Разбиране на ексцентричността на ротора
Определение: Какво е ексцентричност на ротора?
Ексцентрицитет на ротора (наричан още ексцентричност или геометрично биене) е състояние, при което геометричният център на ротор или компонентът на ротора не съвпада с оста на въртене (централната линия, определена от носещите лагери). Това отместване създава ситуация, при която, дори ако масата е перфектно балансирана, външната повърхност на ротора е “извън центъра”, което кара центъра на масата да се върти около оста на въртене, докато роторът се върти, генерирайки вибрация идентичен с масата дисбаланс.
Ексцентричността е особено често срещана при електродвигателите (от отместването на ротора спрямо отвора), помпите и вентилаторите (от отместването на монтажа на работното колело) и при всички сглобени ротори, където натрупването на производствени допуски може да създаде геометрично биене. Това е сериозен проблем в прецизните машини, където поддържането на строга концентричност е от решаващо значение.
Видове ексцентричност на ротора
1. Статична ексцентричност (паралелно отместване)
- Описание: Центърът на ротора е изместен спрямо оста на въртене, но е успореден на нея
- Геометрия: Постоянно радиално отместване по дължината на ротора
- Ефект: Създава масов дисбаланс (геометричен център ≠ ротационен център)
- Често срещани в: Еднодискови компоненти като работни колела, шайби
- Корекция: Често се коригира чрез балансиране или повторно монтиране
2. Динамична ексцентричност (ъглово отместване)
- Описание: Централната линия на ротора под ъгъл спрямо оста на въртене
- Геометрия: Биенето варира по дължината на ротора
- Ефект: Създава двоен дисбаланс и различно биене
- Често срещани в: Дълги ротори с множество етапи на сглобяване
- Корекция: Изисква пренастройка или специализирано балансиране
3. Сложна ексцентричност
- Комбинация от паралелно и ъглово отместване
- Най-често срещаното състояние в реалния свят
- Сложна схема на биене
- Изисква внимателен анализ, за да се разграничи от други проблеми
Често срещани причини
Производствени толеранси
- Биене на отвора: Отворът на лагера не е концентричен с външния диаметър
- Биене на вала: Неточности при обработката на шайбите на вала
- Подреждане: Множество компоненти, сглобени с натрупване на толеранси
- Вариации на кастинга: Изместване на сърцевината в отливките, създаващо вариации в дебелината на стената
Грешки при сглобяване
- Монтаж извън центъра: Компонентът на работното колело или ротора не е центриран върху вала
- Монтаж с повдигнат механизъм: Компонентът е наклонен по време на пресоване
- Проблеми с шпонката/шпонковия канал: Монтаж на голям шпонков канал или ексцентричен шпон
- Проблеми с термичното прилягане: Сглобка чрез свиване или разширяване, създаваща отместване
Оперативни причини
- Износване на лагери: Прекомерно разрешение позволява на вала да се движи извън центъра
- Огъване на вала: Постоянна или термична извивка, създаваща ефективна ексцентричност
- Пластична деформация: Претоварване, причиняващо трайна деформация на вала или компонента
- Разхлабеност: Компонентът се разхлаби и измести позицията си
Ефекти и симптоми
Симптоми на вибрации
- 1× Синхронна вибрация: Първичен симптом, изглежда идентичен с дисбаланс на масата
- Високо Биене: Измеримо радиално биене дори при ниски скорости на търкаляне
- Постоянна фаза: За разлика от някои други разломи, фазово стабилните обикновено са
- Отговор, базиран на скоростта на квадрат: Вибрацията се увеличава със скоростта², подобно на дисбаланса
Електрически ефекти (електродвигатели/генератори)
- Вариация на въздушната междина: Ексцентричният ротор създава неравномерна въздушна междина
- Магнитно дисбалансирано опъване (UMP): Асиметрични магнитни сили
- Текущи колебания: Различното нежелание влияе върху тегленето на ток
- Прегряване: Локализирано нагряване при минимална въздушна междина
- Електромагнитен шум: 2× вибрации и шум на линейната честота
Механично напрежение
- Повишени натоварвания на лагерите от сили на дисбаланс
- Циклично напрежение на огъване в вала
- Намалени хлабини на места с минимални хлабини
- Потенциал за триене при близки хлабини
Диагноза и диференциация
Ексцентричност срещу дисбаланс на масата
| Функция | Масов дисбаланс | Ексцентричност |
|---|---|---|
| Честота на вибрациите | 1× скорост на бягане | 1× скорост на бягане |
| Бавно търкаляне | Минимално | Високо (пропорционално на ексцентричността) |
| Отговор на балансирането | Намалена вибрация | Ограничено подобрение (добавя масов дисбаланс за компенсиране) |
| Електрически ефекти | Няма | Вариация на въздушната междина, UMP (в двигатели/генератори) |
| Корекция | Добавете балансиращи тежести | Монтирайте отново компонента, сменете го, ако има производствен дефект |
Диагностични тестове
Измерване на биене
- Измерване на радиалното биене с индикаторен часовник или сонда за близост
- Завъртете вала бавно (< 100 об/мин)
- Голямото биене (обикновено > 0,05 мм или 2 мила) показва ексцентричност или огънат вал
- Наличието на биене дори когато не се върти, потвърждава геометричен проблем
Тест за балансиращ отговор
- Опитайте се да балансирате с пробни тежести
- Ексцентричността ограничава постижимото качество на баланс
- Може да постигне приемлива вибрация, но са необходими високи корекционни тежести
- Тежестите “преследват” геометричното отместване, вместо да коригират разпределението на масата
Методи за корекция
Механична корекция
- Премонтиране на компонент: Премахнете и монтирайте отново с по-добра концентричност
- Машинни повърхности: Преразпробивайте лагерните сглобки или обработете вала отново, за да подобрите биенето.
- Замяна на компонент: При производствен дефект, замяната може да е единствената опция
- Регулиране на шайбата: За сглобени компоненти, регулирайте позиционирането
Балансиране на компенсацията
- Добавете балансиращи тежести, за да създадете противодействащ дисбаланс
- Намалява вибрациите, но не отстранява геометричния проблем
- Приемливо, ако ексцентричността е в рамките на допустимото отклонение и вибрациите са намалени адекватно
- Документирано ограничение за прецизни приложения
За електрически двигатели/генератори
- Препозиционирайте ротора, за да намалите до минимум вариациите на въздушната междина
- В тежки случаи е необходимо повторно пробиване на статора или подмяна
- Електромагнитната компенсация понякога е възможна с усъвършенствано управление
Ексцентричността на ротора е геометрично несъвършенство, което създава динамични последици, подобни на масовия дисбаланс, но с различни диагностични характеристики. Разпознаването на ексцентричността чрез измерване на биенето и разбирането на нейните ограничения при балансиране позволява правилни коригиращи действия - механична корекция, когато е възможно, или приемане с компенсация на баланса, когато геометричната модификация е непрактична.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 