Pochopení excentricity u rotačních strojů

Definice: Co je to excentricita?

V kontextu dynamiky rotoru, excentricita označuje radiální vzdálenost nebo posunutí mezi těžištěm rotoru (nazývaným také těžiště) a jeho geometrickým středem (skutečným středem jeho tvaru nebo hřídele). U dokonale vyváženého rotoru by se tyto dva středy shodovaly. Avšak kvůli výrobním nedokonalostem a nerovnoměrné hustotě materiálu téměř vždy existuje určitá inherentní excentricita. Když se excentrický rotor otáčí, odsazené těžiště generuje odstředivou sílu, která je hlavní příčinou vibrací způsobených... nevyváženost.

Přímý vztah mezi excentricitou a nevyvážeností

Excentricita a nevyváženost spolu zásadně souvisí. Nevyváženost je *mírou* vlivu excentricity při dané rychlosti, zatímco excentricita je *fyzikální příčinou*. Velikost nevyváženosti je přímo úměrná hmotnosti rotoru a jeho excentricitě.

Vzorec je jednoduchý:

Nevyváženost (U) = Hmotnost (M) × Excentricita (e)

Tento vztah zdůrazňuje, proč je excentricita tak důležitá. I velmi malá excentricita (jen několik mikrometrů) na těžkém, vysokorychlostním rotoru může vytvořit masivní nevyváženou sílu, která vede k silným vibracím a rychlému opotřebení ložisek.

Typy excentricity

Je důležité rozlišovat mezi různými formami excentricity a souvisejícími geometrickými nedokonalostmi:

1. Excentricita hmoty

Toto je skutečná excentricita, jak je definována výše – posunutí mezi těžištěm a geometrickým středem. Toto je typ, který způsobuje nevyváženost a je cílem všech vyvažovacích postupů. Nelze ji přímo vidět ani měřit úchylkoměrem, když je rotor v klidu.

2. Geometrická excentricita (házení)

Toto se vztahuje k odchylce povrchu rotoru od dokonalé kružnice. Je to míra „nekruhovosti“ hřídele nebo rotoru. Toto je také známé jako mechanické házeníNapříklad čep hřídele může být mírně oválný nebo řemenice může být na hřídeli obrobena mírně mimo střed. Tento typ nedokonalosti *lze* měřit úchylkoměrem během pomalého odvalování. I když to přímo nepředstavuje nevyváženost hmoty, excentrický geometrický tvar k nevyváženosti hmoty často přispívá.

3. Elektrické házení

Nejedná se o fyzickou nedokonalost, ale o chybu v měření, ke které dochází u bezkontaktních sond pro měření přiblížení. Pokud má povrch rotoru odchylky v magnetické permeabilitě nebo elektrické vodivosti, může sonda poskytnout falešný údaj, který napodobuje geometrické házení. Tento „šum“ je třeba zohlednit při dynamických zkouškách rotoru.

Příčiny excentricity

Excentricita hmoty se do rotorů zavádí různými způsoby:

• Výrobní tolerance: Žádný výrobní proces není dokonalý. Vždy se vyskytnou drobné chyby při obrábění, odlévání a montáži.
• Nejednotná hustota materiálu: Vměstky, dutiny nebo pórovitost v odlitku nebo výkovku znamenají, že materiál není dokonale homogenní, což způsobuje posun těžiště.
• Asymetrický design: Součásti jako klikové hřídele jsou ze své podstaty asymetrické.
• Chyby při montáži: Kladka nebo ložisko, které není dokonale vystředěno na hřídeli, vytvoří excentrickou hmotu.
• Tepelné zkreslení: Nerovnoměrné zahřívání nebo chlazení může způsobit prohnutí rotoru, čímž se dočasně posune jeho těžiště. Toto se nazývá tepelný vektor.

Jak se řeší excentricita

Protože excentricita hmoty je příčinou nevyváženosti, koriguje se procesem vyvažováníPřidáním nebo odebráním malého množství hmotnosti technik vytváří protilehlou sílu, která efektivně přitahuje středovou osu rotoru zpět do zákrytu s jeho geometrickou středovou osou, čímž minimalizuje čistou odstředivou sílu a výsledné vibrace.

← Zpět na hlavní index