Pochopení excentricity rotoru
Definice: Co je to excentricita rotoru?
Excentricita rotoru (také nazývaný excentricita nebo geometrické házení) je stav, kdy geometrický střed rotor nebo součást rotoru se neshoduje s osou otáčení (středovou osou definovanou nosnými ložisky). Toto odsazení vytváří situaci, kdy i když je hmotnost dokonale vyvážená, vnější povrch rotoru se pohybuje “mimo střed”, což způsobuje, že těžiště se při otáčení rotoru otáčí kolem osy otáčení, což generuje vibrace identické s hmotností nevyváženost.
Excentricita je obzvláště běžná u elektromotorů (z důvodu odsazení rotoru od vrtání), čerpadel a ventilátorů (z důvodu odsazení montáže oběžného kola) a u všech sestavených rotorů, kde může překrývání výrobních tolerancí vést ke geometrickému házení. Představuje významný problém u přesných strojů, kde je udržení přesné soustřednosti zásadní.
Typy excentricity rotoru
1. Statická excentricita (paralelní ofset)
- Popis: Střed rotoru je posunutý od osy otáčení, ale rovnoběžně s ní
- Geometrie: Konstantní radiální posunutí podél délky rotoru
- Účinek: Vytváří hmotnou nevyváženost (geometrický střed ≠ rotační střed)
- Běžné v: Jednokotoučové komponenty, jako jsou oběžná kola, řemenice
- Oprava: Často opravitelné vyvažování nebo opětovnou montáž
2. Dynamická excentricita (úhlové odsazení)
- Popis: Osa rotoru v úhlu k ose otáčení
- Geometrie: Házení se mění podél délky rotoru
- Účinek: Vytváří nevyváženost páru a proměnlivé házení
- Běžné v: Dlouhé rotory s více fázemi montáže
- Oprava: Vyžaduje nové seřízení nebo specializované vyvážení
3. Složená excentricita
- Kombinace rovnoběžného a úhlového odsazení
- Nejčastější stav v reálném světě
- Složitý vzorec házení
- Vyžaduje pečlivou analýzu k odlišení od ostatních problémů
Časté příčiny
Výrobní tolerance
- Házení díry: Díra ložiska není soustředná s vnějším průměrem
- Házení hřídele: Nepřesnosti obrábění v čepech hřídele
- Stohování: Více komponent sestavených s akumulací tolerancí
- Varianty obsazení: Posun jádra v odlitcích způsobující změny tloušťky stěny
Chyby při montáži
- Montáž mimo střed: Oběžné kolo nebo součást rotoru není vystředěna na hřídeli
- Instalace s nataženým čepem: Součást nakloněná během lisování
- Problémy s perem/drážkou: Instalace drážky pro pero s nadměrnou velikostí nebo excentrického pera
- Problémy s tepelným uchycením: Sestava s tepelným nebo rozpínacím uložením s vytvořením odsazení
Provozní příčiny
- Opotřebení ložiska: Nadměrný odbavení umožňuje hřídeli pohyb mimo střed
- Ohýbání hřídele: Trvalý nebo tepelný oblouk vytvářející efektivní excentricitu
- Plastická deformace: Přetížení způsobující trvalou deformaci hřídele nebo součásti
- Vůle: Součást se uvolnila a posunula svou polohu
Účinky a příznaky
Příznaky vibrací
- 1× Synchronní vibrace: Primární příznak, jeví se jako identický s hmotnostní nerovnováhou
- Vysoký Házení: Měřitelné radiální házení i při nízkých rychlostech válcování
- Konstantní fáze: Na rozdíl od některých jiných poruch je fáze obvykle stabilní
- Odezva na druhou rychlost: Vibrace se zvyšují s rychlostí², podobně jako nevyváženost
Elektrické efekty (elektromotory/generátory)
- Variace vzduchové mezery: Excentrický rotor vytváří nerovnoměrnou vzduchovou mezeru
- Magnetická nevyváženost (UMP): Asymetrické magnetické síly
- Aktuální výkyvy: Různá reluktance ovlivňuje odběr proudu
- Přehřátí: Lokalizované vytápění s minimální vzduchovou mezerou
- Elektromagnetický šum: 2× vibrace a šum na síťové frekvenci
Mechanické namáhání
- Zvýšené zatížení ložisek v důsledku sil nevyváženosti
- Cyklické ohybové napětí v hřídeli
- Snížené vůle v místech s minimální mezerou
- Potenciál odření při malých vzdálenostech
Diagnóza a diferenciace
Excentricita vs. hmotnostní nevyváženost
| Funkce | Nevyváženost hmoty | Excentricita |
|---|---|---|
| Frekvence vibrací | 1× rychlost běhu | 1× rychlost běhu |
| Pomalý doběh odvalování | Minimální | Vysoká (úměrná excentricitě) |
| Reakce na vyvažování | Snížené vibrace | Omezené vylepšení (přidává nevyváženost hmoty pro kompenzaci) |
| Elektrické efekty | Žádný | Změna vzduchové mezery, UMP (v motorech/generátorech) |
| Oprava | Přidat vyvažovací závaží | Namontujte součástku zpět, vyměňte ji, pokud je výrobní vada |
Diagnostické testy
Měření házivosti
- Změření radiálního házení pomocí úchylkoměru nebo bezdotykové sondy
- Pomalu otáčejte hřídelí (< 100 ot./min)
- Vysoké házení (obvykle > 0,05 mm nebo 2 mil) naznačuje excentricitu nebo ohnutý hřídel
- Házení, i když se neotáčí, potvrzuje geometrický problém
Test vyvážení odezvy
- Pokuste se vyvážit s zkušební závaží
- Excentricita omezuje dosažitelnou kvalitu vyvážení
- Může dosáhnout přijatelných vibrací, ale jsou vyžadovány vysoké korekční závaží
- Závaží “sledují” geometrický posun, spíše než aby korigovala rozložení hmotnosti
Korekční metody
Mechanická korekce
- Znovu namontovat komponentu: Odstraňte a znovu nasaďte s lepší soustředností
- Povrchy stroje: Znovu vyvrtejte ložisková uložení nebo znovu opracujte hřídel pro zlepšení házivosti
- Vyměnit komponentu: V případě výrobní vady může být jedinou možností výměna
- Nastavení podložky: U smontovaných součástí upravte polohu
Vyrovnávací kompenzace
- Přidáním vyvažovacích závaží vytvoříte protihodnotu nerovnováhy
- Snižuje vibrace, ale neřeší geometrické problémy
- Přijatelné, pokud je excentricita v rámci tolerance a vibrace dostatečně sníženy
- Zdokumentovaná omezení pro přesné aplikace
Pro elektromotory/generátory
- Změňte polohu rotoru, abyste minimalizovali odchylky vzduchové mezery
- V závažných případech je nutné převrtání statoru nebo jeho výměna
- Elektromagnetická kompenzace je někdy možná s pokročilým ovládáním
Excentricita rotoru je geometrická imperfekce, která vytváří dynamické důsledky podobné nevyváženosti hmoty, ale s odlišnými diagnostickými znaky. Rozpoznání excentricity měřením házivosti a pochopení jejích omezení při vyvažování umožňuje provedení správných nápravných opatření – mechanickou korekci, pokud je to proveditelná, nebo přijetí s kompenzací vyvážení, pokud je geometrická úprava nepraktická.
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 