Балансиране на ротори на стругове: Икономично решение за подобряване на качеството на продуктите
В съвременното производство, където качеството на продукта е от първостепенно значение, балансиране на ротора става неразделна част от технологичния процес. Придобиването на специализирана техника за балансиране обаче може да се окаже скъпо за малките и средните предприятия. В тази статия разглеждаме възможността за използване на стругове за ротор балансиране, което може значително да намали разходите за оборудване и да повиши ефективността на производството.
Стругът като инструмент за балансиране
Стругът, поради своята конструкция и функционалност, може успешно да се използва за балансиране на ротори от различни типове и размери. Основното предимство на този подход е спестяване на разходи, тъй като не е необходимо да се закупува скъпо специализирано оборудване. Освен това използването на струг позволява балансирането да се извършва директно по време на производствения процес на ротора, което съкращава времето за производство и подобрява качеството на продукта.
Подготовка за балансиране
Преди да започне процесът на балансиране, трябва да се предприемат няколко подготвителни стъпки:
- Избор на подходящ струг: Стругът трябва да има достатъчна твърдост и прецизност, за да осигури надеждно монтиране на ротора и точни измервания на вибрациите.
- Инсталиране на измервателната система: За измерване на ротора вибрация на струга, преносим балансир като например Balanset-1A може да се използва. Той включва сензори за вибрации, тахометър, както и софтуер за анализ на данни и изчисляване на коригираната маса.
- Справяне със собствения дисбаланс на шпиндела: Не се налага да балансирате самия шпиндел на струга. Пуснете струга само с патронника (без ротора) и запишете вектора на вибрация: това е базовата стойност, внасяна от шпиндела и патронника. Ако тя е значителна част от показанието на ротора, или я извадете, или — по-добре — използвайте индексния ход от 180° (функцията „Mandrel eccentricity elimination", „F7 - Run Ecc"), който автоматично отделя всичко, което не се върти заедно с ротора.
- Съпоставяне на ротора с машината, а не с шпиндела: Важното е, че силата на дисбаланса на ротора произвежда измерим отклик върху корпусите на лагерите. Тежък, твърд струг реагира много слабо на грам дисбаланс, така че при много лек ротор сигналът изчезва в шума, докато при много тежък ротор може да се надвиши номиналното натоварване на патронника или лагерите. На практика проверете, че правилно подбраната пробна тежест дава чиста, повторяема промяна на амплитудата и фазата, преди да се доверите на който и да е коефициент на влияние.
- Проверка на биенето на гуменото покритие преди балансиране: При гумиран вал дисбалансът на масата и геометричното биене на покритието са два различни дефекта. Балансирането елиминира силата 1×; то не може да направи ексцентрично или овално покритие кръгло. Поставете индикатор с циферблат срещу покритата повърхност и завъртете вала на ръка: ако общото индикирано биене надвишава допустимото отклонение на продукта, първо шлифовайте или изтокарете покритието концентрично — на същия струг — и едва тогава балансирайте. Вал, който е балансиран, но все още има биене, ще продължи да произвежда ивици по калибъра, черти и промяна на притискащото налягане, независимо колко ниско стане показанието на вибрацията.
В тази статия ще разкажа подробно за нашия опит и методологията ни при динамично балансиране гумирани валове на стругова машина – решение, за което, признавам, първоначално бях скептичен поради присъщата твърдост и значителното тегло на такива машини. За моя изненада, операцията беше извършена безпроблемно, постигайки степен на баланс G 6.3 (ISO 21940-11, по-рано ISO 1940-1).
Процес на балансиране на ротора на струг на теория
Процесът на балансиране на ротора на струг включва следните стъпки:
Закрепване на ротора
Роторът се монтира здраво в патронника на струга или на центри, за да се осигури стабилност по време на процеса на балансиране.
Инсталиране на сензори
Монтирайте по един сензор за вибрации на равнина на корекция — един на корпуса на лагера при главата и един на корпуса на задната част или на неподвижната опора — радиално, възможно най-близо до лагера, върху чиста обработена метална повърхност чрез магнитна основа. Не монтирайте сензори на леглото на струга, на предпазителя или на щита: сигналът 1× там е отслабен и доминиран от конструкцията. Залепете светлоотразителна лента върху метална повърхност (края на вала или патронника), а не върху гумената обвивка, и насочете лазерния тахометър перпендикулярно към нея.
