Rotor balanslaşdırması: statik və dinamik disbalans, rezonans və praktik prosedur
Bu təlimat üçün rotor balanslaşdırmasını izah edir sərt rotorlar"disbalans" nə deməkdir, statik və dinamik disbalans necə fərqlənir, rezonans və qeyri-xəttilik niyə keyfiyyətli nəticəyə mane ola bilər və balanslaşdırmanın adətən bir və ya iki korreksiya müstəvisində necə yerinə yetirildiyi.
Məzmun
- Rotor nədir və balanslaşdırma nəyi düzəldir?
- Rotor növləri və disbalans növləri
- Mexanizmlərin titrəməsi: balanslaşdırmanın nəyi aradan qaldıra biləcəyi və nəyi aradan qaldıra bilməyəcəyi
- Rezonans: balanslaşdırmanın qarşısını alan bir amil
- Xətti və qeyri-xətti modellər: hesablamalar işləməyi dayandırdıqda
- Balanslaşdırma qurğuları və balanslaşdırma maşınları
- Sərt rotorların balanslaşdırılması (praktik qeydlər)
- Dinamik balanslaşdırma necə həyata keçirilir (üçlü qaçış metodu)
- Balanslaşdırma keyfiyyətinin qiymətləndirilməsi meyarları
- Standartlar və istinadlar
- Tez-tez verilən suallar
Rotor nədir və balanslaşdırma nəyi düzəldir?
Rotor müəyyən ox ətrafında fırlanan və dayaqlardakı dayaq səthləri tərəfindən saxlanılan bərk cisimdir. Rotorun dayaq səthləri yükləri yuvarlanma və ya sürüşmə yastıqları vasitəsilə dayaqlara ötürür. Dayaq səthləri gövdə boyunlarının səthləri və ya onların əvəzedici səthləridir.
Mükəmməl balanslaşdırılmış rotorda onun kütləsi fırlanma oxu ətrafında simmetrik şəkildə paylanır, yəni rotorun istənilən elementi fırlanma oxu ətrafında simmetrik olaraq yerləşən başqa bir elementlə uyğunlaşdırıla bilər. Balanslaşdırılmış rotorda istənilən rotor elementinə təsir edən mərkəzdənqaçma qüvvəsi simmetrik elementə təsir edən mərkəzdənqaçma qüvvəsi ilə balanslaşdırılır. Məsələn, böyüklüyü bərabər və istiqaməti əks olan mərkəzdənqaçma qüvvələri F1 və F2 1 və 2 elementlərinə təsir göstərir (Şəkil 1-də yaşıl rənglə işarələnmişdir). Bu, bütün simmetrik rotor elementləri üçün doğrudur və beləliklə, rotora təsir edən ümumi mərkəzdənqaçma qüvvəsi 0-dır və rotor balanslaşdırılmışdır.
Amma rotorun simmetriyası pozulduqda (şək. 1-də asimmetrik element qırmızı rənglə işarələnib), rotora balanssız mərkəzdənqaçma qüvvəsi F3 təsir edir. Dönərkən bu qüvvə rotorun fırlanması istiqamətində istiqamətini dəyişir. Bu qüvvədən yaranan dinamik yük rulmanlara ötürülür və sürətlənmiş aşınmaya səbəb olur.
Bundan əlavə, bu dəyişkənin təsiri altında istiqamətləndirici qüvvə səbəbindən rotorun bərkidildiyi dayaqlar və təməl siklik deformasiya keçirir, yəni vibrasiya yaranır. Rotorun balanssızlığını və ona qoşulan vibrasiyanı aradan qaldırmaq üçün rotorun simmetriyasını bərpa etmək məqsədilə balans kütlələri quraşdırılmalıdır.
Rotorun balanslaşdırılması balanssızlığı balans kütlələri əlavə etməklə aradan qaldırmaq üçün aparılan əməliyyatdır.
Balanslaşdırma vəzifəsi bir və ya bir neçə balanslaşdırma kütləsinin ölçüsünü və yerləşmə yerini (bucağı) tapmaqdır.
Rotor növləri və disbalans növləri
Rotor materialının möhkəmliyini və ona təsir edən mərkəzdənqaçma qüvvələrinin böyüklüyünü nəzərə alaraq, rotorlar iki növə bölünə bilər - sərt rotorlar və çevik rotorlar.
Sərt rotorlar iş rejimində mərkəzdənqaçma qüvvəsinin təsiri altında cüzi dərəcədə deformasiya olur və bu deformasiyanın hesablama prosesində təsiri nəzərə alınmaya bilər.
