Какво е балансиране на ротора? Пълно ръководство

Определение: Основната концепция за балансиране

Балансиране на ротора е систематичен процес на подобряване на разпределението на масата на въртящо се тяло (ротор), за да се гарантира, че ефективната централна линия на масата съвпада с истинската му геометрична централна линия. Когато роторът е небалансиран, по време на въртене се генерират центробежни сили, което води до прекомерни вибрации, шум, намален живот на лагерите и потенциално катастрофална повреда. Целта на балансирането е да се минимизират тези сили чрез добавяне или премахване на точни количества тегло на определени места, като по този начин се намаляват вибрациите до приемливо ниво.

Защо балансирането е критична задача по поддръжката?

Дисбалансът е един от най-често срещаните източници на вибрации във въртящите се машини. Извършването на прецизно балансиране не е просто намаляване на вибрациите; това е критична дейност по поддръжката, която осигурява значителни ползи:

• Увеличен живот на лагерите: Силите на дисбаланс се предават директно към лагерите. Намаляването на тези сили драстично удължава живота на лагерите.
• Подобрена надеждност на машината: По-ниските вибрации намаляват натоварването върху всички компоненти на машината, включително уплътнения, валове и структурни опори, което води до по-малко повреди.
• Повишена безопасност: Високите нива на вибрации могат да причинят повреда на компоненти, създавайки значителни рискове за безопасността на персонала.
• Намалени нива на шума: Механичните вибрации са основен източник на индустриален шум. Добре балансираната машина работи много по-тихо.
• По-ниска консумация на енергия: Енергията, която иначе би се губила, създавайки вибрации и топлина, се преобразува в полезна работа, подобрявайки ефективността.

Видове балансиране: статично срещу динамично

Процедурите за балансиране се категоризират въз основа на вида на дисбаланса, който коригират. Двата основни вида са статично и динамично балансиране.

Статично балансиране (балансиране в една равнина)

Статичният дисбаланс възниква, когато центърът на масата на ротора е изместен спрямо оста му на въртене. Това често се визуализира като единично „тежко място“. Статичното балансиране коригира това чрез прилагане на единична корекционна тежест на 180° срещу тежкото място. Нарича се „статичен“, защото този тип дисбаланс може да бъде открит, когато роторът е в покой (например при ролки с остри ръбове). Подходящ е за тесни ротори с форма на диск, като вентилатори, шлифовъчни дискове и маховици, където съотношението дължина към диаметър е малко.

Динамично балансиране (балансиране в две равнини)

Динамичният дисбаланс е по-сложно състояние, което включва както статичен дисбаланс, така и „сдвоен“ дисбаланс. Сдвоен дисбаланс възниква, когато има две еднакви тежки точки на противоположните краища на ротора, разположени на 180° една от друга. Това създава люлеещо движение или момент, който може да се открие само когато роторът се върти. Динамичното балансиране е необходимо за повечето ротори, особено за тези с дължина, по-голяма от диаметъра им (като котви на двигатели, валове и турбини). То изисква извършване на корекции в поне две различни равнини по дължината на ротора, за да се противодейства както на силата, така и на „сдвоения“ дисбаланс.

Процедурата за балансиране: Как се извършва

Съвременното балансиране обикновено се извършва с помощта на специализирано оборудване и систематичен подход, често използващ метода на коефициента на влияние:

1. Първоначално изпълнение: Машината се пуска, за да се измери началната амплитуда на вибрациите и фазовият ъгъл, причинени от съществуващия дисбаланс. Използват се сензор за вибрации и тахометър (за фазова отправна точка).
2. Пробно бягане с тежести: Известна пробна тежест се прикрепя временно към ротора под известно ъглово положение в корекционна равнина.
3. Второ бягане: Машината се пуска отново в действие и се измерват новата амплитуда и фаза на вибрациите. Промяната във вибрациите (векторната разлика) се причинява единствено от пробната тежест.
4. Изчисление: Като знае как пробната тежест е повлияла на вибрациите, балансиращият инструмент изчислява „коефициент на влияние“. Този коефициент след това се използва за определяне на точното количество корекционна тежест и точния ъгъл, под който тя трябва да бъде поставена, за да се противодейства на първоначалния дисбаланс.
5. Корекция и проверка: Пробната тежест се отстранява, монтира се изчислената постоянна корекционна тежест и се извършва последно изпитване, за да се провери дали вибрациите са намалени до приемливо ниво. За двуравнинно балансиране този процес се повтаря за втората равнина.

Съответни стандарти и допустими отклонения

Приемливите нива на вибрации не са произволни. Те се определят от международни стандарти, най-вече от ISO 21940 серия (която замени по-стария ISO 1940). Тези стандарти определят „Степени на качество на баланс“ (напр. G 6.3, G 2.5, G 1.0) за различни класове машини. По-ниското G-число показва по-строг толеранс. Тези степени се използват за изчисляване на максимално допустимия остатъчен дисбаланс за даден ротор въз основа на неговата маса и работна скорост, като се гарантира, че той отговаря на експлоатационните изисквания.

← Обратно към основния индекс