Разбиране на балансирането в една равнина
Балансиране в една равнина е балансиране процедура, при която роторът дисбаланс се коригира чрез добавяне или отнемане на маса само в една радиална равнина, перпендикулярна на оста на въртене. Това е подходящият метод, когато дисбалансът е предимно статичен по природа — тоест когато центърът на масата на ротора е изместен спрямо оста на въртене, но няма значителен въртящ момент, който да предизвика колебания на ротора от единия до другия край. Като най-простата и икономична техника за балансиране, тя изисква само един корекционна равнина и, обикновено, един пробно тегло бягайте, за да завършите.
1. Определение: Какво представлява балансирането в една равнина?
Всеки ротор има някакъв дисбаланс, но geometry Начинът, по който се проявява този дисбаланс, определя как трябва да бъде коригиран. Когато тежестта може да се разглежда като разположена в една равнина — или когато нейното малко аксиално разпространение не създава значителен накланящ момент — една единствена корекция възстановява баланса. Това е определящото условие за работа в една равнина: дисбалансът се държи като чиста радиална сила, а не като сила-двойка. Когато има сила-двойка, роторът се люлее и нито една корекция не може да неутрализира и двата края едновременно, което е границата, която разделя работата в една равнина от динамично (двуплоскостно) балансиране.
2. Кога да се използва балансиране в една равнина
Балансирането в една равнина е подходящо за определени геометрии на ротора и експлоатационни условия.
Дискови ротори
Роторите, чиято аксиална дължина (дебелина) е малка в сравнение с диаметъра им, са идеалните кандидати — често наричани „тесни“ или „тънки“ дискове. Тъй като масата е концентрирана основно в една равнина, няма достатъчно място за възникване на въртящ момент. Типични примери за това са:
- Шлифовъчни дискове
- Ножове за циркулярни триони
- Едностъпални вентилаторни или вентилаторни колела
- Маховиците
- Дискови спирачни ротори
- Единични макари
Твърди ротори под първата критична скорост
За твърди ротори с резултати, значително по-ниски от тези в първия критична скорост, балансирането в една равнина може да бъде достатъчно дори когато роторът има значителна аксиална дължина, при условие че роторът не се изкривява или огъва по време на работа. Ключовата дума е твърд: валът трябва да запазва формата си, така че еднократната настройка да остава валидна в целия работен диапазон.
Когато е известно, че дисбалансът е статичен
Ако дисбалансът се дължи на един-единствен локализиран източник — натрупване на материал, липсващо лопатче на вентилатора, ексцентрично закрепване — и показанията за вибрациите сочат предимно in-phase при движение и на двата лагера състоянието е статично и е подходящо коригиране в една равнина. Сравнявайки фаза В двата края се провежда практическият тест: синфазното движение сигнализира за статичен дисбаланс, докато противофазното движение предупреждава за въртящ момент.
3. Процедурата за балансиране в една равнина
Процедурата следва ясен и систематичен цикъл, основан на коефициент на влияние метод.
Стъпка 1 — Първоначално измерване
Докато роторът работи с нормална скорост, измерете и запишете началния вектор на вибрациите — и двата амплитуда и фаза — в една или повече точки на лагерите. По този начин се улавя вибрацията, предизвикана от първоначалния дисбаланс, и тя се превръща в еталон за всичко, което следва.
Стъпка 2 — Поставете пробно тегло
Спрете машината и закрепете тежест с известна маса в удобно ъглово положение (обикновено 0°) върху избраната равнина на корекция. Тежестта трябва да е достатъчно голяма, за да промени вибрациите осезаемо — полезно практическо правило е да се стремите към промяна от около 25–50% във вектора на вибрациите. Разумният избор на тежестта още при първия опит спестява излишни цикли; Калкулатор за пробно тегло определя безопасната начална маса въз основа на теглото и скоростта на ротора.
Стъпка 3 — Пробно пускане
Рестартирайте машината и измерете новия вектор на вибрациите на същото(ите) място(а). Тази стойност отразява комбинирания ефект от първоначалния дисбаланс плюс теглото на пробата — сумата на двете величини, изразена като вектор.
Стъпка 4 — Изчислете теглото на корекцията
Чрез сравняване на началния и изпитвания вектор уредът извършва векторно изваждане което изолира собствения ефект на пробното тегло и изчислява коефициент на влияние — колко вибрации генерира роторът на единица тегло при даден ъгъл. Въз основа на този коефициент се изчисляват точната маса и ъгловото положение на постоянния корекционно тегло което ще неутрализира първоначалния дисбаланс. Математическите изчисления могат да бъдат разгледани с помощта на Калкулатор за коефициент на влияние в една равнина.