Çevik rotorların deformasiyasını artıq nəzərdən qaçırmaq olmaz. Çevik rotorların deformasiyası balanslaşdırma məsələsinin həllini çətinləşdirir və sərt rotorların balanslaşdırma məsələsi ilə müqayisədə digər riyazi modellərin tətbiqini tələb edir. Qeyd etmək lazımdır ki, eyni rotor aşağı sürətlərdə sərt, yüksək sürətlərdə isə çevik kimi davrana bilər. Aşağıda yalnız sərt rotorların balanslaşdırılmasını nəzərdən keçirəcəyik.
Rotor uzunluğu boyunca balanssız kütlələrin paylanmasından asılı olaraq, iki növ disbalans fərqləndirilə bilər - statik və dinamik (ani). Buna uyğun olaraq, statik və dinamik rotor balanslaşdırması adlanır. Statik rotor disbalansı rotorun fırlanması olmadan, yəni statikada, rotor cazibə qüvvəsi ilə "ağır nöqtəsi" aşağıya doğru tərsinə çevrildikdə baş verir. Statik disbalansı olan rotorun nümunəsi Şəkil 2-də göstərilmişdir.
Dinamik balanssızlıq yalnız rotor fırlanarkən yaranır.
Dinamik balanssızlığa malik rotorun nümunəsi Şəkil 3-də göstərilmişdir.
Bu halda, balanssız bərabər kütləli M1 və M2 müxtəlif müstəvilərdə - rotorun uzunluğu boyunca müxtəlif yerlərdə yerləşir. Statik vəziyyətdə, yəni rotor fırlanmadıqda, rotora yalnız cazibə qüvvəsi təsir edir və kütlələr bir-birini tarazlaşdırır. Dinamikada, rotor fırlandıqda, mərkəzdənqaçma qüvvələri Fc1 və Fc2 M1 və M2 kütlələrinə təsir etməyə başlayır. Bu qüvvələr böyüklükdə bərabər və istiqamətdə əksdir. Lakin, onlar valın uzunluğu boyunca müxtəlif yerlərdə tətbiq olunduqları və eyni xətt üzərində olmadıqları üçün bu qüvvələr bir-birini kompensasiya etmir. Fc1 və Fc2 qüvvələri rotora tətbiq olunan fırlanma momenti yaradır. Buna görə də, bu balanssızlıq moment balanssızlığı adlanır. Müvafiq olaraq, kompensasiya olunmamış mərkəzdənqaçma qüvvələri yatak mövqelərinə təsir göstərir ki, bu da hesablanmış dəyərləri xeyli aşa və yatakların xidmət müddətini azalda bilər.
Bu tip balanssızlıq yalnız rotorun fırlanması zamanı dinamik şəkildə baş verdiyindən, buna dinamik balanssızlıq deyilir. Statik şəraitdə "bıçaqlar üzərində" balanslaşdırma və ya oxşar üsullarla düzəldilə bilməz. Dinamik balanssızlığı aradan qaldırmaq üçün M1 və M2 kütlələrindən yaranan momentə böyüklüyünə bərabər və istiqamətinə əks olan iki kompensasiyaedici çəki quraşdırılmalıdır. Kompensasiyaedici kütlələrin M1 və M2 kütlələrinə əks və böyüklüyünə bərabər olması vacib deyil. Əsas odur ki, onlar balanssızlıq momentini tam kompensasiya edən bir moment yaradırlar.
Ümumiyyətlə, M1 və M2 kütlələri bir-birinə bərabər olmaya bilər, buna görə də statik və dinamik balanssızlığın kombinasiyası olacaq. Nəzəri olaraq sübut edilmişdir ki, sərt rotor üçün rotorun uzunluğu boyunca bir-birindən aralı yerləşən iki çəki onun balanssızlığını aradan qaldırmaq üçün zəruri və kifayətdir. Bu çəkilər həm dinamik balanssızlıqdan yaranan fırlanma momentini, həm də kütlənin rotor oxuna nisbətən asimmetriyasından yaranan mərkəzdənqaçma qüvvəsini (statik balanssızlıq) kompensasiya edəcəkdir. Tipik olaraq, dinamik balanssızlıq vallar kimi uzun rotorlar üçün xarakterikdir və statik balanssızlıq dar rotorlar üçün xarakterikdir. Lakin, dar rotor oxa nisbətən əyridirsə və ya deformasiyaya uğrayırsa ("səkkizinci şəkil"), dinamik balanssızlığı aradan qaldırmaq çətin olacaq (Şəkil 4-ə baxın), çünki bu halda lazımi kompensasiya momentini yaradan korreksiyaedici çəkilərin quraşdırılması çətindir.
F1 və F2 qüvvələri eyni xətdə yerləşmir və bir-birini kompensasiya etmir.
