فهم عدم التوازن في الآلات الدوارة
اختلال التوازن - تُستخدم بالتبادل مع عدم التوازن - هي الحالة التي يكون فيها الدوار‘لا يتطابق مركز كتلته مع محور دورانه. تتوزَّع الكتلة بشكل غير متساوٍ حول العمود، لذا عندما يدور الدوَّار تولِّد كتلة الإزاحة قوة الطرد المركزي الذي يسحب الدوار بعيدًا عن مركزه ويجعل الآلة بأكملها تهتز. هذا الإزاحة لمركز الكتلة من المركز الهندسي هو إزاحة مركز الكتلة عن المركز الهندسي للدوار الانحراف, والاهتزاز الذي ينتج عنه يجعل اختلال التوازن العطل الوحيد الأكثر شيوعًا في الماكينات الدوارة - وعادةً ما يكون أول عطل يقوم أخصائي التشخيص بفحصه.
1. التعريف: ما الذي يسبب القوة
القوة المضطربة هي قوة الطرد المركزي: F = m-r-ω²، حيث م-ص هو اختلال التوازن (كتلة الإزاحة مضروبة في نصف قطرها) و أوم هي السرعة الزاوية. يتبع ذلك نتيجتان على الفور. أولاً، تدور القوة مع العمود، لذا فهي تدفع المحامل مرة واحدة في كل دورة. ثانيًا، تتناسب مع مربع من السرعة - يمكن أن يصبح الدوار الذي يبدو جيدًا عند تدويره ببطء باليد معاقبة عند الدوران الكامل في الدقيقة، وهذا هو السبب في أن جودة التوازن تشتد المتطلبات بشكل حاد مع ارتفاع سرعة الخدمة. يتم قياس عدم الاتزان كميًا ككتلة مضروبة في نصف القطر، وعادةً ما يكون ذلك بالجرام-مليمتر (g-ملم)، لأن مقدار الكتلة البعيدة عن المركز ومدى بعدها عن المحور يحددان القوة.
2. تشخيص الخلل: التوقيع الكلاسيكي
من السهل نسبيًا تحديد الاختلال في التوازن لأنه اهتزاز التوقيع متناسق للغاية - وهو سبب رئيسي لكونه نقطة البداية الطبيعية في تحليل الاهتزازات:
- تكرار: يستقر الاهتزاز عند 1× سرعة الدوران 1× سرعة الدوران (ال سرعة التشغيل). قم بتسريع الماكينة لأعلى أو لأسفل وستتبعها الذروة بشكل مثالي.
- اتجاه: الطاقة في الغالب شعاعي - أفقيًا ورأسيًا - مع القليل من محوري (الدفع) الاهتزاز.
- السعة: يتناسب طرديًا مع مربع سرعة الدوران، لذا فإن مضاعفة السرعة تضاعف قوة اختلال التوازن والاهتزاز الناتج عنها أربع مرات تقريبًا.
- مرحلة: 1×1 مرحلة القراءة مستقرة وقابلة للتكرار، وهو ما يجعل تحديد موقع البقعة الثقيلة قابلاً للتكرار.
لأنه يمكن أن تنشأ قمة مهيمنة 1×× أيضًا من عدم المحاذاة, a عمود مثني أو صدى, ، يؤكد المحلل الدقيق اختلال التوازن من خلال كاملة النمط: مرتفع 1×، منخفض التوافقيات, طاقة شعاعية في الغالب، وطور ثابت. على النقيض من ذلك، فإن المكون الكبير 2×، على النقيض من ذلك، يوجه التشخيص نحو اختلال أو الارتخاء الميكانيكي.
3. أنواع الخلل الثلاثة
اختلال التوازن الثابت
يُطلق عليه أيضًا “اختلال توازن القوة”، وهو أبسط الأنواع، حيث يتم إزاحة الكتلة في مستوى واحد - فكر في بقعة ثقيلة واحدة على قرص رفيع. إنه “ساكن” لأنه يكشف عن نفسه في حالة السكون: متوازن على حواف سكين عديمة الاحتكاك، يتدحرج الدوار حتى تتدلى البقعة الثقيلة في الأسفل. يقوم وزن واحد يوضع بزاوية 180 درجة مقابل البقعة الثقيلة بتصحيحها، عالم موازنة المستوى الواحد.
