Fırlanan Maşınlarda Mərkəzdənqaçma Qüvvəsini Anlamaq

Portativ balanslaşdırıcı, vibrasiya analizatoru

Cihazlar

Portativ balanslaşdırıcı və vibrasiya analizatoru Balanset-1A

Hissələr

Dinamik balanslaşdırıcı “Balanset-1A” OEM

Tərif: Mərkəzdənqaçma qüvvəsi nədir?

Mərkəzdənqaçma qüvvəsi dairəvi yolda hərəkət edən kütlənin hiss etdiyi zahiri qüvvədir. Fırlanan maşınlarda, a rotor var balanssızlıq—onun kütlə mərkəzinin fırlanma oxundan kənara çıxması deməkdir—eksentrik kütlə mil fırlandıqca fırlanan mərkəzdənqaçma qüvvəsi yaradır. Bu qüvvə fırlanma mərkəzindən radial olaraq xaricə yönəldilir və millə eyni sürətlə fırlanır.

Balanssızlığın əsas səbəbi mərkəzdənqaçma qüvvəsidir vibrasiya fırlanan maşınlarda və bu qüvvədir balanslaşdırma prosedurları minimuma endirmək məqsədi daşıyır. Onun böyüklüyünü və davranışını anlamaq rotor dinamikası və vibrasiya təhlili üçün əsasdır.

Riyazi İfadə

Əsas Formula

Mərkəzdənqaçma qüvvəsinin böyüklüyü aşağıdakı kimi verilir:

F = m × r × ω²
Harada:
F = mərkəzdənqaçma qüvvəsi (Nyuton)
m = balanssız kütlə (kiloqram)
r = Kütləvi ekssentriklik radiusu (metr)
ω = bucaq sürəti (saniyədə radyan) = 2π × RPM / 60

RPM-dən istifadə edərək alternativ formalaşdırma

RPM istifadə edərək praktiki hesablamalar üçün:

F (N) = U × (RPM/9549)²
Burada U = balanssızlıq (qram-millimetr) = m × r
Bu forma balanslaşdırma spesifikasiyalarında ümumi olan balanssızlıq vahidlərindən birbaşa istifadə edir

Əsas fikir: Sürət-kvadrat əlaqəsi

Mərkəzdənqaçma qüvvəsinin ən vacib xüsusiyyəti onun fırlanma sürətinin kvadratından asılılığıdır:

Sürəti iki dəfə artırmaq gücü 4× artırır (2² = 4)
Sürəti üç dəfə artırmaq gücü 9× artırır (3² = 9)
Bu kvadratik əlaqə aşağı sürətlərdə məqbul olan balanssızlığın yüksək sürətlərdə niyə kritik hala gəldiyini izah edir.

Vibrasiyaya təsiri

Qüvvət-vibrasiya əlaqəsi

Balanssızlıqdan yaranan mərkəzdənqaçma qüvvəsi aşağıdakı mexanizm vasitəsilə vibrasiyaya səbəb olur:

Rotora tətbiq olunan fırlanan mərkəzdənqaçma qüvvəsi
Şaft vasitəsilə rulmanlara və dayaqlara ötürülən qüvvə
Elastik sistem (rotor-daşıyıcı-təməl) əyilməklə cavab verir
Yayılma rulmanlarda ölçülmüş vibrasiya yaradır
Güc və vibrasiya arasındakı əlaqə sistemin sərtliyindən və söndürülməsindən asılıdır

Rezonansda

A-da işləyərkən kritik sürət:

Qalıq balanssızlıqdan yaranan kiçik mərkəzdənqaçma qüvvələri belə böyük vibrasiya yaradır
Gücləndirmə əmsalı asılı olaraq 10-50 × ola bilər amortizasiya
Bu rezonans gücləndirilməsi kritik sürət əməliyyatının təhlükəli olmasıdır

Rezonansdan Aşağı (Rigid Rotor Əməliyyatı)

Vibrasiya güclə təxminən mütənasibdir
Buna görə də vibrasiya ∝ sürət² (qüvvə ∝ sürət² olduğundan)
İkiqat sürət vibrasiya amplitüdünü dörd dəfə artırır