Dar rotor səbəbindən fırlanma anı yaratmaq üçün qolun kiçik olması səbəbindən böyük korreksiya çəkiləri tələb oluna bilər. Lakin bu, həmçinin dar rotorun korreksiya çəkilərindən mərkəzdənqaçma qüvvələri tərəfindən deformasiyaya uğraması səbəbindən "induksiya olunmuş balanssızlığa" səbəb olur. (Məsələn, "Sərt rotorların balanslaşdırılması üçün metodoloji təlimatlar (ISO 22061-76 standartına uyğun olaraq)" bölməsinə baxın. Bölmə 10. ROTOR DƏSTƏKLƏRİ SİSTEMİ.)
Bu, fanların dar pervanalarında nəzərə çarpır; burada qüvvə balanssızlığına əlavə olaraq aerodinamik balanssızlıq da aktivdir. Aerodinamik balanssızlığın, yəni aerodinamik qüvvənin rotorun bucaq sürətinə düz mütənasib olduğu başa düşülməlidir və onun kompensasiyası üçün bucaq sürətinin kvadratına mütənasib olan korreksiya kütləsinin mərkəzdənqaçma qüvvəsindən istifadə olunur. Buna görə də balanslaşdırma effekti yalnız müəyyən bir balanslaşdırma tezliyində baş verə bilər. Digər fırlanma tezliklərində əlavə xəta yaranır.
Elektrik mühərrikindəki elektromaqnit qüvvələri barəsində də eyni şeyi demək olar; onlar da bucaq sürətinə mütənasibdir. Beləliklə, balanslaşdırma yolu ilə maşındakı vibrasiyanın bütün səbəblərini aradan qaldırmaq mümkün deyil.
Mexanizmlərin titrəməsi
Vibrasiya mexanizm dizaynının dövri stimullaşdırıcı qüvvənin təsirlərinə verdiyi reaksiyadır. Bu qüvvə müxtəlif təbiətli ola bilər.
Balanssız rotordan yaranan mərkəzdənqaçma qüvvəsi "ağır nöqtəyə" təsir edən kompensasiya olunmamış qüvvədir. Rotoru balanslaşdırmaqla aradan qaldırıla bilən qüvvə və onun yaratdığı titrəmədir.
Birləşən hissələrin istehsal və yığma səhvlərindən yaranan "həndəsi" xarakterli qarşılıqlı təsir qüvvələri. Bu qüvvələr, məsələn, val boyunlarının yuvarlaq olmaması, dişlilərdə dişlərin profillərindəki səhvlər, yastıq yollarının dalğalı olması, birləşən valların yanlış düzülüşü və s. nəticəsində yarana bilər. Val boyunlarının dairəvi olmaması halında val oxu valın fırlanma bucağından asılı olaraq yerdəyişəcək. Bu titrəmə rotor sürətində də baş versə də, onu balanslaşdırma ilə aradan qaldırmaq demək olar ki, mümkün deyil.
Ventilyatorların və digər qanadlı mexanizmlərin rotorlarının fırlanması nəticəsində yaranan aerodinamik qüvvələr. Hidravlik nasosların, turbinlərin və s. rotorlarının fırlanması nəticəsində yaranan hidrodinamik qüvvələr.
Elektrik maşınlarının işləməsi nəticəsində yaranan elektromaqnit qüvvələri, məsələn, asimmetrik rotor sarımları, qısaqapanmış sarımlar və s.
Titrəmənin amplitudu (məsələn, Av) yalnız dairəvi tezlikli ω ilə mexanizmə təsir edən stimullaşdırıcı qüvvə Fv-dən deyil, həm də mexanizmin sərtliyi k, kütləsi m və sönmə əmsalı C-dən asılıdır.
Vibrasiyanı və balans mexanizmlərini ölçmək üçün müxtəlif növ sensorlardan istifadə edilə bilər, o cümlədən:
- Vibrasiya sürətlənməsini ölçmək üçün nəzərdə tutulmuş mütləq vibrasiya sensorları (akselerometrlər) və vibrasiya sürətini ölçən vibrasiya sensorları;
- nisbi vibrasiya sensorları - vibrasiya yerdəyişməsini ölçmək üçün hazırlanmış burulğanlı cərəyan və ya tutumlu;
- bəzi hallarda (mexanizmin konstruksiyası imkan verdikdə), qüvvə sensorlarından onun vibrasiya yükünü qiymətləndirmək üçün də istifadə edilə bilər; xüsusilə, onlar sərt daşıyıcılı balanslaşdırma maşını dayaqlarının vibrasiya yükünü ölçmək üçün geniş tətbiq olunur.