اختلال التوازن بين الزوجين
تلغى نقطتان ثقيلتان متساويتان متساويتان على طرفي الدوار متعاكستين، تفصل بينهما 180 درجة، كقوة محصلة ولكنهما تشكلان زوج - عزم التأرجح الذي يلوي الدوّار من طرف إلى طرف. يكون هذا الدوّار متوازنًا بشكل ثابت (لن يتدحرج على حواف السكين) ولكنه يهتز بشدة عند التشغيل، ويتطلب الأمر وزني تصحيح في مستويين منفصلين لإلغاء العزم.
اختلال التوازن الديناميكي
الحالة الموجودة في جميع الماكينات الحقيقية تقريبًا، وهي اختلال التوازن الديناميكي الذي يجمع بين التأثيرات الثابتة والازدواجية. يتطلب تصحيحه تغييرات الكتلة في مستويين على الأقل على طول الدوار - موازنة ديناميكية (ذات مستويين). عندما تصادف أن تكون المركبتان الثابتة ومركبتا الازدواج متحاذيتين زاويًّا، فإن الحالة الخاصة تسمى عدم الاتزان شبه الثابت.
4. الأسباب الشائعة
قد يوجد الخلل من التصنيع أو يتطور أثناء التشغيل. وتشمل المصادر المتكررة ما يلي:
- عيوب التصنيع: المسامية في المسبوكات، وكثافة المواد غير المتساوية، وتحملات التشغيل.
- أخطاء التجميع: المكونات التي تم تركيبها بشكل خاطئ، أو البراغي المشدودة بشكل غير متساوٍ أو المفاتيح غير المتناسقة.
- البلى والتلف: تآكل غير متساوٍ, تآكل أو يرتدي على شفرات المروحة والمضخة الدافعات.
- تراكم المواد: الأوساخ أو الغبار أو المنتج المتراكم على دوارات المراوح والمنافيخ وأجهزة الطرد المركزي.
- فشل المكونات: يؤدي ثقل الميزان الملقى أو الشفرة المكسورة على الفور إلى اختلال شديد في التوازن.
5. لماذا يعد تصحيح الخلل في التوازن أمرًا بالغ الأهمية
إن ترك الماكينة تعمل باختلال كبير في التوازن يضر بها بشكل مطرد، لأن القوة الدورية تحمّل الهيكل في كل دورة:
- فشل المحمل السابق لأوانه: تشهد المحامل أحمالاً ديناميكية عالية وتتآكل بسرعة.
- التعب والتشقق: يتراكم الإجهاد المتكرر تعب الضرر في العمود والأساس والأجزاء المحيطة به.
- انخفاض الكفاءة: تنزف الطاقة في صورة اهتزازات وحرارة بدلاً من الناتج المفيد.
- مخاطر السلامة: في الحالات القصوى، يمكن أن يؤدي اختلال التوازن الحاد إلى فشل كارثي.
6. تصحيح عدم التوازن في الميدان
يتم علاج اختلال التوازن عن طريق موازنة الإجراء - من بين الخطوات المنفردة الأكثر فعالية لتحسين موثوقية الماكينات. لا يتمثل الهدف في عدم اختلال التوازن الصفر، بل في عدم التوازن المتبقي في حدود المسموح به. تأتي الحدود المقبولة من درجة G نظام ISO 21940-11 (التي استوعبت المواصفة القياسية الأقدم ISO 1940-1)؛ ثم يتم الحكم على الاهتزاز الناتج مقابل حدود الشدة في ايزو 20816 (الخلف الحديث لمعيار ISO 10816). مجاناً حاسبة الرصيد غير المتوازن المتبقي (ISO 21940-11) تحويل الدرجة وسرعة التشغيل المختارة إلى g-ملم المسموح بها في المستوى.
في الماكينة المجمعة يتم العمل في الموقع وليس على آلة الموازنة. جهاز تحليل محمول ثنائي القناة مثل جهاز تحليل بالانست-1أ يقيس السعة والطور 1×، ويشتق الدوار معاملات التأثير من وزن الاختبار, ويحسب كتلة وزاوية كلٍّ من وزن التصحيح لمستوى واحد أو مستويين موازنة المجال. نظرًا لأنها تعمل في محامل الماكينة نفسها عند سرعة التشغيل، فإنها تصحح الخلل وتتحقق من أن المتبقي يقع داخل درجة ISO المختارة.
