Разбиране на дисбаланса (небаланса) във въртящи се машини
Дисбаланс — използва се като синоним на дисбаланс — е състоянието, при което роторЦентърът на масата на не съвпада с оста на въртене. Масата е разпределена неравномерно около вала, така че когато роторът се върти, изместената маса създава нетна центробежна сила което измества ротора от центъра му и предизвиква трептене на цялата машина. Това отклонение на центъра на масата от геометричния център е роторът ексцентричност, а вибрациите, които тя предизвиква, превръщат дисбаланса в най-често срещаната повреда при въртящите се машини — и обикновено това е първото, което диагностикът проверява.
1. Определение: Какво предизвиква силата
Действащата сила е центробежна: F = m·r·ω², където m·r е дисбалансът (разликата в масата, умножена по радиуса) и ω е ъгловата скорост. Оттук веднага следват две последствия. Първо, силата се върти заедно с вала, така че въздейства върху лагерите веднъж на всеки оборот. Второ, тя е пропорционална на квадрат по отношение на скоростта — ротор, който работи безпроблемно при бавно въртене с ръка, може да стане изключително труден за управление при максимални обороти, което е причината балансирано качество Изискванията стават значително по-строги с увеличаването на скоростта на въртене. Дисбалансът се измерва като произведение на масата и радиуса, обикновено в грам-милиметри (g·mm), тъй като както размера на масата, която е изместена от центъра, така и разстоянието й от оста определят силата.
2. Диагностициране на дисбаланс: класическият признак
Дисбалансът се разпознава сравнително лесно, тъй като вибрация подписът е толкова последователен — основната причина това да е естествената отправна точка в анализ на вибрациите:
- Честота: вибрацията се намира точно на 1× скоростта на въртене (the работна скорост). Увеличете или намалете оборотите на машината и пикът следва идеално.
- Посока: енергията е предимно радиален — хоризонтално и вертикално — обикновено с малко аксиален (аксиална) вибрация.
- Амплитуда: пропорционална на квадрата на скоростта на въртене, така че удвояването на скоростта приблизително учетворява силата на дисбаланса и произтичащата от това вибрация.
- Фаза: the 1× фаза измервателните данни са стабилни и възпроизводими, което позволява локализирането на зоната с повишена плътност.
Тъй като доминиращ 1× пик може да възникне и в резултат на несъответствие, a огънат вал или резонанс, един внимателен анализатор потвърждава наличието на дисбаланс чрез whole модел: висок 1×, нисък хармоници, предимно радиална енергия, и стабилна фаза. Големият 2× компонент, от друга страна, насочва диагнозата към несъосност или механична хлабина.
3. Трите вида дисбаланс
Статичен дисбаланс
Наричан още „дисбаланс на силите“, това е най-простият вид, при който масата е изместена в една равнина — представете си една тежка точка върху тънък диск. Той е „статичен“, защото се проявява в покой: балансиран върху остриета на ножове без триене, роторът се върти, докато тежкият участък не застине в долната част. Един-единствен тежест, поставена на 180° срещу тежкия участък, го коригира, което е областта на балансиране в една равнина.
Дисбаланс в двойката
Две еднакви тежести, разположени в противоположните краища на ротора на разстояние 180°, се неутрализират като резултатна сила, но образуват двойка — въртящ момент, който завърта ротора наопаки. Такъв ротор е статично балансиран (няма да се преобърне), но при работа вибрира силно и са необходими две коригиращи тежести в две различни равнини, за да се неутрализира този момент.
Динамичен дисбаланс
Динамичният дисбаланс, който се наблюдава при почти всички реални машини, съчетава статични и въртящи моменти. Коригирането му изисква промени в масата в поне две равнини по дължината на ротора — динамично (двуплоскостно) балансиране. Когато статичната и въртящата компонента се припокриват ъглово, този специален случай се нарича квазистатичен дисбаланс.
4. Чести причини
Дисбалансът може да е налице още при производството или да възникне по време на експлоатацията. Често срещани причини за това са:
- Производствени дефекти: Порьозност в отливките, неравномерна плътност на материала и допуски при обработка.
- Грешки при сглобяването: неправилно монтирани компоненти, неравномерно затегнати болтове или неправилно подравнени ключове.
- Износване: неравномерна ерозия, корозия или износване върху лопатките на вентилатора и помпата работни колела.
- Натрупване на материал: мръсотия, прах или остатъци от продукти, натрупани върху роторите на вентилатори, вентилатори с нагнетател и центрофуги.
- Отказ на компонент: изхвърлено противотежест или счупено острие веднага води до сериозен дисбаланс.
5. Защо е толкова важно да се коригира дисбалансът
Ако машината работи с значителен дисбаланс, това постепенно я поврежда, тъй като цикличната сила натоварва конструкцията при всяко завъртане:
- Преждевременна повреда на лагера: лагерите са подложени на високи динамични натоварвания и се износват бързо.
- Умора и напукване: натрупва се постоянен стрес умора повреда в шахтата, фундамента и околните части.
- Намалена ефективност: енергията се разсейва под формата на вибрации и топлина, вместо да се превърне в полезна мощност.
- Рискове за безопасността: В крайни случаи сериозният дисбаланс може да доведе до катастрофална повреда.
6. Коригиране на дисбаланса на място
Дисбалансът се коригира чрез систематично балансиране процедура — една от най-ефективните мерки за повишаване на надеждността на машините. Целта не е да се постигне нулево небалансиране, а малък, определен остатъчен дисбаланс в рамките на допустимите отклонения. Приетите граници произтичат от G-клас system of ISO 21940-11 (която погълна по-старата ISO 1940-1); получените вибрации след това се оценяват спрямо границите на сериозност в ISO 20816 (съвременният наследник на ISO 10816). Безплатен Калкулатор за остатъчен дисбаланс (ISO 21940-11) превръща избрания наклон и работна скорост в допустимите g·mm на равнина.
При сглобена машина работата се извършва на място, а не на балансираща машина. Преносим двуканален анализатор, като например Балансет-1а измерва амплитудата и фазата на 1×, изчислява коефициенти на влияние from a пробно теглои изчислява масата и ъгъла на всеки корекционно тегло за едно- или двуплоскостни балансиране на полето. Тъй като работи в самите лагери на машината при работна скорост, тя едновременно коригира дисбаланса и проверява дали остатъчният дисбаланс попада в рамките на избрания клас по ISO.