Beləliklə, vibrasiya maşının xarici qüvvələrin təsirinə verdiyi reaksiyadır. Vibrasiyanın amplitudu yalnız mexanizmə təsir edən qüvvənin ölçüsündən deyil, həm də mexanizmin konstruksiyasının sərtliyindən asılıdır. Eyni qüvvə müxtəlif vibrasiyalara səbəb ola bilər. Sərt yastıqlı maşında, hətta vibrasiya kiçik olsa belə, yastıqlar əhəmiyyətli dinamik yüklərə məruz qala bilər. Buna görə də sərt yastıqlı maşınların balanslaşdırılmasında vibrasiya sensorları (vibrasiya akselerometrləri) deyil, qüvvə sensorlarından istifadə olunur.
Vibrasiya sensorları nisbətən elastik dayaqlara malik mexanizmlərdə istifadə olunur, burada balanssız mərkəzqaçma qüvvələrinin təsiri dayaqların nəzərəçarpan deformasiyasına və vibrasiyaya səbəb olur. Güc sensorları isə sərt dayaqlarda tətbiq edilir, burada disbalansdan yaranan hətta əhəmiyyətli qüvvələr belə ciddi vibrasiyaya gətirib çıxarmır.
Rezonans balanslaşdırmanın qarşısını alan amildir.
Əvvəldə qeyd etmişdik ki, rotorlar sərt və elastik rotorlara bölünür. Rotorun sərtliyi və ya elastikliyi onun quraşdırıldığı dayağın (bünövrənin) sərtliyi və ya hərəkətliliyi ilə qarışdırılmamalıdır. Centrifuqal qüvvələrin təsiri altında deformasiyası (əyilməsi) nəzərə alınmayacaq dərəcədə az olduqda rotor sərt sayılır. Elastik rotorun deformasiyası nisbətən böyükdür və nəzərə alınmaz edilə bilməz.
Bu məqalədə yalnız sərt rotorların balanslaşdırılması nəzərdən keçirilir. Sərt (deformasiya olunmayan) rotor öz növbəsində sərt və ya hərəkətli (elastik) dayaqlara montaj oluna bilər. Aydındır ki, dayaqların bu sərtliyi/sallanma qabiliyyəti rotorun sürəti və yaranan mərkəzdənqaçma qüvvələrinin böyüklüyündən asılı olaraq nisbi xarakter daşıyır. Şərti sərhəd rotor dayaqlarının təbii titrəmə tezliyidir.
Mexaniki sistemlər üçün təbii titrəməyin forması və tezliyi sistemin elementlərinin kütləsi və elastikliyindən asılıdır. Yəni, təbii titrəmə tezliyi mexaniki sistemin daxili xarakteristikasıdır və xarici qüvvələrdən asılı deyil. Tarazlıq vəziyyətindən kənara çıxan dayaqlar elastiklik səbəbindən tarazlıq mövqeyinə qayıtmağa meyllidirlər. Lakin kütləvi rotorun inersiyası səbəbindən bu proses söndürülmüş osilasyonlar xarakterindədir. Bu titrəşmələr rotor-dayaq sisteminin təbii titrəşmələridir. Onların tezliyi rotor kütləsinin dayağın elastikliyinə nisbətindən asılıdır.
Rotor fırlanmağa başladıqda və onun fırlanma tezliyi təbii titrəmə tezliyinə yaxınlaşdıqda, titrəmə amplitudu kəskin artır və bu, strukturun dağıdılmasına səbəb ola bilər.
Mexaniki rezonans fenomeni baş verir. Rezonans zonasında fırlanma sürətinin 100 rpm dəyişməsi vibrasiyanın onlarla dəfə artmasına səbəb ola bilər. Eyni zamanda (rezonans zonasında) vibrasiya fazası 180° dəyişir.
Əgər mexanizmin dizaynı uğursuz olarsa və rotorun işləmə tezliyi təbii titrəmə tezliyinə yaxın olarsa, mexanizmin işləməsi qəbuledilməz dərəcədə yüksək titrəmə səbəbindən mümkünsüz olur. Bu adi üsulla mümkün deyil, çünki sürətin kiçik bir dəyişməsi belə titrəmə parametrlərində kəskin dəyişiklik yaradacaq. Rezonans bölgəsində balanslaşdırma üçün bu məqalədə nəzərdən keçirilməyən xüsusi üsullardan istifadə olunur.
Mexanizmin sərbəst sürüşmə rejimində (rotorun fırlanması söndürüldükdə) və ya şok üsulu ilə, sistemin şoka verdiyi reaksiyanın sonrakı spektral təhlili əsasında təbii titrəmə tezliyini müəyyən etmək mümkündür.
