أساسيات الاهتزاز بلغة بسيطة

← Balanset-1A Knowledge Base — كل الفصول

هذا الفصل هو الحد الأدنى من النظرية التي تحتاجها للعمل بجهاز Balanset-1A بوعي، بدلاً من مجرد الضغط على الأزرار.

ما هو الاهتزاز ولماذا تهتز الآلة

من الناحية المثالية، يكون مركز كتلة أي دوّار (أسطوانة آلة التقطيع، دافعة مروحة، عمود دوران) على محور الدوران تمامًا. لكن في الواقع يوجد دائمًا انزياح طفيف في الكتلة — عدم الاتزان. فأثناء دوران الدوّار، تسحبه “النقطة الثقيلة” جانبيًا في كل دورة، مما يولّد قوة طرد مركزي تهزّ الآلة عند تردد الدوران.

مهم: عدم التوازن ليس سوى أحد أسباب الاهتزاز. فالآلة تهتز أيضًا بسبب:

• تآكل وتخلخل المحامل،
• عدم محاذاة العمود (الوصلات، الأحزمة)،
• الشقوق وارتخاء عناصر التثبيت (البراغي، الإطار)،
• عمود مثنٍ،
• الرنين الإنشائي،
• القوى الديناميكية الهوائية والكهرومغناطيسية (المراوح، محركات التردد المتغير).

تُزيل الموازنة عدم التوازن فقط. أما كل ما عدا ذلك فيجب إصلاحه لا موازنته. ومن هنا القاعدة الذهبية: لا يستطيع الجهاز “موازنة” آلة معطوبة.

بماذا يُقاس الاهتزاز

يقيس Balanset-1A سرعة الاهتزاز — القيمة الفعالة (RMS) بوحدة مم/ثانية. وهذه هي الكمية المعيارية لتقييم حالة الآلة ضمن نطاق التردد التشغيلي.

مقياس تقييم سريع تقريبي (استنادًا إلى ISO 10816/20816، التفاصيل في الفصل 06):

بالنسبة للآلات الزراعية (آلات التقطيع، آلات الجز) تكون الحدود أكثر مرونة: حتى 4.8 mm/s جيدة، وحتى 7.1 mm/s على دعامات لينة، ومع مراعاة ظروف التشغيل فإن “أقل من 8 mm/s يُعد جيدًا بالفعل”.

التردد وسرعة الدوران (RPM) والتوافقيات

لنفترض أن الدوّار يدور بسرعة 3000 rpm. أي 50 دورة في الثانية = 50 هرتز. يُحلَّل الاهتزاز إلى مكوّنات ترددية — وهو الطيف (FFT). يُظهر الطيف “من المسؤول عن الاهتزاز”:

• 1x (تردد الدوران) — البصمة الكلاسيكية لـ عدم الاتزان. وهذا هو المكوّن الذي تقلّله الموازنة.
• 2x, 3x (التوافقي الثاني، الثالث) — غالبًا ما يكون سببه عدم محاذاة العمود، ارتخاء عناصر التثبيت، أو عمود مثنٍ. إذا كان 2x أعلى من 1x — فلا يزال الوقت مبكرًا للموازنة؛ ابحث أولاً عن عدم المحاذاة أو الارتخاء.
• الترددات العالية، “الضوضاء” — عيوب المحامل وتعشيق التروس.
• الترددات المنخفضة غير المرتبطة بسرعة الدوران (RPM) — ارتخاء القاعدة/دعامات التثبيت، والديناميكا الهوائية.
• مضاعفات تردد التيار الكهربائي (مثال: 6 × 50 Hz = 300 Hz) — تداخل كهرومغناطيسي من محرك التردد المتغير. اختبار: أوقف محرك التردد المتغير أثناء التباطؤ الحر — إذا اختفت الذروة، فالسبب كهربائي وليس ميكانيكيًا.

قاعدة عملية من الدعم الفني: إذا كانت ذروة الطيف تتحرك تناسبيًا عند تغيير سرعة الدوران — فهي توافقي دوران؛ أما إذا بقيت ثابتة في مكانها — فهي رنين إنشائي أو مصدر خارجي.

كيف يبدو ذلك على الشاشة:

الطور (Phase) — “أين تشير النقطة الثقيلة”

بالإضافة إلى السعة، يقيس الجهاز مرحلة — وهي الزاوية بين نبضة التاكومتر (مرور العلامة العاكسة أمام الليزر) وذروة الاهتزاز. يخبرك الطور بمكان وجود عدم التوازن بالضبط. ومن خلال تغيّر السعة والطور بعد تركيب وزن تجريبي، يحسب الجهاز كتلة وزاوية وزن التصحيح — وهو طريقة معامل التأثير والتأثر.

نتائج عملية:

• يجب عدم إعادة لصق علامة التاكو بين الدورات — لأن “صفر” الطور سينزاح. كما يجب عدم تحريك التاكومتر نفسه أو إعادة توجيهه؛
• يجب أن تكون سرعة الدوران (RPM) واحدة في جميع دورات السلسلة؛
• يجب أن يكون الطور مستقرًا من دورة لأخرى (بتشتت لا يتجاوز نحو 10–20°). فإذا تذبذب الطور — لا يمكن الوثوق بالقياس؛ ابحث عن سبب ميكانيكي أو رنين.