Измерване на първоначалните вибрации
Началното ниво на вибрация се измерва при скоростта, която ще използвате за цялата задача. Всички пускове — Run 0, пробните пускове и финалният пуск — трябва да се извършват при една и съща скорост, тъй като коефициентите на влияние са валидни само за скоростта, при която са измерени.
Отчитане на ексцентрицитета (веднага след Run 0)
Приспособление и дорник ексцентричност добавя вектор към показанието на Run 0, който не е дисбаланс, и коригирането му би било грешно. Справете се с това преди пробната тежест, а не след нея: отметнете квадратчето “Mandrel eccentricity elimination” в софтуера на Balanset-1A, завършете Run 0, след това завъртете ротора на 180° в приспособлението и натиснете “F7 - Run Ecc”. Софтуерът приема половин сумата на векторите като ексцентрицитет и половин разликата на векторите като истинския дисбаланс, и едва тогава отключва пробния ход. Извършването на това след като коригиращите тежести вече са заварени, означава преизчисляване и повтаряне на процеса.
Колко голяма трябва да е пробната тежест?
Безопасна отправна точка е тежест, чиято центробежна сила остава в рамките на 5–10% от теглото на ротора. Като формула:
mtrial = k · M · g / (R · ω²), k = 0.05–0.10
където M е масата на ротора (kg), g = 9.81 m/s², R е радиусът на монтаж на тежестта (m), а ω = 2π·RPM/60 (rad/s). Пример: ротор от 50 kg при 3.000 rpm с тежестта при R = 0,2 m дава m ≈ 0,07·50·9,81/(0,2·314²) ≈ 1.7 g — грамове, не стотици грамове. Това изглежда изненадващо малко за ротор от 50 kg, но проверете силата: при 3000 rpm тези 1,7 g вече дърпат F = m·R·ω² ≈ 34 N — около 7% от теглото на ротора. Смисълът е да започнете малко: увеличаването е евтино, докато прекалено голяма тежест е реално натоварване за лагерите и заваръчните шевове. Същата проверка на силата важи и в обратна посока за всяка тежест, която сте на път да завинтите.
Не е нужно да изчислявате това ръчно: софтуерът Balanset включва First Trial Weight Estimator който препоръчва както масата, така и началния ъгъл въз основа на данните за вашия ротор, и Тест за устойчивост на удар за да проверите, че не работите близо до собствена честота.
Добрата пробна тежест променя показанието с поне 20–30% по амплитуда или 20–30° по фаза. Ако реакцията е по-малка, увеличавайте тежестта постепенно — никога не преминавайте директно към тежка тежест “за да видите, че нещо се случва.”
Монтиране на пробна тежест
A пробно тегло с известна маса се монтира на ротора и вибрацията се измерва отново. При двуравнинно балансиране това се извършва последователно във всяка равнина — пробен пуск с тежестта в равнина 1 (Run 1), след това пробен пуск с тежестта в равнина 2 (Run 2) — за да може софтуерът да измери влиянието на всяка равнина на корекция поотделно.
Изчисляване на коригиращите маси
Софтуерът Balanset-1A анализира резултатите от измерванията и изчислява необходимите коригиращи маси и ъглите на поставянето им.
Коригиране на масата на ротора
В зависимост от конструкцията на ротора и възможностите на струга, корекцията на масата може да се извърши чрез пробиване, фрезоване, заваряване или други методи.
Проверка на балансирането
След извършване на корекциите се извършва контролно измерване на вибрациите. Процесът се повтаря, ако е необходимо, докато се постигне необходимото ниво на баланс.
Динамично балансиране на практика
- Честота на въртене: Обикновено работната скорост на въртене на тези валове варира между 300 и 500 оборота в минута (об/мин). В този конкретен случай извършихме балансирането при 550 об/мин.
- Настройка: Гумираният вал беше монтиран на струговата машина, след което бяха поставени стратегически сензори, както е показано на приложените снимки.
