Опознайте Vibromera.com — нашия нов международен уебсайт. Посетете Vibromera.com →

Начало → Теория и стандарти за балансиране

Теория на балансиране на ротори: норми по ISO, степени G, формули и изчисления

Всичко, което стандартите наистина казват, с показана математика: какво е дисбаланс с прости думи, формулата за центробежна сила, статичен срещу динамичен дисбаланс, RMS скорост на вибрация, вибрационни зони по ISO 10816 (включително помпи), степени на качество на баланса по ISO 1940 / ISO 21940-11 с изчислението на допустимия остатъчен дисбаланс, преобразуване mm/s ↔ dB, собствени честоти и резонанс — и как всяко от тях изглежда на екрана на реален уред за балансиране на терен.

⏱ ~22 мин четене
ISO 21940-11 · ISO 10816 · ISO 1940
Формули · Таблици · Изчислени примери

Вибрационен сензор

Оптичен сензор (лазерен тахометър)

Balanset-4

Магнитна стойка Insize-60-kgf

Отразяваща лента

Динамичен балансьор “Balanset-1A” OEM

Силата нараства с квадрата на скоростта. F = U·ω². Удвоете оборотите — четирикратна центробежна сила от същия дисбаланс. Точно затова „беше наред при ниска скорост“ не значи нищо при работна скорост.
Степента G е зависим от скоростта допуск. G 6.3 не означава „6,3 грама“. Означава, че допустимото отместване на центъра на масата, умножено по ъгловата скорост, е равно на 6,3 mm/s — така че колкото по-бърз е роторът, толкова по-строг е граммовият лимит.
Два различни мащаба. ISO 10816 оценява машина в mm/s при лагерите; ISO 1940/21940 оценява ротор в g·mm остатъчен дисбаланс. Добре свършена работа е документирана и в двете.
Товар вътре, живот навън — на трета степен. Животът на лагера следва L ∝ (C/P)³. Допълнителни 26% динамичен товар от дисбаланс намаляват живота на търкалящия лагер приблизително наполовина.

1. Какво е дисбаланс на ротора, с прости думи

В идеалния случай масата на ротора е разпределена така, че центърът ѝ на маса да лежи точно на оста на въртене. В действителност това никога не е точно така: пори от отливане, толеранси при обработка, заварени ремонти, износени или сменени лопатки, натрупана мръсотия, шпонка, седяща в шпонков канал — всичко това измества по няколко грама към едната страна. Това изместване на масата е дисбаланс.

Докато роторът стои неподвижен, дисбалансът е невидим. Щом той се завърти, изместената маса е принудена да се движи по кръг и по законите на Нютон дърпа вала навън — веднъж на оборот, винаги към „тежката точка“. Лагерите получават въртяща се сила; корпусът получава вибрация точно на честотата на въртене ( компонентата 1×). Точно това изречение обяснява по-голямата част от това, което прави балансиращ уред: той измерва колко голямо е дърпането веднъж на оборот (амплитуда) и накъде сочи тежката точка (фаза).

Дисбалансът се количествено определя като маса, умножена по нейния радиус:

U = m · r
U — дисбаланс [g·mm]; m — изместена маса [г]; r — радиус, на който се намира [мм]. 10 г на 100 мм = 1000 g·mm — точно толкова вредно, колкото 20 г на 50 мм.

Разделянето на U на масата на ротора дава специфичен дисбаланс e = U/M [g·mm/кг = µm] — което не е нищо друго освен разстоянието между центъра на масата и оста на въртене. Тази малка величина е мостът към степените по ISO в раздел 7: „добре балансиран“ индустриален ротор обикновено има центъра на масата си в рамките на няколко десетки микрони на оста.