Praktik Nümunələr

Nümunə 1: Kiçik Fan Pervanesi

Balanssızlıq: 100 mm radiusda 10 qram = 1000 g·mm
Speed: 1500 rpm
Hesablama: F = 1000 × (1500/9549)² ≈ 24,7 N (2,5 kqf)

Misal 2: Daha yüksək sürətdə eyni çarx

Balanssızlıq: Eyni 1000 g·mm
Speed: 3000 RPM (ikiqat)
Hesablama: F = 1000 × (3000/9549)² ≈ 98,7 N (10,1 kqf)
Nəticə: 2x sürət artımı ilə güc 4x artdı

Misal 3: Böyük Turbin Rotoru

Rotor kütləsi: 5000 kq
İcazə verilən balanssızlıq (G 2.5): 400.000 g·mm
Speed: 3600 rpm
Mərkəzdənqaçma qüvvəsi: F = 400,000 × (3600/9549)² ≈ 56,800 N (5,8 ton güc)
Nəticə: Hətta "yaxşı balanslaşdırılmış" rotorlar yüksək sürətlə əhəmiyyətli qüvvələr yaradır

Balanslaşdırmada mərkəzdənqaçma qüvvəsi

Balanssızlıq Qüvvəsi Vektoru

Balanssızlıqdan yaranan mərkəzdənqaçma qüvvəsi vektor kəmiyyətdir:

Böyüklük: Balanssızlıq miqdarı və sürəti ilə müəyyən edilir (F = m × r × ω²)
İstiqamət: Ağır nöqtəyə doğru radial olaraq xaricə işarə edin
Fırlanma: Vektor mil sürətində fırlanır (1× tezlik)
Faza: İstənilən anda gücün açısal mövqeyi

Balans prinsipi

Balancing əks mərkəzdənqaçma qüvvəsi yaratmaqla işləyir:

Düzəliş çəkisi ağır yerdən 180°-yə yerləşdirilir
Bərabər və əks mərkəzdənqaçma qüvvəsi yaradır
Orijinal və düzəliş qüvvələrinin vektor cəmi sıfıra yaxınlaşır
Xalis mərkəzdənqaçma qüvvəsi minimuma endirilib, vibrasiya azalıb

Multiplane Balanslaşdırma

üçün iki müstəvi balanslaşdırma:

Hər bir müstəvidə mərkəzdənqaçma qüvvələri həm qüvvələr, həm də momentlər yaradır
Düzəliş çəkiləri həm qüvvə balanssızlığını, həm də cüt balanssızlığını ləğv etməlidir
Vektor əlavəsi hər iki təyyarədən gələn qüvvələrin sayı xalis qüvvəni təyin edir

Daşıyıcı yükün təsiri

Statik və Dinamik Yüklər

Statik yük: Rotorun ağırlığından (çəkisi) sabit daşıyıcı yük
Dinamik Yük: Mərkəzdənqaçma qüvvəsindən fırlanan yük (tarazsızlıq)
Ümumi yük: Rotor fırlandıqca vektor cəmi çevrə ətrafında dəyişir
Maksimum yük: Statik və dinamik yüklərin uyğunlaşdığı yerlərdə baş verir

Həyat Təsiri

Daşınma müddəti kub şəklində olan yükə tərs mütənasibdir (L10 ∝ 1/P³)
Dinamik yükdə kiçik artımlar rulman ömrünü əhəmiyyətli dərəcədə azaldır
Balanssızlıqdan yaranan mərkəzdənqaçma qüvvəsi daşıyıcı yüklərə əlavə olunur
Uzunömürlülük üçün vacib olan yaxşı balans keyfiyyəti

Müxtəlif Maşın Tiplərində Mərkəzdənqaçma Qüvvəsi

Aşağı Sürətli Avadanlıq (< 1000 RPM)

Mərkəzdənqaçma qüvvələri nisbətən aşağıdır
Cazibə qüvvəsindən yaranan statik yüklər çox vaxt üstünlük təşkil edir
Daha boş balans toleransları məqbuldur
Böyük mütləq balanssızlıqlara dözmək olar

