Разбиране на надвисналите ротори

Устройства

Преносим балансьор и виброанализатор Balanset-1A

$2,358.31

Части

Сензор за вибрации

$107.47

Части

Оптичен сензор (лазерен тахометър)

$148.07

Устройства

Balanset-4

$8,123.32

Части

Магнитна стойка с размер 60 kgf

$54.93

Части

Рефлективна лента

$11.94

Устройства

Динамичен балансьор "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Определение: Какво е надвесен ротор?

Един надвесен ротор (наричан още конзолен ротор или конзолен ротор) е ротор конфигурация, при която въртящата се маса се простира навън отвъд опорните лагери, монтирани конзолно. При тази конструкция роторът се поддържа само от едната страна, като работният елемент (работно колело, вентилаторно колело, шлифовъчно колело и др.) виси над опората на лагера, вместо да е разположен между два лагера.

Тази конфигурация е често срещана в много видове промишлено оборудване и представлява уникални предизвикателства за... балансиране поради усилването на дисбаланс сили чрез конзолното действие.

Често срещани примери за надвиснали ротори

Конструкциите с наклонени ротори са широко разпространени в промишлени и търговски приложения:

ОВК и промишлени вентилатори

• Работни колела на центробежни вентилатори, простиращи се от валовете на двигателя
• Аксиални охлаждащи вентилатори, монтирани на крайните камбани на двигателя
• Индустриални вентилатори на пиедестал

Помпи

• Работни колела на едностъпални центробежни помпи
• Мостосвързани помпи, при които работното колело се простира от лагера на двигателя

Машинни инструменти

• Шлифовъчни дискове на надвесени шпиндели
• Фрези и държачи за инструменти
• Патронници за стругове

Предаване на мощност

• Ролки и шайби, монтирани на валовете на двигателя
• Зъбни колела на удължени валове
• Зъбни колела с верига

Оборудване за обработка

• Бъркалки и лопатки на миксери
• Турбинни лопатки на турбинните валове

Защо е подходящ дизайнът с надвес?

Въпреки предизвикателствата при балансирането, наклонените ротори предлагат значителни практически предимства:

1. Достъпност

Работният елемент е лесно достъпен за проверка, поддръжка и подмяна, без да се налага разглобяване на цялата машина или нарушаване на лагерите.

2. Простота и цена

Елиминирането на една лагерна опора намалява механичната сложност, броя на частите и производствените разходи.

3. Пространствена ефективност

Компактният дизайн изисква по-малко аксиално пространство, отколкото разположението между лагерите.

4. Лесен монтаж

Компонентите често могат да се монтират директно върху стандартни валове на двигатели или съществуващи машини без специални съединителни устройства.

5. Изисквания към процеса

В някои приложения (помпи, миксери, химическа обработка), наличието на работен елемент само от едната страна е необходимо за достъп до технологичната течност или материал.

Уникални предизвикателства за балансиране

Надвесените ротори представляват няколко предизвикателства, които ги правят по-чувствителни към дисбаланс в сравнение с конструкциите с междулагерни елементи:

1. Усилване на момента

Всички дисбаланс В един наклонен ротор се създава не само центробежна сила, но и момент (въртящ момент) около опората на лагера. Колкото по-далеч е масата от лагерите, толкова по-голям е този момент, усилвайки ефекта дори на малки дисбаланси. Това се описва от принципа на лоста: Сила × Разстояние = Момент.

2. Високи натоварвания на лагерите

Конзолната конфигурация налага високи радиални и моментни натоварвания върху лагерите, особено върху лагера, който е най-близо до ротора. Дисбалансът утежнява тези натоварвания, ускорявайки износването на лагерите.

3. Огъване и деформация на вала

Конзолният вал е подложен на сили на огъване и дори малки дисбаланси могат да причинят значително отклонение на вала в надвесения край, особено при по-високи скорости или при по-дълги разстояния на надвеса.

4. Ефекти на съединяването и шпонковия канал

Много надвесени ротори са монтирани на валовете на двигателите чрез шпонки, винтове или съединители. Тези връзки могат да доведат до или да променят състоянието на дисбаланс, а всяко разхлабване драстично влошава вибрациите.

5. Чувствителност към инсталацията

Неправилният монтаж (непълно прилягане на вала, наклонен под ъгъл, хлабави крепежни елементи) има по-изразен ефект върху наклонените ротори, отколкото върху конструкциите с междулагери.

Съображения за балансиране на надвиснали ротори

Еднопланинен обикновено е достатъчен

Повечето наклонени ротори са относително къси в аксиална посока и могат да бъдат ефективно балансирани с помощта на балансиране в една равнина. The корекционна равнина обикновено се намира на самия ротор на най-достъпното място.

Статичен срещу динамичен баланс

• Статичен баланс: Гарантира, че центърът на масата на ротора лежи върху оста на въртене. За дисковидни надвесени ротори статичният баланс често е достатъчен.
• Динамичен баланс: За по-дълги надвесени ротори или такива със значителна аксиална дебелина може да се наложи динамично балансиране в две равнини, за да се елиминира дисбаланс в двойката.