Дисбалансът е само една от причините за вибрация. Хлабина в лагер, разцентровка на вала, пукнатини, разхлабване и резонанс също разтърсват машините — и балансирането не може да ги отстрани. Приблизително 90% от случаите „не се балансира“ в историята на поддръжката на Vibromera се оказват точно такива. FFT спектърът ги разграничава: дисбалансът се вижда като доминиращ пик 1×; другите дефекти имат други сигнатури — вижте диагностично ръководство.

2. Центробежната сила от дисбаланс — формула и изчислени примери

Въртящото се дърпане, което дисбалансът създава, е обикновена центробежна сила:

F = m · r · ω² = U · ω² ω = 2π·n / 60
F — сила [N]; m — маса на дисбаланса [кг]; r — радиус [м]; U — дисбаланс [кг·м]; ω — ъглова скорост [rad/s]; n — скорост на ротора [об/мин].

Частта, която хората подценяват, е квадрат от ω. Вземете скромен дисбаланс от 100 g·mm (10 г на 10 мм, или 1 г на 100 мм) и наблюдавайте какво прави скоростта с него:

Скорост на ротора ω Центробежна сила от 100 g·mm Еквивалентен статичен товар
500 об/мин 52,4 rad/s 0,27 N ~28 г
1500 об/мин 157 rad/s 2,5 N ~0,25 кг
3000 об/мин 314 rad/s 9,9 N ~1 кг
6000 об/мин 628 rad/s 39,4 N ~4 кг
12 000 об/мин 1257 rad/s 158 N ~16 кг

По-индустриален пример: ремонтен цех заварява нова скоба за чук върху барабан на мулчер и я оставя с 50 г излишна маса при радиус 200 мм — това е U = 10 000 g·mm. При работни 1500 об/мин лагерите на барабана вече понасят допълнителна въртяща се сила от F = 0,01 кг·м × 157² ≈ 246 N ≈ 25 кг — чувал цимент, въртящ се около вала 25 пъти в секунда. При 2000 об/мин същата грешка дърпа с ~44 кг.

Две практически следствия следват директно от закона ω²:

  • Допустимите отклонения се стесняват със скоростта. Същият остатъчен дисбаланс, който е безобиден в трошачка при 500 об/мин, е разрушителен в шпиндел при 12 000 об/мин — точно затова Степени G са конструирани;
  • „Вибрира само при пълна скорост“ е очакваната физика, не е загадка: при половин скорост силата е една четвърт. (Ако вибрацията скача непропорционално в тесен диапазон на оборотите, това е различен феномен — резонанс.)

3. Статичен срещу динамичен дисбаланс — разликата, която решава една равнина или две

Дисбалансът има две елементарни форми, и разликата не е академична: тя решава дали е достатъчна една коригираща тежест, или са нужни две равнини.

  • Статичен дисбаланс — тежката точка на практика е на едно осово място; центърът на масата е изместен странично. На свободни опори спрелият ротор сам се търкаля с тежката страна надолу (оттук „статичен“ — можете да го намерите без завъртане). Една тежест в една равнина го коригира (статичен / балансиране в една равнина).
  • Моментен / динамичен дисбаланс — две равни тежки точки в противоположните краища на ротора, на 180°. В покой те се компенсират: роторът е статично балансиран и няма да се търкаля. При въртене всеки край дърпа в собствената си посока, изместени с половин оборот — роторът се клати, опорите вибрират в противоположна фаза. Това дисбаланс в двойката е откриваем само при въртене и коригируем само с тежести в две равнини. Реалните ротори носят смес и от двете форми, затова дългите ротори се балансират в две равнини като едно комбинирано изчисление — пълният метод е описан в Обяснение на динамичното балансиране.
Static unbalance model: one heavy spot shifts the center of mass off the rotation axis
Статичен дисбаланс: една тежка точка — роторът се търкаля към нея в покой; една равнина я коригира.
Dynamic unbalance model: heavy spots at opposite rotor ends create a couple that wobbles the rotor
Динамичен (моментен) дисбаланс: невидим в покой, клати се при въртене — изисква две равнини.
Статичен дисбаланс Динамичен (двойков) дисбаланс
Откриваем в покой? Да — роторът се търкаля с тежката страна надолу Не — появява се само при въртене
Вибрация на опорите Двете опори в синхронна фаза Опорите извън фаза (роторът „се клати“)
Корекция 1 тежест, 1 равнина 2 тежести, 2 равнини, решени заедно
Емпирично правило Rotor width < ~1/2 of diameter (in practice 1/3) → one plane usually suffices; longer → two planes (ISO 21940-11)