الرنين — العدو الأكبر للموازنة

لكل بنية (الدوّار + الدعامات + الإطار) ترددات طبيعية خاصة بها. وإذا تطابقت سرعة الدوران التشغيلية مع أحد هذه الترددات الطبيعية، فإن الرنين يحدث الرنين: يقفز الاهتزاز إلى الأعلى، ويتذبذب الطور، وتتوقف حسابات الجهاز عن التقارب، و“يستمر الجهاز في طلب وزن إضافي”.

علامات الرنين:

• تغيّر بسيط في سرعة الدوران يغيّر الاهتزاز عدة أضعاف؛
• بعد تركيب الوزن المحسوب، يزداد الاهتزاز بدلاً من أن ينخفض؛
• تكون السعة والطور غير مستقرين رغم ثبات الظروف.

ما العمل: وازن عند سرعة دوران مختلفة — عادةً دون بعيدًا عن الرنين. الوصفة النموذجية لآلات التقطيع: موازنة أولية عند 600–900 rpm، ثم الانتقال إلى سرعة التشغيل. تتضمن الإصدارات الحديثة من البرنامج مخطط RunDown (التباطؤ الحر) — أدر الدوّار، ثم اقطع المحرك وسجّل التباطؤ الحر: تكشف الذرى ترددات الرنين، وتختار سرعة الموازنة بينها.

مثال حقيقي: دوّار أحد العملاء تعذّرت موازنته عند 1600 rpm لكنه اتّزن جيدًا عند 1000 rpm. والسبب — رنين قريب من 1600.

الخطّية، ولماذا تُركّب نصف الكتلة

يفترض حساب الجهاز أن النظام خطي: ضعف الوزن يعني ضعف الاستجابة. وعلى الآلات الصلبة ذات القاعدة الجيدة يكون هذا صحيحًا تقريبًا. لكن آلة تقطيع مركّبة على جرار، أو آلة على دعامات لينة، أو بنية بها تخلخل وشقوق تتصرف بشكل غير خطي؛ إذ غالبًا ما لا تكون الاستجابة للوزن تناسبية.

ومن هنا القاعدة المثبتة عمليًا: ركّب 1/2 (وفي الآلات السيئة 1/3) من الكتلة المحسوبة ثم قم بدورة تحقق. بعدها سيقوم الجهاز بتدقيق الباقي. وهذا أسرع من إعادة لحام وزن كبير “تجاوز” الهدف.

عدم التوازن الساكن والديناميكي

ثابت — تكون النقطة الثقيلة في جانب واحد من الدوّار. الدوّار المتوقف على دعامات حرة سيدور من تلقاء نفسه ليضع الجانب الثقيل في الأسفل. يُصحَّح بوزن واحد في مستوى واحد.

ديناميكي — نقاط ثقيلة عند طرفين مختلفين وعلى جانبين مختلفين من الدوّار. لا يهتز الدوّار فحسب، بل “يتمايل” أثناء دورانه. يلزم وضع أوزان في مستويين. لا يمكن كشف هذا سكونيًا: فعند تدوير الدوّار 90° يبدو الوزنان وكأنهما يوازنان بعضهما، لكن أثناء الحركة تسحب كل نقطة ثقيلة في اتجاهها الخاص.

مستوى واحد أم اثنان؟

• One plane — الدوّارات الضيقة (الأقراص، البكرات، الدافعات الضيقة). قاعدة عملية من ISO 21940-11: إذا كان عرض الدوّار أقل من نصف قطره (نسبة ~1:2؛ ويوصي الدعم الفني عمليًا بـ 1:3) — يكفي مستوى واحد.
• طائرتان — الدوّارات الطويلة (أسطوانات آلات التقطيع، الأعمدة، دوّارات الحصادات، المراوح عند 3000 rpm وما فوق). يؤثر عدم التوازن عند طرفي الدوّار كل منهما في الآخر، لذا يقيس الجهاز قناتين في آن واحد (المستشعران X1 وX2) ويحسب كلا الوزنين معًا.

درجات جودة الموازنة G (ISO 1940 / ISO 21940-11)

يُحدَّد عدم التوازن المتبقي بوحدة جم حسب درجات G:

كلما زادت سرعة الدوران وصغر الدوّار — كانت الدرجة أكثر تشددًا. يحتوي برنامج Balanset على حاسبة تفاوت: أدخل كتلة الدوّار وسرعة الدوران ودرجة G — فتُعيد لك عدم التوازن المتبقي المسموح به بوحدة g·mm لكل مستوى. مثال حقيقي: دوّار كتلته 80 كجم عند 3000 rpm، G6.3 ← التفاوت ≈ 802 g·mm لكل مستوى.

لا تخلط بين نظامي التقييم:

• مم/ثانية (سرعة الاهتزاز) — تقييم الآلة المُجمَّعة في موقعها، وفق ISO 10816/20816؛
• جم (عدم التوازن المتبقي) — تقييم الدوّار نفسه، وفق ISO 1940/21940. تعمل آلات الموازنة بوحدة g·mm؛ أما الموازنة الميدانية فتعتمد عادةً على مراقبة mm/s.

قاموس مصطلحات مصغّر