Разстоянието на надвеса е важно

Колкото по-голямо е разстоянието на надвес (разстоянието от най-близкия лагер до центъра на масата на ротора), толкова по-важно става качеството на балансиране. Като общо правило:

• Къс надвес (L/D) < 0,3): По-малко чувствителни, прилагат се стандартни допустими отклонения за баланс
• Умерен надвес (0,3 < Л/Д < 0,7): По-чувствителни, помислете за по-строги допустими отклонения
• Дълъг надвес (L/D > 0.7): Високочувствителен, изисква внимателно балансиране и може да се нуждае от динамичен баланс

Където L е дължината на надвеса, а D е диаметърът на ротора.

Най-добри практики за балансиране на надвисналия ротор

1. Балансирайте в крайната инсталирана конфигурация, когато е възможно

Надвесените ротори са особено чувствителни към начина, по който са монтирани. В идеалния случай, изпълнете балансиране на полето с ротор, монтиран на вала му, в крайната му работна конфигурация.

2. Проверете надеждния монтаж

Преди балансиране се уверете, че:

• Всички монтажни крепежни елементи (винтове, болтове, ключове) са правилно затегнати
• Роторът е напълно закрепен върху вала без хлабини
• Всички шпонкови канали са правилно монтирани без прекомерен хлабина
• Роторът е перпендикулярен на вала (не е наклонен или под ъгъл)

3. Използвайте подходящ радиус на корекция

Място корекционни тежести с възможно най-голям радиус (обикновено близо до външния диаметър). Това максимизира ефекта на всеки грам корекционна тежест, позволявайки по-малки добавания на тежести.

4. Проверете за изтичане

Измерване на вала изтичане преди балансиране. Прекомерното биене (ексцентричност, клатушкане, огънат вал) ще попречи на постигането на добър баланс и първо трябва да се коригира.

5. Вземете предвид ефектите на момента при измерване на вибрациите

При измерване вибрация При инсталации с надвесен ротор, отчитайте показанията както на лагерите от задвижващия, така и на незадвижващия край, ако има такива. Моделът на вибрациите ще се различава значително между местата поради момента, създаден от надвесената маса.

6. Използвайте по-строги толеранси

Поради ефектите на усилване, помислете за определяне на един G-клас по-стегнато, отколкото би се използвало за еквивалентен ротор с междулагерно разположение. Например, използвайте G 2.5 вместо G 6.3 за критични приложения.

Често срещани проблеми и решения

Проблем: Вибрацията се връща след балансиране

Възможни причини:

• Разхлабеният монтажен крепеж се е разхлабил по време на работа
• Корекционните тежести са се изместили или са паднали
• Натрупването на материал или ерозията са променили състоянието на баланс
• Термичният растеж е причинил изместване

Решения: Използвайте осигурители за резби, заварявайте или закрепвайте постоянно коригиращи тежести, установете редовен график за проверка.

Проблем: Невъзможност за постигане на приемлив баланс

Възможни причини:

• Изкривяване на вала или огънат вал
• Износване на лагери или прекомерен хлабина
• Структурен резонанс при работна скорост
• Лошо закрепване на ротора (наклонен, не напълно закрепен)

Решения: Отстранете механичните проблеми преди балансиране, проверете праволинейността на вала, сменете износените лагери, проверете правилния монтаж.

Съображения при проектирането на ново оборудване

При проектиране на оборудване с надвиснали ротори:

• Минимизиране на надвеса: Поддържайте разстоянието на надвеса възможно най-късо
• Укрепете вала: Използвайте валове с по-голям диаметър, за да устоите на огъване
• Използвайте здрави лагери: Посочете лагери с адекватна радиална и моментна товароносимост
• Осигуряване на балансирана възможност: Проектирайте корекционни равнини или достъпни места за добавяне/премахване на балансиращи тежести
• Помислете за предварително балансиране: Балансирайте роторния елемент преди монтажа, когато е възможно
• Посочете подходящите толеранси: Не прекалявайте с изискванията, но имайте предвид, че надвесените конструкции се нуждаят от добър баланс.

Промишлени стандарти и насоки

Въпреки че наклонените ротори нямат отделни стандарти за балансиране, те са обхванати от общи стандарти за балансиране със специални бележки:

• ISO 21940-11: Предоставя насоки за избор на клас G, приложими за наклонени ротори
• API 610 (Центребожни помпи): Определя качеството на балансиране за надвиснали работни колела на помпата
• Стандарти ANSI/AGMA: Дайте насоки за балансиране на надвесени зъбни колела и шайби

Обикновено се прилагат стандартни балансирани степени, но е важно да се има предвид, че наклонените конфигурации могат да се възползват от една степен по-стегната, за да се компенсират ефектите на усилване.

---

← Обратно към основния индекс