4. Какво прави дисбалансът на лагерите: кубичният закон на живота

Центробежната сила от раздел 2 не изчезва — той се превръща в допълнителен въртящ се товар върху лагерите, добавен към теглото и работните товари, за които лагерът е бил оразмерен. Умората на търкалящите лагери следва класическото уравнение за живот:

L₁₀ = (C / P)ᵖ × 10⁶ оборота p = 3 (сачмени) или 10/3 (ролкови)
C — динамичен товарен рейтинг на лагера; P — реално прилаганият еквивалентен динамичен товар.

Тъй като товарът участва на куб (или по-лошо), умерено изглеждащите сили от дисбаланс се превръщат в драматична загуба на живот:

Допълнителен динамичен товар от дисбаланс Оставащ живот на лагера (сачмен, p = 3)
+10 % ≈ 75 %
+26 % ≈ 50 %
+50 % ≈ 30 %
+100 % (товарът удвоен) ≈ 12 %

В примера с мулчера по-горе, забравените 50 г на 200 мм добавиха ~250 N въртящ товар. За лагер на барабан, натоварен например с 1 kN, това е +25% — животът е приблизително наполовина заради един небрежен ремонт. И лагерите са само първата жертва; същото разтърсване разхлабва болтове, отваря пукнатини в заварки и корпуси, износва съединители и ремъци и размива обработената повърхност на металорежещи машини. Тази верига — дисбаланс → сила → умора — е причината балансирането да е поддръжка, а не козметика.

Обратното също е вярно и измеримо. След балансиране на машина например от 12 mm/s на 2 mm/s, въртящата се сила спада със същия шесткратен коефициент, и математиката на живота на лагерите работи във ваша полза. Числата преди/след в отчета на уреда всъщност представляват прогноза за експлоатационния живот — една документирана причина балансирането на терен да се изплаща (вижте бизнес ръководство със сметката на възвръщаемостта).

5. RMS скорост на вибрация: какво всъщност се измерва

Вибрацията може да се опише чрез преместване (µm), скорост (mm/s) или ускорение (m/s²). Стандартите за състояние на машини се спряха на скорост на вибрация, защото тежи най-равномерно разрушителния средночестотен диапазон — и специално върху своя Средноквадратична стойност (среднеквадратична стойност):

v_RMS = √( 1/T · ∫ v²(t) dt ) за чист синус: v_RMS = v_пик / √2 ≈ 0,707 · v_пик
RMS е „енергийната средна стойност“ на сигнала през прозореца на измерване — величината, към която се отнасят лимитите на ISO 10816/20816.

Защо RMS, а не пиковата стойност? Реалният вибрационен сигнал е коктейл: синусоидата на дисбаланса 1× плюс хармоници, шум от лагерите и случайни пикове. Пиковете скачат насам-натам; RMS интегрира истинското енергийно съдържание на сигнала и се повтаря надеждно от измерване на измерване — точно това е нужно за сравнение с норма или стойност „преди“. (Пиковите стойности все още имат значение при анализ на удари; за балансиране и оценка на състоянието решава RMS.)