Rezonans tezliyindən yuxarı işləmə fırlanma tezliyinə malik, yəni yükrezonans rejimində işləyən mexanizmlər üçün dayaqlar hərəkətdə hesab edilir və ölçmələr üçün əsasən struktur elementlərinin sürətlənməsini ölçən vibroakselerometlərdən ibarət titrəmə sensorları istifadə olunur. Pre-rezonans rejimində işləyən mexanizmlərdə isə dayaqlar sərt hesab edilir. Bu halda qüvvə sensorlarından istifadə olunur.
Mexaniki sistemin xətti və qeyrixətti modelləri. Qeyrixəttilik balanslaşdırılmanın qarşısını alan amildir.
Sərt rotorların balanslaşdırılması zamanı balans hesablamaları üçün xətti modellər adlanan riyazi modellərdən istifadə olunur. Xətti model o deməkdir ki, belə modeldə bir kəmiyyət digərinə nisbətən proporsional (xətti) olur. Məsələn, əgər rotorun kompensasiya olunmamış kütləsi iki dəfə artırılsa, vibrasiya dəyəri də iki dəfə artacaq. Sərt rotorlarda deformasiya olmadığından xətti model istifadə oluna bilər.
Əyilə bilən rotorlar üçün xətti model artıq istifadə oluna bilməz. Əyilə bilən rotor fırlanarkən ağır nöqtənin kütləsi artdıqca əlavə deformasiya baş verəcək və kütləyə əlavə olaraq ağır nöqtənin yerləşdiyi radius da artacaq. Buna görə də əyilə bilən rotor üçün vibrasiya iki dəfədən çox artacaq və adi hesablamalar üsulları işləməyəcək.
Həmçinin, dayaqların elastikliyinin böyük deformasiyalarda dəyişməsi – məsələn, kiçik deformasiyalarda bəzi struktur elementləri işləyərkən, böyük deformasiyalarda digər struktur elementlərinin cəlb olunması. Buna görə də təmələ bərkidilməmiş, məsələn, sadəcə döşəməyə qoyulmuş mexanizmləri tarazlamaq olmaz. Güclü titrəşmələr zamanı disbalans qüvvəsi mexanizmi döşəmədən qaldıra bilər və bu, sistemin sərtlik xarakteristikalarını əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirir. Motor ayaqları möhkəm bərkidilməlidir, bolt montajları sıxılmalıdır, şayba qalınlığı kifayət qədər montaj sərtliyini təmin etməlidir və s. Əgər rulmanlar sıradan çıxarsa, oxun ciddi düzülmə pozğunluğu və zərbələr baş verə bilər ki, bu da pis xəttiliyyətə və keyfiyyətli balanslaşdırma aparmaq imkanının olmamasına səbəb olacaq.
Balanslaşdırma qurğuları və balanslaşdırma maşınları
Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, balanslaşdırma əsas mərkəzi ətalət oxunu rotorun fırlanma oxu ilə uyğunlaşdırma prosesidir.
Bu proses iki üsulla həyata keçirilə bilər.
Birinci üsul rotorun sapfalarını belə emal etməyi nəzərdə tutur ki, sapfaların kəsik mərkəzlərindən keçən ox rotorun əsas mərkəzi inersiya oxu ilə kəsişsin. Belə bir texnika praktikada nadir hallarda istifadə olunur və bu məqalədə ətraflı müzakirə olunmayacaq.
İkinci (ən çox yayılmış) üsul rotorun düzəliş ağırlıqlarını hərəkət etdirməyi, quraşdırmağı və ya çıxarmağı əhatə edir; bu ağırlıqlar rotorun inersiya oxunu fırlanma oxuna mümkün qədər yaxınlaşdırmaq üçün yerləşdirilir.
Balanslaşdırma zamanı düzəliş çəkilərinin yerləşdirilməsi, əlavə edilməsi və ya çıxarılması müxtəlif texnoloji əməliyyatlarla həyata keçirilə bilər: qazma, frezələmə, səthləmə, qaynaq, vintləmə və ya vint açma, lazer və ya elektron şüa ilə yandırma, elektroliz, elektromaqnit səthləmə və s.
Balanslaşdırma prosesi iki yolla həyata keçirilə bilər:
- Yığılmış rotorların (öz rulmanlarında) balanslaşdırılması balanslaşdırma maşınlarından istifadə etməklə;
- Rotorların balanslama maşınlarında balanslaşdırılması. Rotorları öz dayaqlarında balanslaşdırmaq üçün adətən xüsusi balanslama qurğuları (komplektləri) istifadə olunur ki, bu qurğular balanslaşdırılmış rotorun fırlanma tezliyində onun vibrasiyasını vektor şəklində ölçməyə imkan verir, yəni həm vibrasiya amplitudasını, həm də fazasını ölçməyə imkan verir. Hazırda yuxarıda qeyd olunan cihazlar mikroprosessor texnologiyası əsasında istehsal olunur və (vibrasiyanın ölçülməsi və təhlili istisna olmaqla) rotorun balanssızlığını kompensasiya etmək üçün yerləşdirilməli olan korreksiya ağırlıqlarının parametrlərinin avtomatik hesablanmasını təmin edir.
