن/100)²

—

معادلة الوزن التجريبي

يتم حساب كتلة الوزن التجريبي باستخدام صيغة هندسية عملية تأخذ في الاعتبار ظروف الدعم وشدة الاهتزاز:

جبل — كتلة الوزن التجريبي (غ)
السيد — كتلة الدوار (غ) — أدخلها بالكيلوغرام، وسيتم تحويلها إلى غرامات داخليًا
Ksupp — معامل صلابة الدعم (0.5–5.0)
Kvib — معامل مستوى الاهتزاز (0.5–3.0) — مُستمد من الاهتزاز المقاس بوحدة مم/ث
رت — نصف قطر تركيب وزن التجربة (سم) — أدخل القيمة بالمليمتر، وسيتم تحويلها إلى سنتيمتر داخليًا
ن — سرعة الدوران (RPM)

معامل صلابة الدعامة (Ksupp)

يوضح هذا المعامل كيف يؤثر هيكل دعم الآلة على استجابة الاهتزاز لعدم التوازن:

Ksupp	نوع الدعم	وصف
5.0	صلب جداً	كتلة خرسانية ضخمة، وهيكل فولاذي صلب. بالكاد يتغير الاهتزاز مع عدم التوازن - الحاجة أثقل وزن التجربة (ارتفاع Ksupp).
4.0	جامد	قاعدة خرسانية، وقاعدة صلبة. نموذجية للمضخات والضواغط الكبيرة.
2.0–3.0	واسطة	تركيب صناعي قياسي، قاعدة تثبيت على الخرسانة. الوضع الأكثر شيوعًا للمراوح والمحركات والآلات العامة.
1.0	مرن	حوامل زنبركية، عوازل مطاطية. الآلة تهتز بحرية. أخف وزنا وزن التجربة كافٍ (انخفاض Ksupp).
0.5	مرونة عالية	حامل معلق، عوازل ناعمة، جهاز موازنة/مهد. أقصى استجابة للاهتزاز - أخف وزن تجريبي.

قاعدة عامة: تمتص الدعامات الصلبة (Ksupp = 4–5) الاهتزازات، لذا تحتاج إلى وزن تجريبي أثقل لإحداث تغيير ملحوظ. أما الدعامات المرنة (Ksupp = 0.5–1) فتُضخّم الاستجابة، لذا يكفي وزن تجريبي أخف.

معامل مستوى الاهتزاز (كيلو فيبر)

يعكس هذا المعامل شدة الاهتزاز الحالية للآلة قبل عملية الموازنة:

Kvib	مستوى الاهتزاز	حالة
1	قليل ((أقل من 2 مم/ث)	يعمل الجهاز بسلاسة. يُجرى الضبط الدقيق فقط. استخدم وزنًا تجريبيًا أخف وزنًا - وإلا فقد يطغى على إشارة عدم التوازن الموجودة.
2	متوسط (2-4.5 مم/ث)	اهتزاز ملحوظ. عملية موازنة عادية.
3	مرتفع (4.5–7.1 مم/ث)	مشكلة عدم توازن واضحة. سيناريو نموذجي لموازنة الحقول. الخيار الافتراضي.
5	عالية (7.1–11 مم/ث)	اختلال كبير في التوازن. يلزم إجراء موازنة عاجلة. وزن تجريبي أكبر مناسب - الاهتزاز مرتفع بالفعل.
8	عالية جداً (> 11 مم/ث)	مستوى خطير. اختلال كبير في التوازن. يُقبل وزن تجريبي أثقل لضمان تغيير متجه قابل للقياس.

لماذا تنجح هذه التركيبة؟

الصيغة Mt = Mr × Ksupp × Kvib / (Rt × (N/100)²) تلخص الفيزياء الأساسية:

دوارات أثقل نحتاج إلى أوزان تجريبية أثقل (تتناسب خطيًا مع الكتلة العضلية)
سرعات أعلى يولد قوة طرد مركزي أكبر لكل غرام، لذلك يلزم وزن تجريبي أقل (مربع عكسي لـ N)
نصف قطر أكبر يعني ذلك عزمًا أكبر لكل غرام، وبالتالي وزنًا أقل مطلوبًا (عكس Rt).
دعامات أكثر صلابة يلزم وزن أكبر لإحداث تغيير ملحوظ في الاهتزاز (Ksupp أعلى = 4-5)
دعامات مرنة تضخيم الاستجابة، وبالتالي تقليل الوزن المطلوب (انخفاض Ksupp = 0.5–1)
اهتزاز موجود أعلى يعني ذلك عدم توازن أكبر موجود - وزن تجريبي أكبر نسبياً (Kvib أعلى)

مثال عملي

مثال - مروحة طرد مركزي

منح: الكتلة النسبية = 111 كجم = 111,000 جم، السرعة = 1111 دورة في الدقيقة، نصف القطر = 111 مم = 11.1 سم، معامل الرفع = 1.0، الاهتزاز = 11 مم/ث ← معامل الاهتزاز = 1.5

الخطوة 1: عامل السرعة: (N/100)² = (1111/100)² = 11.11² = 123.43

الخطوة 2: المقام: Rt(سم) × (N/100)² = 11.1 × 123.43 = 1370.1

الخطوة 3: البسط: Mr(g) × Ksupp × Kvib = 111,000 × 1.0 × 1.5 = 166,500

الخطوة 4: Mt = 166,500 / 1,370.1 = 121.5 غرام

نتيجة: استخدم تقريبًا 122 غرام وزن تجريبي عند نصف قطر 111 مم.

⚠️ ملاحظة هامة تتعلق بالسلامة: قد يتسبب وزن التجربة الثقيل جدًا في اهتزازات عالية وخطيرة. إذا بدا الوزن المحسوب كبيرًا جدًا، فابدأ بنصفه وزده تدريجيًا. تأكد دائمًا من تثبيت وزن التجربة بإحكام وعدم إمكانية انفصاله أثناء الدوران.

مقارنة مع طريقة ISO 21940

تستخدم طريقة ISO الكلاسيكية درجة التوازن G لحساب عدم التوازن المسموح به، ثم تعتمد على وزن 5-10% كوزن تجريبي. تُعدّ صيغة Vibromera هذه اختصارًا عمليًا في الميدان، إذ تُعطي نتائج مماثلة مع مراعاة ظروف العالم الحقيقي (صلابة الدعامة ومستوى الاهتزاز الحالي) التي تفترضها طريقة ISO مثالية.