Как се измерва на практика: акселерометър на корпуса на лагера (радиална посока, магнитна стойка на чисто плоско място), сигнал, интегриран до скорост, ограничен до стандартния диапазон 10–1000 Hz, RMS изчислено през няколко десетки осреднени оборота. На екрана на вибрографа Balanset-1A виждате трите важни числа едно до друго: обща RMS (всички причини заедно), стойността компонентата 1× (частта, която балансирането може да премахне — с нейната фаза), и об/мин. Ако общата стойност е 6 mm/s, но компонентата 1× е само 1 mm/s, балансирането няма да поправи тази машина — нещо различно от дисбаланс я разтърсва.

Balanset-1A vibrometer screen: overall RMS vibration velocity, dominant 1x component and stable phase, FFT spectrum below
Режим виброграф: обща RMS стойност, компонента 1× с фаза и FFT спектър. Доминиращ пик 1× = дисбаланс — балансирането ще помогне.
How RMS vibration is measured in practice: accelerometer mounted radially on the bearing support, laser tachometer aimed at the reflective mark
Хардуерната страна на същото измерване: акселерометър радиално на опората на лагера, лазерен тахометър на отразяващата маркировка — по един датчик на лагер, и двата канала се четат едновременно.

6. Норми за вибрация по ISO 10816 / 20816 — включително помпи

ISO 10816 (сега се консолидира в ISO 20816) отговаря на въпроса на оператора: „достатъчно приемлива ли е тази вибрация?“ Оценява сглобената машина по RMS скорост на вибрация, измерена на неподвижни части (корпуси на лагери), и класира резултата в четири зони:

Зона Значение Типична ориентировъчна стойност (средни машини)
A Състояние на нова машина до ~1,4 mm/s
B Приемливо за неограничена дългосрочна експлоатация 1,4 – 2,8 мм/с
C Незадоволително за дългосрочна работа — планирайте корекция 2.8 – 4.5 mm/s
D Вибрация, причиняваща щети — действайте сега над 4,5 mm/s

Специално за помпи (ISO 10816-3, група 2: машини 15–300 kW, и ISO 10816-7 за ротодинамични помпи), границите на зоните зависят от типа основа — твърда или гъвкава:

Помпа при… Граница на зона А/Б Граница на зона B/C Граница на зона C/D
Твърди опори (циментирана основна плоча) 1,4 мм/с 2,8 мм/с 4,5 мм/с
Гъвкави опори (рама, пружинни монтажи) 2,3 мм/с 4,5 мм/с 7,1 мм/с

По-големите машини (>300 kW, ISO 10816-3, група 1) получават пропорционално по-меки граници (2,3 / 4,5 / 7,1 mm/s твърди, 3,5 / 7,1 / 11 mm/s гъвкави). Винаги проверявайте собствения лимит на производителя на машината, ако е посочен — той има предимство пред общата таблица.

Три полеви правила, които правят таблиците полезни, а не академични:

  • Измервайте при лагерите, в три посоки където е възможно (хоризонтално, вертикално, осово) — нормата се прилага за най-високото отчитане;
  • Оценявайте тенденцията, не само абсолютната стойност. Помпа, живяла години при 1,8 mm/s, а сега показваща 3,4 mm/s, заслужава внимание, дори ако все още е „приемлива“;
  • Земеделската и мобилната техника се оценява по-меко — мулчерите и косачките на присъщо гъвкавите си рами се считат за добри до ~7 mm/s; гонене на стойности от клас за помпи там е загубени усилия (подробности в глава за допуски).

7. Степени на качество на баланса G — таблицата по ISO 1940 / ISO 21940-11

Докато ISO 10816 оценява работещата машина, ISO 1940-1 (заменен от ISO 21940-11, съдържанието по същество непроменено) оценява самия ротор: колко остатъчен дисбаланс може да остане след балансиране. Допускът се изразява като клас на качество на баланса G, определена като произведение на специфичния дисбаланс и ъгловата скорост:

G = e_per · ω [mm/s]
e_per — допустим специфичен дисбаланс (отместване на центъра на масата) [мм]; ω — ъглова скорост [rad/s]. Произведението е скорост — затова степените носят единици mm/s.