Bu cihazlara daxildir:
- Kompüter və ya sənaye idarəetmə qurğusu əsasında qurulmuş ölçmə və hesablama vahidi;
- İki (və ya daha çox) vibrasiya sensoru;
- Faza bucağı sensoru;
- obyektdə sensorların quraşdırılması üçün aksessuarlar;
- Bir, iki və ya daha çox korreksiya müstəvisində rotorun vibrasiya parametrlərinin tam ölçmə dövrünü yerinə yetirmək üçün nəzərdə tutulmuş ixtisaslaşmış proqram təminatı.
Hal-hazırda iki növ balanslama maşını ən çox yayılmışdır:
- Yumşaq dayaqlı maşınlar (yumşaq dayaqlarla);
- Sərt dayaqlı maşınlar (sərt dayaqlarla).
Yumşaq yastıqlı maşınlar, məsələn, düz yaylara əsaslanan nisbətən elastik dayaqlara malikdir. Bu dayaqların təbii vibrasiyalarının tezliyi, adətən, onlara quraşdırılmış balanslaşdırılan rotorun fırlanma tezliyindən 2-3 dəfə aşağıdır. Vibrasiya sensorları (akselerometrlər, vibrasiya sürəti sensorları və s.) adətən maşının prerezonans dayaqlarının vibrasiyasını ölçərkən istifadə olunur.
Rezonasdan əvvəl tarazlama maşınları nisbətən sərt dayaqlardan istifadə edir, onların təbii titrəmə tezlikləri tarazlanan rotorun fırlanma tezliyindən 2–3 dəfə yüksək olmalıdır. Güc transduserləri adətən rezonasdan əvvəl maşın dayaqlarının titrəmə yükünü ölçmək üçün istifadə olunur.
Rezonansdan əvvəlki balanslaşdırma maşınlarının üstünlüyü ondadır ki, onlarda balanslaşdırma nisbətən aşağı rotor sürətlərində (400-500 dövr/dəq-yə qədər) aparıla bilər ki, bu da maşının və onun təməlinin dizaynını xeyli sadələşdirir və balanslaşdırmanın məhsuldarlığını və təhlükəsizliyini artırır.
Sərt rotorların balanslaşdırılması
Vacibdir!
- Yalnız balanslaşdırma rotor kütləsinin fırlanma oxuna nisbətən asimmetrik paylanması nəticəsində yaranan titrəməni aradan qaldırır. Digər növ titrəmə balanslaşdırma ilə aradan qaldırılmır!
- Dövr etmə iş tezliyində rezonansların yaranmaması təmin edilən, təməl üzərində etibarlı şəkildə bərkidilmiş və işlək rulmanlara quraşdırılmış texniki mexanizmlər balanslaşdırılmalıdır.
- Qüsurlu maşınlar balanslaşdırmadan əvvəl təmir edilməlidir. Əks halda keyfiyyətli balanslaşdırma mümkün deyil.
Balanslaşdırma təmirin əvəzi deyil!
The main task of balancing is to find the mass and location of compensating weights that counteract the centrifugal forces.
Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, sərt rotorlar üçün adətən iki kompensasiyaedici ağırlıq quraşdırmaq kifayətdir. Bu, rotorun həm statik, həm də dinamik balanssızlığını aradan qaldıracaq. Balanslama zamanı vibrasiyanın ölçülməsi üçün ümumi sxem aşağıdakı kimidir.
Vibrasiya sensorları 1 və 2 nömrəli rulman dayaqlarına quraşdırılıb. Rotora adətən əks etdirici lentlə fırlanma markeri bərkidilir. RPM işarəsi lazer taxometrin rotorun sürətini və vibrasiya siqnalının fazasını müəyyən etmək üçün istifadə olunur.
Dinamik balanslaşdırma necə həyata keçirilir (üçlü qaçış metodu)
Çox hallarda dinamik balanslaşdırma üç işə salma üsulu ilə həyata keçirilir. Üsul ondan ibarətdir ki, 1-ci və 2-ci müstəvilərdə rotor üzərinə ardıcıl olaraq məlum çəkiyə malik sınaq ağırlıqları yerləşdirilir və vibrasiya parametrlərinin dəyişmələrinin nəticələrinə əsasən ağırlıqlar və balanslaşdırma ağırlıqlarının yerləşdirilmə nöqtələri hesablanır.
Ağırlıqların quraşdırıldığı yer düzəliş müstəvisi adlanır. Adətən düzəliş müstəviləri rotorun yerləşdirildiyi dayaq dəstəkləri sahəsində seçilir.
