Разбиране на статичното балансиране (балансиране в една равнина)
Статично балансиране е най-простата форма на ротор балансиране. Той коригира статичен дисбаланс — състояние, при което роторЦентърът на масата на ротора е изместен спрямо оста му на въртене, което създава една-единствена „тежка точка“. Тъй като тази тежка точка се проявява само под действието на гравитацията, корекцията може, по принцип, да се извърши при ротор в покой: поставете ротор в чисто статично състояние дисбаланс върху повърхност без триене, като например острието на нож, и ще се търкаля, докато по-тежката част не се установи на дъното. Поправката се извършва в единична равнина — едно коригиращо тегло, разположено на 180° от тежестта, за да върне центъра на масата върху центъра на въртене. Тази простота в рамките на една равнина е голямата сила на метода и, както ще видим, също така и неговото основно ограничение.
1. Статичен дисбаланс срещу динамичен дисбаланс
Статичният дисбаланс се нарича още „силов дисбаланс“, тъй като води до центробежна сила действащо радиално навън от центъра на въртене. Най-важното е, че то не създава „момент“ или люлеещо движение. Това го отличава от динамичен дисбаланс, която съчетава сила и дисбаланс в двойката и изисква корекции в поне две равнини, за да бъде напълно отстранен. Роторът може да бъде напълно статично балансиран и въпреки това да има значителен дисбаланс на въртящия момент, който го кара да вибрира силно, когато се завърти — ето защо статичното балансиране само по себе си е подходящо само за определен клас ротори.
2. Кога е достатъчно статичното балансиране?
Статичното балансиране е подходящо само за определен клас ротори. Обикновено то се използва за компоненти, които са много тесни или имат форма на диск, при които аксиалната дължина е малка в сравнение с диаметъра. При такива ротори е малко вероятно изобщо да съществува значителен дисбаланс на въртящия момент, така че корекцията в една равнина действително решава проблема.
Типични примери, при които статичното балансиране в една равнина често е достатъчно, включват:
- Шлифовъчни дискове
- Автомобилни джанти и гуми
- Единични, тесни вентилаторни или духателни колела
- Маховиците
- Макарки и шайби
За всеки ротор със значителна дължина — якост на електродвигател, многостъпална помпа или дълъг вал — само статичното балансиране е недостатъчно и динамично балансиране в два самолета е задължително. Самият подход с една равнина е описан по-подробно в балансиране в една равнина.
3. Методи за статично балансиране
1. Балансиране на острието на ножа
Това е класическият метод без въртене. Роторът се поставя върху двойка успоредни, хоризонтални и с ниско триене остриета. Той се върти, докато най-тежката му точка не се озове отдолу; след това в горната част (на 180° отсреща) се добавя временно тежест, докато роторът не застине в произволна позиция, без да се върти. След това тази тежест се превръща в постоянна. Не се нуждае от захранване и електроника — само от търпение и чифт равни остриета — и остава напълно валидна проверка на място за тесен диск.
2. Вертикална балансираща машина
Съвременното статично балансиране често се извършва във вертикално положение балансираща машина. Роторът — например маховик или гума — е поставен върху хоризонтална плоча, поддържана от датчици за сила. Уредът го завърта с ниска скорост, а датчиците измерват величината и посоката на силата на дисбаланса, като показват необходимата корекция на екрана. Специално за колела и гуми, калкулатор за балансиращи тежести за колела превръща тези данни в размери на прикачащи се или самозалепващи се тежести.
3. Балансиране на полето в една равнина (Balanset-1A)
Статичното (едноравнинно) балансиране може да се извърши и на напълно сглобена машина с помощта на преносима система за балансиране — същността на балансиране на полето. С Балансет-1а, режимът „Балансиране в една равнина („статично“)“ измерва скоростта на ротора (об./мин.) и вектора на 1× вибрация - неговият RMS стойност и фаза. Въз основа на измерванията от „Run #0“ и „Run #1“ софтуерът автоматично изчислява маса и ъгъл на монтаж на коригиращото тегло, необходимо за намаляване на дисбаланса на ротора, като се използва коефициент на влияние метод.
Резултатите от балансирането се запазват в архив, а при приключване отчет за балансиране могат да се създават, редактират и отпечатват във вградения редактор на отчети.
Как се извършва балансирането в една равнина в програмата Balanset-1A
- Инсталирайте сензорите и свържете системата. Поставете датчика за вибрации на избраната точка за измерване и го свържете с устройството. Поставете фазовия датчик (тахометър), прилагайте светлоотразителна лента към ротора и свържете устройството с лаптоп с Windows.
- Стартирайте режим на балансиране в една равнина. В главния работен прозорец изберете режим „Едноравнинен“ и започнете балансирането. Програмата отваря прозореца с архива за едноравнинно балансиране.