Елегантността на това определение: едно число G покрива всички скорости. Ротор, балансиран до G 6.3, има центъра на масата достатъчно близо до оста, така че скорост, породена от дисбаланс е 6,3 mm/s — независимо от оборотите му. По-бърз ротор → по-голямо ω → допустимото отместване e_per пропорционално по-малко. Стандартните степени и обичайните им приложения:

Клас Типични видове ротори (по ISO 21940-11)
G 40 Автомобилни колела, джанти, кардани на нискоскоростни превозни средства
G 16 Кардани/валове на задвижване, ротори на земеделски машини, части на трошачки, отделни компоненти на двигатели
G 6.3 Индустриалният стандарт: вентилатори, духалки, помпи, общи електродвигатели, части на машини, барабани, ремъчни шайби, маховици, центрофуги
G 2.5 Газови и парни турбини, твърди роторни турбогенератори, задвижвания на металорежещи машини, средни/големи електродвигатели със специални изисквания
G 1 Задвижвания на шлифовъчни машини, задвижвания на касетофони и грамофони, малки прецизни арматури
G 0,4 Шпиндели на прецизни шлифовъчни машини, гироскопи

Какво означава степента физически, най-лесно се усеща чрез e_per. При 3000 об/мин (ω = 314 rad/s), степен G 6.3 допуска e_per = 6,3 / 314 = 0,02 мм = 20 µm: центърът на масата на „нормално балансиран“ ротор при 3000 об/мин лежи в рамките на две стотни от милиметъра от оста си. G 1 при същата скорост допуска само 3 µm. Точно затова инструментите за балансиране, оправките и дори позицията на тахометровата марка се третират с такава педантичност — при тези отмествания всичко има значение.

8. Допустим остатъчен дисбаланс: изчислението по ISO 1940 стъпка по стъпка

Практическият въпрос, с който завършва всяка задача: „колко грам-милиметра могат да останат?“ От определението на степента, една формула отговаря на въпроса:

U_per = 9549 · G · M / n [g·mm]
G — степен [mm/s]; M — маса на ротора [кг]; n — работна скорост [об/мин]. Константата 9549 = 1000 × 60/2π преобразува единиците. За двуравнинно балансиране резултатът се разделя между равнините — обикновено 50/50 за симетрични ротори.
  1. Изберете степента

    От таблицата за приложение на ISO 21940-11 по-горе — например работно колело на индустриален вентилатор → G 6.3.

  2. Въведете маса и работна скорост

    Ротор на вентилатор M = 80 кг, n = 3000 об/мин: U_per = 9549 × 6,3 × 80 / 3000 = ≈ 1604 g·mm общо.

  3. Разделяне между корекционни равнини

    Симетричен ротор, две равнини → ≈ 802 g·mm на равнина. (Същият ротор, балансиран до земеделската степен G 16, би имал допустими ≈ 2037 g·mm на равнина — степените се мащабират линейно.)

  4. Преобразувайте в грамове при вашия радиус

    Коригиращ радиус 250 мм → остатъчната тежка точка трябва да бъде под 802 / 250 ≈ 3,2 г на равнина. Точно това е числото, с което да сравните доклада на уреда след коригиращия пуск.

Не е нужно да правите това ръчно на машината: същият калкулатор е вграден в софтуера Balanset — въведете маса, скорост и степен, и допустимата стойност се появява до измерения остатъчен дисбаланс в прозореца с резултати. Безплатна онлайн версия е тук: Калкулатор на остатъчен дисбаланс по ISO 21940-11.

ISO 1940 balancing tolerance calculator in the Balanset-1A software: rotor mass, RPM and G grade give permissible residual unbalance per plane
Калкулаторът за допуски по ISO 1940 / 21940-11 във вградения софтуер на Balanset-1A: маса + обороти + степен → допустими g·mm на равнина.
Balanset-1A two-plane balancing results window showing correction masses, angles and achieved residual unbalance
Прозорецът с резултати след двуравнинна задача: коригиращи маси, ъгли — и постигнатият остатъчен дисбаланс, съпоставен с допуска.