İlk işə salınma zamanı ilkin vibrasiya ölçülür. Sonra məlum çəkiyə malik sınaq çəkisi rotorun rulmanlarından birinə daha yaxın yerləşdirilir. İkinci işə salınma həyata keçirilir və sınaq çəkisinin yerləşdirilməsi nəticəsində dəyişməli olan vibrasiya parametrləri ölçülür. Sonra sınaq çəkisi birinci korreksiya müstəvisindən çıxarılır və ikinci müstəvidə yerləşdirilir. Üçüncü test yürüşü həyata keçirilir və vibrasiya parametrləri ölçülür. Sınaq çəkisi çıxarılır və proqram balans çəkilərinin kütlə və yerləşdirmə bucaqlarını avtomatik hesablayır.
Sınaq ağırlıqlarının quraşdırılmasının məqsədi sistemin disbalans dəyişikliklərinə necə reaksiya verdiyini müəyyən etməkdir. Sınaq ağırlıqlarının kütləsi və yerləşmə yerləri məlum olduğundan proqram təminatı təsir əmsallarını hesablayır və məlum disbalansın vibrasiya parametrlərinə necə təsir etdiyini göstərir. Təsir əmsalları mexaniki sistemin özünəməxsus xüsusiyyətləridir və dayaqların sərtliyindən, eləcə də rotor-dayaq sisteminin kütləsi (inertiyası)dən asılıdır.
Eyni tipli və eyni dizayna malik mexanizmlər üçün təsir əmsalları yaxın olacaq. Onları kompüter yaddaşına saxlayıb eyni tipli mexanizmlərin balanslaşdırılmasında sınaq işləri aparmadan istifadə etmək mümkündür ki, bu da balanslaşdırmanın məhsuldarlığını əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Qeyd edək ki, sınaq ağırlıqlarının kütləsi elə seçilməlidir ki, sınaq ağırlıqları quraşdırıldıqda vibrasiya parametrləri nəzərə çarpacaq dərəcədə dəyişsin. Əks halda təsir əmsallarının hesablanması xətası artır və balanslaşdırmanın keyfiyyəti pisləşir.
As you can see from Fig. 1, the centrifugal force acts in the radial direction, i.e. perpendicular to the rotor axis. Therefore, the vibration sensors must be installed so that their axis of sensitivity also points in the radial direction. Usually, the stiffness of the foundation in the horizontal direction is less, so the vibration in the horizontal direction is higher. Therefore, in order to increase the sensitivity, the sensors should be installed so that their axis of sensitivity is also directed horizontally. Although there is no fundamental difference. In addition to vibration in the radial direction, vibration in the axial direction, along the rotor rotation axis, must be monitored. This vibration is usually not caused by unbalance, but by other causes, mainly related to misalignment of the shafts connected through the coupling.
Bu titrəməni balanslaşdırma yolu ilə aradan qaldırmaq mümkün deyil, bu halda hizalama tələb olunur. Praktikada, bu cür maşınlarda adətən həm rotor disbalansı, həm də valın hizalanmaması olur ki, bu da titrəmənin aradan qaldırılmasını daha da çətinləşdirir. Belə hallarda əvvəlcə maşını mərkəzləşdirmək və sonra balanslaşdırmaq lazımdır. (Güclü fırlanma momenti disbalansı ilə birlikdə, təməl konstruksiyasının "bükülməsi" səbəbindən ox istiqamətində də titrəmə baş verir.)
Əlaqəli məqalələr (balans dayaqlarının nümunələri)
- Yumşaq dəstəkli balans dayağı
- Elektrik mühərriklərinin rotorlarının balanslaşdırılması
- Sadə, lakin effektiv balanslaşdırıcı stendlər
Balanslaşdırma mexanizmlərinin keyfiyyətinin qiymətləndirilməsi meyarları
Rotorların (mexanizmlərin) balanslaşdırma keyfiyyəti iki cür qiymətləndirilə bilər. Birinci üsul balanslaşdırma prosesi zamanı müəyyən edilmiş qalıq disbalans miqdarını qalıq disbalans üçün toleransla müqayisə etməyi əhatə edir. Müxtəlif rotor sinifləri üçün bu toleranslar ISO 1940-1-2007, 1-ci hissə – İcazə verilən disbalansın tərifi standartında göstərilmişdir.
