فهم موازنة المستوى الواحد
التعريف: ما هو التوازن أحادي المستوى؟
موازنة المستوى الواحد هو موازنة إجراء يُصحَّح فيه اختلال توازن الدوار بإضافة أو إزالة كتلة في مستوى شعاعي واحد فقط عمودي على محور الدوران. تُناسب هذه الطريقة عندما يكون اختلال التوازن سائدًا ثابت في الطبيعة، هذا يعني أن مركز كتلة الدوار بعيد عن محور الدوران، ولكن لا يوجد زوج أو لحظة مهمة تتسبب في اهتزاز الدوار.
موازنة المستوى الواحد هي أبسط وأكثر طرق الموازنة اقتصادية، حيث تتطلب فقط مستوى واحدًا مستوى التصحيح وعادة ما يكون واحد فقط وزن الاختبار ركض لإكمال.
متى تستخدم موازنة المستوى الواحد
تعتبر الموازنة أحادية المستوى مناسبة لأنواع محددة من الدوارات وظروف التشغيل:
1. دوارات من نوع القرص
الدوارات التي يكون طولها المحوري (سُمكها) صغيرًا مقارنةً بقطرها تُعدّ مرشحةً مثاليةً. تُسمى هذه الدوارات عادةً "الضيقة" أو "الرفيعة". من الأمثلة على ذلك:
- عجلات الطحن
- شفرات المنشار الدائري
- مروحة أو مروحة ذات مرحلة واحدة
- عجلات الموازنة
- دوارات فرامل القرص
- بكرات مفردة
2. الدوارات الصلبة التي تعمل بسرعة أقل من السرعة الحرجة الأولى
ل دوارات صلبة التي تعمل بشكل جيد أقل من مستواها الأول السرعة الحرجة, قد تكون موازنة المستوى الواحد كافية حتى مع وجود طول محوري للدوار. والمفتاح هو عدم تعرض الدوار لانحناء أو انثناء كبير أثناء التشغيل.
3. عندما يكون من المعروف أن عدم التوازن ثابت
إذا كانت حالة عدم التوازن ناجمة عن مصدر موضعي واحد - مثل تراكم المواد، أو شفرة مروحة مفقودة، أو تركيب غريب الأطوار - وأظهرت قياسات الاهتزاز حركة متزامنة بشكل أساسي في جميع مواقع المحمل، فإن الموازنة أحادية المستوى تكون مناسبة.
إجراء موازنة المستوى الواحد
ويتبع الإجراء نهجًا مباشرًا ومنهجيًا باستخدام طريقة معامل التأثير:
الخطوة 1: القياس الأولي
مع تشغيل الدوار بسرعته الاعتيادية، قس وسجل متجه الاهتزاز الأولي (السعة والطور) في موضع واحد أو أكثر من المحامل. يمثل هذا الاهتزاز الناتج عن المحمل الأصلي. عدم التوازن.
الخطوة 2: إرفاق وزن الاختبار
أوقف الجهاز وأرفق جهازًا معروفًا وزن الاختبار عند موضع زاوية مناسب (عادةً 0 درجة) على مستوى التصحيح المختار. يجب أن يكون وزن الاختبار ذا قيمة كافية لإحداث تغيير ملحوظ في الاهتزاز - عادةً ما بين 25 و50% من مستوى الاهتزاز الأولي.
الخطوة 3: التشغيل التجريبي
أعد تشغيل الجهاز وقس متجه الاهتزاز الجديد في نفس الموقع/المواقع. يُمثل هذا القياس التأثير المُجمّع لعدم التوازن الأصلي بالإضافة إلى وزن الاختبار.
الخطوة 4: حساب وزن التصحيح
أداة الموازنة تؤدي جمع المتجهات ويحسب معامل التأثير. ثم يقوم بحساب الكتلة الدقيقة والموقع الزاوي للمحور الدائم وزن التصحيح وهذا من شأنه أن يقلل من الاهتزاز.