Уредът извършва тези изчисления вместо вас

Balanset-1A измерва два канала + фаза, изчислява коригиращи маси по метода на коефициентите на влияние, проверява резултата спрямо допуските на ISO 21940-11 и печата отчета — за €1,975, безплатни софтуерни актуализации за цял живот. Теорията на тази страница е точно това, което екраните му прилагат.

9. Собствена честота и резонанс — капанът, който среща всеки балансировач

Всяка конструкция — ротор, опори, рама, основа — има собствени честоти: честотите, с които тя „иска“ да трепти след удар, определени от нейната коравина и маса (за най-простия модел, f_n = (1/2π)·√(k/m)). Когато скоростта на ротора се приближи до собствена честота, силата от дисбаланса, действаща веднъж на оборот, попада в синхрон със собственото трептене на конструкцията, всеки тласък добавя се към предишния. Точно това е резонанс: амплитудата се умножава (ограничена само от затихването), фазата се люлее диво, а линейната математика, на която разчита балансирането, се разпада.

Как резонансът се издава по време на работа по балансиране:

  • малка промяна в оборотите (50–100 об/мин) променя вибрацията многократно;
  • отчитането на фазата отказва да се стабилизира или скача, когато скоростта отклони с няколко об/мин;
  • след монтиране на изчислената тежест, вибрацията расте — и следващият пуск изисква все повече маса;
  • вибрацията е по-голяма далеч от ротора (стълба, предпазен парапет, кабина), отколкото при лагерите — резонира структурен елемент, не роторът.
Resonance curve: vibration amplitude rises sharply as rotor speed approaches the structure's natural frequency
Учебната крива от поддръжката: когато оборотите се приближат до собствената честота, амплитудата рязко нараства. Балансирането в тази зона е невъзможно — там системата е нелинейна.

Как да намерите собствената честота с уреда: диаграмата RunDown

Най-бързият полеви метод не изисква допълнително оборудване: завъртете машината до работна скорост, прекъснете задвижването и оставете уредът да записва амплитуда и фаза непрекъснато, докато роторът изтича през целия диапазон на скоростта. Софтуерът Balanset начертава и двете спрямо оборотите (диаграмата RunDown). Прочитането ѝ отнема един поглед:

  • всеки пик на амплитудата при спускането отбелязва собствена честота, през която роторът е преминал;
  • при същата скорост фазовата крива прави рязко прегъване (~180° завъртане през резонанса) — класическото потвърждение, че е истински резонанс, а не ефект на товара;
  • на тихи долини между пиковете са вашите безопасни скорости за балансиране.
Balanset-1A RunDown coast-down chart: amplitude and phase versus RPM, peaks with phase bends mark resonance zones
RunDown в софтуера Balanset-1A: амплитуда (горе) и фаза (долу) спрямо оборотите по време на изтичане на обороти. Пикове + фазови прегъвания = собствени честоти.
Annotated RunDown chart from a real job: resonance zones crossed out, safe balancing speed marked between them
Анотирана диаграма на изтичане на обороти от реална задача: зоните на резонанс са зачеркнати, скоростта на балансиране е избрана в спокойния прозорец между тях. Точно тази уредба премина от 23,3 на 0,9 mm/s, след като скоростта беше преместена извън резонанса.