Lakin göstərilən dözümlüklərə riayət etmək mexanizmin vibrasiyasının minimum səviyyəsinə çatması ilə bağlı əməliyyat etibarlılığını tam təmin etmir. Bu, mexanizmin vibrasiya amplitudasının yalnız rotorunun qalıq balanssızlığı ilə əlaqəli qüvvənin ölçüsü ilə deyil, həm də bir neçə digər parametrdən – mexanizmin struktur elementlərinin sərtliyi k, kütləsi m, sönüm əmsalı və fırlanma tezliyi – asılı olması ilə izah olunur. Buna görə də mexanizmin dinamik keyfiyyətlərini (o cümlədən balans keyfiyyətini) qiymətləndirmək üçün bir sıra hallarda mexanizmin qalıq titrəmə səviyyəsinin müəyyən edilməsi tövsiyə olunur; bu səviyyə bir sıra standartlarla tənzimlənir.
Mexanizmlərin qəbul edilə bilən titrəmə səviyyələrini tənzimləyən ən geniş yayılmış standart ISO 10816-3-2002-dir. Onun köməyi ilə elektrik sürücüsünün gücü nəzərə alınmaqla istənilən növ maşınlar üçün dözümlüklər müəyyən etmək mümkündür.
Bu universal standartdan əlavə, müəyyən maşın növləri üçün hazırlanmış bir sıra ixtisaslaşmış standartlar mövcuddur. Məsələn, 31350-2007, ISO 7919-1-2002 və s.
Standartlar və istinadlar
- ISO 1940-1:2007. Vibrasiya. Sərt rotorların balanslaşdırma keyfiyyətinə dair tələblər. Hissə 1. İcazə verilən balanssızlığın təyini.
- ISO 10816-3:2009. Mexaniki vibrasiya — Fırlanmayan hissələr üzərində ölçmələrlə maşın vibrasiyasının qiymətləndirilməsi — Hissə 3: Yerində ölçüldükdə nominal gücü 15 kVt-dan yuxarı və nominal sürəti 120 dövr/dəq ilə 15 000 dövr/dəq arasında olan sənaye maşınları.
- ISO 14694:2003. Sənaye ventilyatorları — Balans keyfiyyəti və vibrasiya səviyyələri üçün spesifikasiyalar.
- ISO 7919-1:2002. Qarşılıqlı hərəkət olmadan maşınların titrəməsi — Fırlanan vallar üzərində ölçmələr və qiymətləndirmə meyarları — Ümumi rəhbərlik.
Tez-tez verilən suallar
Balanslaşdırma bütün vibrasiyanı aradan qaldırırmı?
Xeyr. Balanslaşdırma rotor kütləsinin fırlanma oxuna nisbətən asimmetrik paylanmasından qaynaqlanan titrəməni aradan qaldırır. Səhv düzülüşdən, podşipnik qüsurlarından, aerodinamik/hidrodinamik qüvvələrdən, elektromaqnit qüvvələrindən və digər səbəblərdən yaranan titrəmə ayrıca diaqnostika və düzəldici tədbirlər tələb edir.
Rezonans yaxınlığında balanslaşdırma niyə uğursuz ola bilər?
Rezonansa yaxın, kiçik sürət dəyişiklikləri vibrasiya amplitudasında böyük dəyişikliklərə və 180° faza sürüşməsinə səbəb ola bilər. Belə şəraitdə ölçmə nəticələri qeyri-sabit olur və xüsusi metodlar olmadan ənənəvi balanslaşdırma prosedurları konvergensiyaya nail ola bilməz.
Tək müstəvili və iki müstəvili balanslaşdırmaya nə vaxt ehtiyacınız var?
Sərt rotor üçün, rotor uzunluğu boyunca ayrılmış iki çəki, ümumiyyətlə, birləşmiş statik və dinamik balanssızlığı aradan qaldırmaq üçün zəruri və kifayətdir. Dar rotorlar tez-tez əsasən statik balanssızlıq nümayiş etdirir, lakin deformasiya və həndəsə iki müstəvi düzəliş tələb edə biləcək dinamik komponent yarada bilər.
Balanslaşdırmadan əvvəl nə etmək lazımdır?
Maşının işlək vəziyyətdə olduğundan əmin olun: təmələ etibarlı bərkidilməsi, sağlam yastıqlar, ciddi boşluqların olmaması və qeyri-xəttilik mənbələrinin olmaması. Balanslaşdırma təmirin əvəzi deyil.
Əsas məqamlar
- Balanslaşdırma kütlə ilə əlaqəli (mərkəzdənqaçma) həyəcanı düzəldir; uyğunsuzluğu, rulman zədələnməsini və ya elektromaqnit/aerodinamik mənbələri həll etmir.
- Rezonans və qeyri-xəttilik ənənəvi balanslaşdırmanı təsirsiz və ya təhlükəli hala gətirə bilər.
- Sərt rotorlar üçün iki müstəvidə balanslaşdırma, statik + dinamik balanssızlığın kombinasiyası üçün ümumi həlldir.