Orta Sürətli Avadanlıq (1000-5000 RPM)

Mərkəzdənqaçma qüvvələri əhəmiyyətlidir və idarə edilməlidir
Bu çeşiddə ən çox sənaye maşınları
Tipik olaraq G 2.5-dən G 16-ya qədər olan keyfiyyət dərəcələrini balanslaşdırın
Rulman ömrü və vibrasiyaya nəzarət üçün balanslaşdırma vacibdir

Yüksək Sürətli Avadanlıq (> 5000 RPM)

Statik yüklər üzərində mərkəzdənqaçma qüvvələri üstünlük təşkil edir
Çox sıx balans toleransları tələb olunur (G 0.4 - G 2.5)
Kiçik balanssızlıqlar böyük qüvvələr yaradır
Dəqiq balanslaşdırma tamamilə vacibdir

Mərkəzdənqaçma qüvvəsi və kritik sürətlər

Rezonansda qüvvənin gücləndirilməsi

At kritik sürətlər:

Eyni mərkəzdənqaçma qüvvəsi girişi
Q faktoru ilə gücləndirilmiş sistem reaksiyası (adətən 10-50)
Vibrasiya amplitudası kritik əməliyyatdan çox aşağıdır
Kritik sürətlərdən niyə qaçınmalı olduğunu nümayiş etdirir

Çevik Rotor Davranışı

üçün çevik rotorlar kritik sürətdən yuxarı:

Mərkəzdənqaçma qüvvəsi altında mil əyilir
Çarpma əlavə ekssentriklik yaradır
Kritik sürətdən yuxarı özünü mərkəzləşdirmə effekti daşıyıcı yükləri azaldır
Əks-intuitiv: vibrasiya kritik sürətdən yuxarı azala bilər

Balanslaşdırma standartları ilə əlaqə

İcazə verilən balanssızlıq və güc

Keyfiyyət dərəcələrini balanslaşdırın ISO 21940-11-də mərkəzdənqaçma qüvvəsinin məhdudlaşdırılmasına əsaslanır:

Aşağı G nömrələri daha az balanssızlığa imkan verir
İstənilən sürətdə mütənasib qüvvəni məhdudlaşdırır
Mərkəzdənqaçma qüvvələrinin təhlükəsiz dizayn sərhədləri daxilində qalmasını təmin edir
Fərqli avadanlıq növləri fərqli güc dözümlülüyünə malikdir

Ölçmə və hesablama

Vibrasiyadan gücə

Sahə balansında güc birbaşa ölçülməsə də, onu təxmin etmək olar:

Əməliyyat sürətində vibrasiya amplitüdünü ölçün
Sistemin sərtliyini təxmin edin təsir əmsalları
Gücü hesablayın: F ≈ k × əyilmə
Balanssızlıqdan daşıyıcı yük töhfələrini qiymətləndirmək üçün faydalıdır

Balanssızlıqdan Qüvvəyə

Balans məlum olduqda birbaşa hesablama:

F = m × r × ω² düsturundan istifadə edin
Və ya F = U × (RPM/9549)² burada U g·mm ilə
İstənilən balanssızlıq məbləği və sürəti üçün gözlənilən güc təmin edir
Dizayn hesablamalarında və tolerantlığın yoxlanılmasında istifadə olunur

Mərkəzdənqaçma qüvvəsi fırlanan maşınlarda balanssızlığın vibrasiyaya səbəb olduğu əsas mexanizmdir. Onun sürətlə kvadratik əlaqəsi fırlanma sürətləri artdıqca tarazlığın keyfiyyətinin niyə getdikcə kritik hala gəldiyini və niyə hətta kiçik balanssızlıqların yüksək sürətli avadanlıqlarda böyük qüvvələr və dağıdıcı vibrasiya yarada biləcəyini izah edir.

← Əsas İndeksə qayıt

Fırlanan maşınlarda mərkəzdənqaçma qüvvəsi nədir?

admin tərəfindən Oktyabr 28, 2025 Oktyabr 28, 2025-də nəşr edilmişdir