Динамично балансиране на място на гумирани валове с помощта на стругова машина
Динамично балансиране на гумирани валове
- Първоначални показания на вибрациите: Преди балансирането начален показанията на вибрациите бяха 9 mm/s и 17 mm/s.
- Пробни пробези: Задача с две равнини изисква пробен пуск във всяка равнина последователно — Run 1 с тежестта в равнина 1, след това Run 2 с тежестта в равнина 2. Пробна тежест от 340 грама беше заварена; тя промени вибрацията и фаза отчитанията с приблизително 10%. Приемете такъв отклик за абсолютен минимум: за ясно, надеждно измерване обикновено се стремим към пробна тежест, която измества вибрационния вектор с 25–50%, но тежък, твърд струг реагира много слабо на грам пробна маса.
- Балансиращи корекции: След пробните пускове с пробната тежест, нашият уред Balanset-1A показа необходимост от добавяне на 3100 грама от едната страна на вала и 4300 грама от другата, съответстващи на корекции в две равнини. След тези корекции нивата на вибрация намаляха до 2 mm/s и 4 mm/s.
Динамично балансиране на място на гумирани валове с помощта на стругова машина
Динамично балансиране на място на гумирани валове с помощта на стругова машина
- Фина настройка: За допълнителна оптимизация на резултатите преминахме към добавяне на тежести от 400 грама и 700 грама. Впоследствие беше извършен още един кръг на фина настройка чрез добавяне на 200 грама и 400 грама. Поради ограничено пространство тежестите бяха заварени една върху друга. В крайна сметка тези временни тежести бяха заменени с прецизно изрязани, естетически издържани противотежести, изработени специално за този вал. Крайните показания на вибрацията бяха впечатляващи 0,1 mm/s в двете равнини (закръглена стойност — под 1 mm/s самият уред показва показания с три знака след десетичната запетая).
Динамично балансиране на място на гумирани валове с помощта на стругова машина
Динамично балансиране на място на гумирани валове с помощта на стругова машина
Динамично балансиране на място на гумирани валове с помощта на стругова машина
Предимства на балансирането на роторите на струговете
Разходи и ефективност
Използването на струг за балансиране позволява да се избегнат разходите за закупуване на специализирано оборудване за балансиране.
Удобство
Балансирането може да се извършва директно по време на производствения процес на ротора, което намалява времето за производство.
Високо качество
Съвременните преносими балансиращи машини, като Balanset-1A, осигуряват висока точност на балансиране, което позволява ниски нива на вибрации и подобрено качество на продуктите.
Заключение
Балансирането на ротори на стругове е ефективно и икономично решение за предприятия, които се стремят да подобрят качеството на продуктите и да намалят производствените разходи. Използването на преносими балансиращи устройства като Balanset-1A прави този процес лесен и достъпен дори за малки работилници.
Важни напомняния
- За да постигнете най-добри резултати, се препоръчва да използвате висококачествени измервателни уреди и да спазвате стриктно процедурата за балансиране. Можете да прецените допустимите остатъчен дисбаланс за вашия ротор с нашия калкулатор за остатъчен дисбаланс (ISO 1940).
Балансирането на ротори на стругове е стъпка към бъдещето на вашето производство, която се отплаща чрез подобряване на качеството на продуктите, намаляване на разходите и повишаване на конкурентоспособността на вашия бизнес.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko е инженер по вибрационен анализ, основател и изпълнителен директор на Vibromera. Повече от 15 години той балансира въртящо се оборудване на място, а не на изпитвателен стенд: мулчери, промишлени вентилатори, трошачки, центрофуги, валове и шпиндели. Именно от тази работа се родиха уредите Balanset — те са замислени като инструмент, който специалистът може да занесе до машината и да използва сам, на място, а не като лабораторно оборудване. Vibromera е основана през 2017 г. и от 2023 г. е базирана в Порто, Португалия. Тук се извършват разработката, сглобяването и поддръжката на серията Balanset. Водещият уред е Balanset-1A — портативен анализатор за едноравнинно и двуравнинно балансиране и за вибрационна диагностика. Nikolai лично участва в поддръжката на клиентите, в решаването на трудни случаи на балансиране и в разработката на софтуера. Работи с клиенти по целия свят, на всякакъв език.
0 Коментари