Стъпка 5 — Инсталиране на корекцията и проверка
Премахнете пробното тегло, монтирайте изчисленото коригиращо тегло трайно — чрез добавяне на маса или чрез отнемане (пробиване, шлифоване) на посоченото място — и пуснете машината, за да се уверите, че вибрациите са спаднали до приемливо ниво. Ако останат леки вибрации, довършително балансиране доусъвършенства резултата, а крайният остатъчен дисбаланс може да се сравни с ISO 21940-11 balance grade.
4. Балансиране в една равнина на място
Въпреки че балансирането в една равнина може да се извърши на специален балансираща машина, истинската му сила е, че може да се изпълни in situ, като роторът се върти в собствените си лагери при работна скорост. Преносим двуканален уред, като например Balanset-1A измерва амплитудата и фазата на 1× преди и след теглото за проверка, изчислява коефициента на влияние и отчита точната маса и ъгъл за корекцията — след което проверява остатъчния дисбаланс, след като теглото бъде поставено. Неговият оптичен лазер тахометър, предизвикано от лента от светлоотразителна лента, осигурява фазовата референция за всеки оборот, от която зависи изчислението. Тъй като измерването на ротора се извършва при реални експлоатационни условия — действителна скорост, действително монтиране, действителна температура — балансиране на място улавя действителното състояние при работа, което балансиращата машина не може напълно да възпроизведе.
5. Предимства на балансирането в една равнина
- Простота: включена е само една равнина на корекция, което улеснява планирането, изпълнението и разбирането на задачата.
- Скорост: Процедурата обикновено изисква само две или три цикъла (първоначален, пробен, проверка), което спестява време и намалява престоите на машината.
- Икономическа ефективност: По-малко измервания и по-прости изчисления означават по-ниски разходи за труд и по-опростено оборудване.
- Достъпност: На ротора с дискови елементи има много точки, на които може да се добави или премахне тежест, което осигурява гъвкавост при определянето на мястото, където да се приложи корекцията.
6. Ограничения и кога да не се използва
Простотата на метода е съпроводена с реални ограничения, които трябва да се спазват.
Не е възможно да се коригира дисбалансът на двойката
Ако роторът има значително дисбаланс в двойката — еднакви тежки точки в противоположни краища, но в противоположни ъглови положения — корекция в една равнина не може да я неутрализира. Тази двойка не създава нетна радиална сила, върху която да въздейства корекцията в една равнина, но въпреки това все пак предизвиква колебание на ротора. Този случай изисква двуплоскостно (динамично) балансиране.
Не е подходящ за дълги ротори
Роторите със съотношение дължина към диаметър, по-голямо от приблизително 0,5–1,0, обикновено изискват двуплоскостно балансиране. Арматурите на електродвигателите, валовете на помпите и дългите ротори на вентилаторите попадат в тази група, тъй като тяхната аксиална дължина позволява възникването на въртящ момент.
Не е сигурно, че ще намали вибрациите при всеки лагер
Корекцията в една равнина, оптимизирана за един лагер, може да остави вибрациите в друг лагер почти незасегнати, особено при по-дълъг ротор или такъв, който работи близо до критичната скорост.
Неефективно при гъвкави ротори
Роторите, работещи над първата си критична скорост, се изкривяват по време на въртене; променящата се модални форми require многоплоскостно балансиране техники, които работата в една равнина не може да предложи.
7. Връзка със статичното балансиране
Балансирането в една равнина е тясно свързано с статично балансиране; всъщност балансирането в една равнина, извършвано на въртяща се машина, е динамично измерване на статичен дисбаланс. При класическото статично балансиране тежестта се локализира, когато роторът е в покой — като се поставя върху остриета или ролки и се оставя гравитацията да го премести към най-тежката точка — докато при едноравнинното балансиране същият статичен дисбаланс се измерва, докато роторът се върти. Методът с въртене е по-точен, тъй като отчита дисбаланса при реални работни условия и определя както неговата величина, така и ъгъла, а не само посоката.
8. Типични приложения и отрасли
Балансирането в една равнина се използва навсякъде, където геометрията на ротора го позволява:
- Дървообработване и металообработване: Дискове за циркулярни триони, шлифовъчни дискове, режещи дискове
- ОВК: едностъпални центробежни вентилатори и въздуходувки.
- Селскостопанска техника: компоненти за комбайни, единични ролки.
- Автомобилна индустрия: маховици, спирачни дискове, единични ремъчни шайби.
- Транспортиране на товари: транспортни ролки, направляващи ролки.
При тези приложения едноплоскостното балансиране осигурява оптимален баланс между ефективност, простота и цена, което е и причината то да остава една от основните техники в балансиране на ротора.