- Създаване на архивен запис. Въведете името на ротора, мястото на монтаж, допустимите отклонения (вибрации и остатъчен дисбаланс) и датата. Софтуерът създава архивна папка, в която ще се запазват графиките и файловете с отчети.
- Задайте параметрите за балансиране в „Настройки за балансиране“.
- Коефициент на влияние: изберете „Нов ротор“ (две измервания за калибриране) или „Запазени коефициенти“ (едно измерване, за същия тип машина със запазени коефициенти на влияние).
- Маса на пробното тегло: изберете „Грам“ или „Процент“. Ако планирате да използвате режим „Запазени коефициенти“ по-късно, въведете пробно тегло тегло в грами (претеглете го на везни).
- Метод на закрепване на теглото: изберете „По периферията“ (на произволен ъгъл по обиколката) или „Фиксирана позиция“ (фиксирани отвори/ножове/позиции; въведете броя на позициите).
- Радиус на монтиране на масата: въведете радиуса, използван за монтиране на пробните и коригиращите тежести.
- Оставете пробното тегло в равнина1: разрешете това само ако не можете да премахнете пробното тегло по време на процеса.
- Изпълнение на #0 (първоначално изпълнение, без пробно тегло). Доведете машината до стабилна скорост и стартирайте „Run #0“, за да измерите началните вибрации. Софтуерът записва оборотите в минута, средноквадратичната стойност и фазата на 1× вибрационната компонента. Разделът „Графики“ показва формата на вълната и спектъра.
- Монтирайте пробната тежест. Спрете машината и поставете пробното тегло на известен радиус. Пробното тегло трябва да промени значително амплитудата или фазата на вибрациите. Често използван критерий е „правилото 30/30“: пробното тегло трябва да промени амплитудата с около 30% (намаляване или увеличаване) или фазата с около 30° или повече. Ако планирате по-късно да използвате режим „Запазени коефициенти“, поставете пробното тегло под същия ъгъл като отразяващата маркировка.
- Стартирайте #1 (инсталирано е пробното тегло). Рестартирайте машината, изчакайте да се установи стабилна скорост и изпълнете „Run #1“. Софтуерът изчислява коригиращите параметри на теглото.
- Монтирайте корекционната тежест. Спрете машината, махнете пробното тегло и поставете корекционно тегло. Ъгълът на монтаж се измерва от позицията на пробното тегло в посоката на въртене на ротора. Поставете коригиращото тегло на същия радиус като пробното тегло.
- RunTrim (проверка на качеството на баланса). Изпълнете командата „RunTrim“, за да проверите резултата. Ако остатъчните вибрации и/или остатъчен дисбаланс ако се спази допустимото отклонение, балансирането може да бъде завършено. В противен случай софтуерът изчислява допълнително коригиращо тегло и балансирането продължава чрез последователни приближения.
Визуализация на резултатите: полярна диаграма и фиксирани позиции
Balanset-1A може да показва масата и ъгъла на коригиращото тегло в изглед в полярни координати. Ако е избрана опцията „Фиксирана позиция“, програмата може автоматично да раздели коригиращото тегло на две части и да покаже номерата на позициите, където трябва да бъде монтирана всяка част — удобство, което се отразява и в калкулатор за корекция на острието за вентилатори и ротори с фиксирани точки на закрепване.
4. Сравняване на резултата с допустимите отклонения
Статичното балансиране се счита за „завършено“ едва когато остатъчните вибрации и остатъчният дисбаланс попадат в рамките на договорения допуск – и точно тук стъпката RunTrim показва своята полза. Допустимият остатъчен дисбаланс обикновено се определя от изискванията за качество на балансирането G-клас в съвременния ISO 21940-11 стандарт (който погълна по-стария ISO 1940-1). Превръщането на клас G и работна скорост в допустима стойност в грам-милиметри — както и изборът на разумно начално тегло за изпитване — става бързо с калкулатор за остатъчен дисбаланс (ISO 21940-11) и един калкулатор за пробно тегло. Записването както на първоначалния, така и на крайния остатъчен дисбаланс дава обективна представа за ефективността на извършената работа и съставлява основната част от доклада за балансиране.
5. Ограничения
Основното ограничение на статичното балансиране е невъзможността му да открива или коригира дисбаланс на въртящия момент. Прилагането на статично балансиране към ротор, който всъщност има динамичен дисбаланс, понякога може да влоши нещата — коригира се компонентът на силата, като се пренебрегва или дори се утежнява компонентът на въртящия момент. По тази причина за повечето промишлени машини двуплоскостното динамично балансиране е стандартна и задължителна практика, а статичното балансиране е най-подходящо за тесните, дисковидни ротори, при които предпоставката за едноплоскостност наистина важи.