Какво да правите с това знание:

  1. Балансирайте извън зоните на резонанс — обикновено ясно под първия пик или в долина между пикове. Практика при мулчери: грубо балансиране при 600–900 об/мин, след това проверка при работна скорост;
  2. Поддържайте всеки пуск от серия на еднаква скорост (±100 об/мин) — близо до резонанс дори 2–3 об/мин отклонение забележимо изместват амплитудата и фазата;
  3. За тестови уредби и самоделни стендове, проектирайте геометрията умишлено: мек стенд (под резонанс) иска собствената си честота 2–3 пъти под скоростта на балансиране — пружинни опори, които видимо се люлеят с ръка, постигат точно това;
  4. Ако самата работна скорост попада на резонанс, балансирането е паралиатив — истинското решение е промяна на коравината или масата (укрепване на рамата, различни опори), за да се отдалечи собствената честота.

10. Преобразуване на mm/s в dB (ниво на скорост на вибрация)

Данни за вибрация понякога пристигат в децибели — по-стари източноевропейски норми, някои анализатори и отчети за вибрации на сгради използват логаритмичната скала. Преобразуването е определение, не измерване:

L_v = 20 · log₁₀ ( v / v₀ ) [dB] v₀ = 5·10⁻⁸ m/s
v — измерена RMS скорост; v₀ — референтна скорост. 5·10⁻⁸ m/s е референтната стойност, използвана в практиката на вибродиагностиката (по ГОСТ/старата традиция на ISO); ISO 1683 посочва също 10⁻⁹ m/s за някои акустични приложения — винаги посочвайте референцията при цитиране на dB.

Полезни преобразувания при общата референция v₀ = 5·10⁻⁸ m/s:

RMS скорост Ниво Къде се среща
0,5 мм/сек 80 децибела Отлична малка машина
1,0 mm/s 86 dB Зона A, добро състояние
2,8 мм/с 95 dB Гранична област A/B → B/C
4,5 мм/с 99 dB Граница на зона C/D (средни машини)
7,1 мм/с 103 dB Граница C/D за гъвкава опора
10 mm/s 106 dB Тежко — територия на повреда

Две практически правила правят скалата интуитивна: +6 dB = двойна скорост, +20 dB = десет пъти скоростта. Така машина, преминала от 99 dB на 86 dB след балансиране, е намалила вибрацията си ~4,5 пъти — логаритмичната скала свива големите подобрения в скромно изглеждащи числа, точно затова сервизните отчети за клиенти са по-ясни в mm/s.

11. Често задавани въпроси

Какво е дисбаланс на ротора с прости думи?

Дисбаланс означава, че центърът на масата на ротора не лежи точно на оста му на въртене — известна допълнителна маса се намира от едната страна. В покой това е невидимо; при въртене изместената маса дърпа вала навън веднъж на оборот, създавайки въртяща се центробежна сила, която разтърсва машината точно на честотата на въртене (компонентата 1×). Измерва се като маса × радиус (g·mm) и се коригира чрез добавяне или премахване на тежести.

Каква е формулата за центробежна сила от дисбаланс?

F = m·r·ω² = U·ω², където U = m·r е дисбалансът, а ω = 2πn/60 е ъгловата скорост. Силата нараства с квадрата на оборотите: 100 g·mm произвежда ~1 кг въртяща се сила при 3000 об/мин, но ~16 кг при 12 000 об/мин. Точно този квадратен закон е причината допустимите отклонения при балансиране да се стесняват с нарастване на скоростта.

Каква е разликата между статично и динамично балансиране?

Статичният дисбаланс е единствена ефективна тежка точка: спрелият ротор се търкаля с тежката страна надолу върху свободни опори, и една тежест в една равнина го коригира. Динамичният (моментен) дисбаланс са тежки точки в двата противоположни края, на 180°: роторът е балансиран в покой, но се клати при въртене, и може да бъде открит само по време на въртене и коригиран с тежести в две равнини. Реалните ротори съчетават и двете, затова дългите ротори се балансират в две равнини като едно изчисление.

Как дисбалансът влияе на експлоатационния живот на лагерите?

