Какво е пробна тежест при балансиране на ротора?

Пробна тежест (наричана още тестова тежест или калибровъчна тежест) е известна маса, временно прикрепена към ротор на известен радиус по време на балансиране в една равнина. Чрез измерване на промяната във вибрациите, причинена от пробната тежест, балансиращият инструмент изчислява правилната постоянна корекционна маса и ъгъл. Пробната тежест се отстранява след измерването.

Как да избера правилния размер на пробната тежест?

Идеалната пробна тежест трябва да доведе до измерима промяна във вибрациите, без да претоварва ротора или лагерите. Общоприето инженерно ръководство е да се използва от 5% до 10% на допустимия остатъчен дисбаланс (съгласно ISO 21940), разделен на радиуса на корекция. Твърде малката пробна тежест може да не даде надеждно отчитане; твърде голямата може да причини прекомерни вибрации или опасности за безопасността.

Какво се случва, ако пробната тежест е твърде голяма?

Прекалено тежката пробна тежест може да причини опасно високи вибрации по време на пробния пуск, потенциално повреждайки лагери, уплътнения или самия ротор. Тя може също така да надвиши линейния обхват на вибрационните сензори, което да доведе до неточни резултати от балансирането. Винаги започвайте с изчисления минимум (5% от U_per / r) и увеличавайте само ако промяната във вибрациите е недостатъчна.

Къде трябва да поставя пробната тежест върху ротора?

Поставете пробната тежест в корекционната равнина - аксиалното място, където ще бъдат добавени постоянни балансиращи тежести. За радиална позиция я закрепете на максималния наличен радиус, за да минимизирате необходимата маса. Обичайните методи за закрепване включват закрепване с болтове към съществуващи отвори, използване на магнитни тежести или залепване на тежести с тиксо към повърхността на ротора. Уверете се, че пробната тежест е здраво закрепена и не може да се отдели по време на въртене.

Защо да се използва 5–10% на допустимия дисбаланс за пробната тежест?

Серията 5–10% е практично инженерно ръководство, което балансира две изисквания: пробната тежест трябва да е достатъчно тежка, за да предизвика ясно измерима промяна във вибрациите (съотношение сигнал/шум), но достатъчно лека, за да избегне прекомерни вибрации. Използването на допустимия дисбаланс като отправна точка гарантира, че пробната тежест е мащабирана подходящо за масата, скоростта и степента на баланс на ротора.

Безплатен инженерен инструмент

Калкулатор за пробно тегло за балансиране на ротора

Изчислете препоръчителната маса на пробната тежест за балансиране на ротора в една равнина. Вземете предвид масата на ротора, скоростта, радиуса на корекция, твърдостта на опората и силата на вибрациите.

Вибромерен метод Поддържаща твърдост Ниво на вибрации

Маса на ротора (Mr) (кг)

Скорост на ротора (N) (RPM)

Радиус на монтаж (Rt) (mm)

Коравина на опората (Ksupp) (0,5–5,0)

Ниво на вибрации (мм/с RMS)

Бързи предварително зададени настройки

Резултати

Препоръчително тегло за изпитание (Mt)

—

Маса на ротора (Mr)

—

Радиус на пробване (Rt)

—

Коравина на опората (Ksupp)

—

Коефициент на вибрации (Kvib)

—

Радиус в см (Rt)

—

Коефициент на скорост (N/100)²

—

Формула за пробно тегло

Масата на пробното тегло се изчислява с помощта на практическа инженерна формула, която отчита условията на опора и силата на вибрациите:

Планина — маса на пробното тегло (g)
г-н — маса на ротора (g) — въведена в kg, преобразувана вътрешно в грамове
Ксуп — коефициент на коравина на опората (0,5–5,0)
Квиб — коефициент на ниво на вибрации (0,5–3,0) — получен от измерените вибрации в mm/s
Десен/Десен — радиус на монтаж на пробна тежест (см) — въведен в мм, преобразуван вътрешно в см
N — скорост на ротора (обороти в минута)

Коефициент на твърдост на опората (Ksupp)

Този коефициент отчита как опорната конструкция на машината влияе върху вибрационния отговор на дисбаланс:

Ксуп	Тип поддръжка	Описание
5.0	Много твърд	Масивен бетонен блок, твърда стоманена конструкция. Вибрацията едва се променя при дисбаланс — необходимост по-тежък пробно тегло (висок Ksupp).
4.0	Твърд	Бетонен фундамент, твърд пиедестал. Типично за големи помпи и компресори.
2.0–3.0	Среден	Стандартен индустриален монтаж, фундаментна плоча върху бетон. Най-често срещана ситуация за вентилатори, двигатели и машини като цяло.
1.0	Гъвкав	Пружинни опори, гумени изолатори. Машината вибрира свободно — запалка достатъчно пробно тегло (нисък Ksupp).
0.5	Много гъвкав	Окачено крепление, меки изолатори, балансираща скоба/люлка. Максимална вибрационна реакция — най-лекото тестово тегло.

Емпирично правило: Твърдите опори (Ksupp = 4–5) “абсорбират” вибрациите, така че е необходима по-тежка пробна тежест, за да се получи измерима промяна. Гъвкавите опори (Ksupp = 0,5–1) усилват реакцията, така че по-лека пробна тежест е по-ефективна.

Коефициент на ниво на вибрации (Kvib)

Този коефициент отразява текущата интензивност на вибрациите на машината преди балансиране:

Квиб	Ниво на вибрации	Състояние
1	Ниско (< 2 мм/с)	Машината работи плавно. Само фина настройка. По-лека пробна тежест — в противен случай може да се засили съществуващият сигнал за дисбаланс.
2	Умерено (2–4,5 мм/с)	Забележима вибрация. Стандартна балансираща работа.
3	Повишено (4,5–7,1 мм/с)	Отстраняване на проблема с дисбаланса. Типичен сценарий за балансиране на полето. Избор по подразбиране.
5	Високо (7,1–11 мм/с)	Значителен дисбаланс. Необходимо е спешно балансиране. По-голяма пробна тежест е в ред — вибрациите вече са високи.
8	Много високо (> 11 мм/с)	Опасно ниво. Голям дисбаланс. По-тежка пробна тежест е приемлива, за да се осигури измерима промяна на вектора.

Защо тази формула работи

Формулата Mt = Mr × Ksupp × Kvib / (Rt × (N/100)²) улавя ключовите физични принципи:

По-тежки ротори нуждаят се от по-тежки пробни тежести (линейни с Mr)
По-високи скорости генерират повече центробежна сила на грам, така че е необходима по-малка пробна тежест (обратно квадратно на N)
По-голям радиус означава повече момент на грам, така че е необходимо по-малко тегло (обратно на Rt)
По-твърди опори нуждаят се от по-голямо тегло, за да се получи забележима промяна във вибрациите (по-висока Ksupp = 4–5)
Гъвкави опори усилват отговора, така че е необходимо по-малко тегло (по-ниско Ksupp = 0,5–1)
По-висока съществуваща вибрация означава по-голям съществуващ дисбаланс — пропорционално по-голямо пробно тегло (по-висок Kvib)

Практически пример

Пример - Центробежен вентилатор

Дадено: Mr = 111 kg = 111 000 g, N = 1111 об/мин, Rt = 111 mm = 11,1 cm, Ksupp = 1,0, Вибрация = 11 mm/s → Kvib = 1,5

Стъпка 1: Коефициент на скорост: (N/100)² = (1111/100)² = 11,11² = 123,43

Стъпка 2: Знаменател: Rt(cm) × (N/100)² = 11,1 × 123,43 = 1370,1

Стъпка 3: Числител: Mr(g) × Ksupp × Kvib = 111 000 × 1,0 × 1,5 = 166 500

Стъпка 4: Мт = 166 500 / 1 370,1 = 121,5 г

Резултат: Използвайте приблизително 122 г пробна тежест при радиус 111 мм.

⚠️ Забележка за безопасност: Прекалено тежката пробна тежест може да причини опасно високи вибрации. Ако изчислената тежест ви се струва твърде голяма, започнете с половината и я увеличавайте постепенно. Винаги се уверявайте, че пробната тежест е здраво закрепена и не може да се отдели по време на въртене.

Сравнение с метода ISO 21940

Класическият подход по ISO използва клас на баланс G за изчисляване на допустимия дисбаланс, след което приема 5–10% като пробна тежест. Тази формула на Vibromera е практичен съкратен метод, който дава подобни резултати, като същевременно директно отчита реалните условия (твърдост на опората и текущо ниво на вибрации), които методът по ISO приема за идеални.