Разбиране на ексцентричността във въртящите се машини

Определение: Какво е ексцентричност?

В контекста на динамиката на ротора, ексцентричност отнася се до радиалното разстояние или отместването между центъра на масата на ротора (наричан още център на тежестта) и неговия геометричен център (истинският център на неговата форма или вал). В перфектно балансиран ротор тези два центъра биха съвпадали. Поради производствени несъвършенства и неравномерна плътност на материала обаче, почти винаги има известна присъща ексцентричност. Когато ексцентричният ротор се върти, отместеният център на масата генерира центробежна сила, която е основната причина за вибрациите, дължащи се на... дисбаланс.

Пряката връзка между ексцентричността и дисбаланса

Ексцентричността и дисбалансът са фундаментално свързани. Дисбалансът е *мярка* за ефекта на ексцентричността при дадена скорост, докато ексцентричността е *физическата причина*. Размерът на дисбаланса е право пропорционален на масата на ротора и неговата ексцентричност.

Формулата е проста:

Дисбаланс (U) = Маса (M) × Ексцентричност (e)

Тази връзка подчертава защо ексцентричността е толкова важна. Дори много малка ексцентричност (само няколко микрометра) върху тежък, високоскоростен ротор може да създаде огромна сила на дисбаланс, което води до силни вибрации и бързо износване на лагерите.

Видове ексцентричност

Важно е да се прави разлика между различните форми на ексцентричност и свързаните с тях геометрични несъвършенства:

1. Ексцентричност на масата

Това е истинската ексцентричност, както е дефинирана по-горе – отместването между центъра на масата и геометричния център. Това е видът, който причинява дисбаланс и е целта на всички процедури за балансиране. Тя не може да бъде видяна или измерена директно с индикаторен часовник, когато роторът е неподвижен.

2. Геометрична ексцентричност (биене)

Това се отнася до отклонението на повърхността на ротора от перфектна окръжност. Това е мярка за това колко „некръгъл“ е валът или роторът. Това е известно още като механично биенеНапример, шийката на вала може да е леко овална или ролката може да е обработена леко нецентрирано върху вала. Този тип несъвършенство *може* да бъде измерено с индикатор с часовников механизъм по време на бавно търкаляне. Въпреки че не представлява директно дисбаланс на масата, ексцентричната геометрична форма често допринася за дисбаланс на масата.

3. Електрическо биене

Това не е физическо несъвършенство, а грешка в измерването, която се получава при безконтактни сонди за близост. Ако повърхността на ротора има вариации в магнитната пропускливост или електрическата проводимост, сондата може да даде невярно отчитане, което имитира геометрично биене. Този „шум“ трябва да се вземе предвид по време на динамичните тестове на ротора.

Причини за ексцентричност

Ексцентричността на масата се въвежда в роторите по различни начини:

• Производствени толеранси: Никой производствен процес не е перфектен. Винаги ще има малки грешки при машинната обработка, леенето и сглобяването.
• Неравномерна плътност на материала: Включения, кухини или порьозност в отливка или коване означават, че материалът не е напълно хомогенен, което води до изместване на центъра на масата.
• Асиметричен дизайн: Компоненти като коляновите валове са по своята същност асиметрични.
• Грешки при сглобяване: Макара или лагер, които не са перфектно центрирани върху вала, ще създадат ексцентрична маса.
• Термично изкривяване: Неравномерното нагряване или охлаждане може да доведе до изкривяване на ротора, временно измествайки центъра му на масата. Това е известно като термичен вектор.

Как се справяме с ексцентричността

Тъй като ексцентричността на масата е причина за дисбаланса, тя се коригира чрез процеса на балансиранеЧрез добавяне или премахване на малки количества тежест, техникът създава противоположна сила, която ефективно издърпва централната линия на масата на ротора обратно в съответствие с неговата геометрична централна линия, минимизирайки нетната центробежна сила и произтичащата от нея вибрация.

← Обратно към основния индекс