Центробежната сила се добавя към динамичния товар P на лагера, а животът на търкалящите лагери следва L₁₀ = (C/P)³ за сачмени лагери — товарът участва на трета степен. Приблизително: +10% товар ≈ −25% живот, +26% ≈ −50%, удвояването на товара оставя ~12% от живота. Отвъд лагерите, същата въртяща се сила разхлабва крепежни елементи, разпространява пукнатини и износва съединители.

Какво е RMS скорост на вибрация и как се измерва?

RMS (среднеквадратична) скорост на вибрация е енергийната средна стойност на сигнала за скорост в mm/s — стандартната величина в ISO 10816/20816. За чист синус тя е равна на 0,707 от пиковата стойност. Измерва се с акселерометър на корпуса на лагера (радиална посока), сигналът се интегрира до скорост в диапазона 10–1000 Hz и се осреднява през много обороти; двуканалните уреди отчитат едновременно двата лагера, а също така отделят компонента 1×, който балансирането може да премахне.

Какви са нормите за вибрация по ISO 10816 за помпи?

За помпи от 15–300 kW (ISO 10816-3, група 2), границите на зоните са 1,4 / 2,8 / 4,5 mm/s RMS върху твърди опори и 2,3 / 4,5 / 7,1 mm/s върху гъвкави опори — зона A до първата стойност, зона B до втората (приемливо за дългосрочна работа), зона C до третата (скоро е нужна корекция), зона D над нея (риск от повреда). По-големите машини получават пропорционално по-високи граници; посоченият от производителя лимит има предимство пред общата таблица.

Какво означават степените на качество на баланса G в ISO 1940?

Степен G (в mm/s) е равна на допустимия специфичен дисбаланс, умножен по ъгловата скорост: G = e_per·ω. Обичайни назначения: G 40 — автомобилни колела; G 16 — кардани и земеделски ротори; G 6.3 — вентилатори, помпи, общи двигатели и барабани (индустриалният стандарт); G 2.5 — турбини и металорежещи машини; G 1–G 0.4 — прецизни шпиндели. Тъй като ω участва в определението, същата степен позволява по-малко g·mm при по-висока скорост.

Как да изчисля допустимия остатъчен дисбаланс по ISO 1940?

U_per = 9549 · G · M / n, където G е степента в mm/s, M е масата на ротора в кг, а n е скоростта в об/мин — резултатът е в g·mm, разделен между двете корекционни равнини (обикновено 50/50). Пример: вентилатор от 80 кг при 3000 об/мин, G 6.3 → 9549×6.3×80/3000 ≈ 1604 g·mm общо ≈ 802 g·mm на равнина; при коригиращ радиус от 250 мм това е около 3,2 г. Онлайн инструмент: калкулаторът по ISO 21940-11 на vibromera.eu.

Как да намеря собствената честота и да избегна резонанс при балансиране?

Запишете диаграма на изтичане на обороти (RunDown): доведете машината до скорост, прекъснете задвижването и регистрирайте амплитуда и фаза спрямо намаляващите обороти. Всеки пик на амплитудата, съпроводен от рязко фазово прегъване, отбелязва собствена честота; долините между пиковете са безопасни скорости за балансиране. Признаци, че сте на резонанс: промяна от 50–100 об/мин променя вибрацията многократно, фазата не се стабилизира, а изчислените тежести влошават нещата. Балансирайте извън зоните или променете коравината на конструкцията, за да отдалечите резонанса.

Как да преобразувам mm/s в dB за вибрация?

L_v = 20·log₁₀(v/v₀) с референтна стойност v₀ = 5·10⁻⁸ m/s, използвана в практиката на вибродиагностиката: 1 mm/s ≈ 86 dB, 4,5 mm/s ≈ 99 dB, 10 mm/s ≈ 106 dB. Помнете, +6 dB означава двойна скорост, а +20 dB означава десет пъти; и винаги посочвайте референтната стойност, тъй като някои акустични стандарти използват 10⁻⁹ m/s вместо нея.

Свързано четиво

WhatsApp
Balanset-1A - €1975Попитайте инженера