الخطوة 5: تثبيت التصحيح والتحقق
أزل وزن الاختبار، وركّب وزن التصحيح المحسوب بشكل دائم (بإضافة أو إزالة كتلة في الموقع المحدد)، وشغّل الآلة للتحقق من انخفاض الاهتزاز إلى مستوى مقبول. عند الضرورة، يمكن إجراء موازنة دقيقة لضبط النتيجة.
مزايا الموازنة أحادية المستوى
- بساطة: يتطلب مستوى تصحيح واحد فقط، مما يجعل تنفيذه وفهمه أسهل.
- سرعة: تتطلب هذه العملية عادة تشغيلتين أو ثلاث عمليات فقط (التشغيل الأولي والتجربة والتحقق)، مما يوفر الوقت ويقلل من وقت تعطل الماكينة.
- فعّالة من حيث التكلفة: إن القياسات الأقل والحسابات الأكثر بساطة تعني تكاليف عمالة أقل ومعدات موازنة أقل تكلفة.
- إمكانية الوصول: يمكن الوصول إلى العديد من المواقع على الدوار لإضافة أوزان التصحيح، مما يوفر المرونة في مكان وضع الأوزان.
القيود ومتى لا تستخدم موازنة المستوى الواحد
إن موازنة المستوى الواحد لها قيود مهمة يجب فهمها:
1. لا يمكن تصحيح عدم التوازن بين الزوجين
إذا كان الدوار له أهمية كبيرة عدم التوازن بين الزوجين—حيث توجد قوى عدم توازن عند طرفي الدوار المتقابلين ولكن في مواضع زاوية متعاكسة— لن تكون موازنة المستوى الواحد فعالة. تتطلب هذه الحالة التوازن الديناميكي مع التصحيحات في مستويين على الأقل.
2. غير مناسب للدوارات الطويلة
عادةً ما تتطلب الدوارات التي تزيد نسبة طولها إلى قطرها عن ٠٫٥ إلى ١٫٠ تقريبًا موازنة ثنائية المستوى. ومن الأمثلة على ذلك: محركات المحركات، وأعمدة المضخات، ودوارات المراوح الطويلة.
3. قد لا يقلل الاهتزاز في جميع المحامل
قد لا يؤدي التصحيح أحادي المستوى المحسن لموقع محمل واحد إلى تقليل الاهتزاز بشكل كافٍ في مواقع محمل أخرى، خاصةً إذا كان الدوار طويلاً أو يعمل بالقرب من سرعة حرجة.
4. غير فعال للدوارات المرنة
تخضع الدوارات التي تعمل بأعلى من سرعتها الحرجة الأولى للانحناء وتتطلب تقنيات موازنة متعددة المستويات تأخذ في الاعتبار أشكال وضع الدوار.
العلاقة بالموازنة الثابتة
ترتبط موازنة المستوى الواحد ارتباطًا وثيقًا بـ التوازن الثابت. في الواقع، تُعدّ موازنة المستوى الواحد المُجراة على آلة دوارة قياسًا ديناميكيًا لعدم التوازن الساكن. يمكن إجراء الموازنة الساكنة مع ثبات الدوار (على حواف السكين أو البكرات)، بينما تُجرى موازنة المستوى الواحد مع دوران الدوار، مما يسمح بقياس أكثر دقة في ظروف التشغيل الفعلية.
التطبيقات والصناعات النموذجية
تُستخدم الموازنة أحادية المستوى على نطاق واسع في العديد من الصناعات للحصول على أنواع الدوار المناسبة:
- النجارة وتشكيل المعادن: شفرات المنشار الدائري، عجلات الطحن، أقراص القطع
- التدفئة والتهوية وتكييف الهواء: مراوح ومنفاخات الطرد المركزي أحادية المرحلة
- المعدات الزراعية: مكونات الحصادة، البكرات الفردية
- السيارات: عجلات الموازنة، دوارات الفرامل، البكرات المفردة
- مناولة المواد: بكرات النقل، بكرات خاملة
بالنسبة لهذه التطبيقات، يوفر الموازنة أحادية المستوى توازنًا مثاليًا بين الفعالية والبساطة والتكلفة، مما يجعلها تقنية أساسية في مجال موازنة الدوار.