Bezplatný inženýrský nástroj
Kalkulačka zkušební hmotnosti pro vyvažování rotoru
Vypočítejte doporučenou hmotnost zkušebního závaží pro vyvážení rotoru v jedné rovině. Zohledněte hmotnost rotoru, otáčky, korekční poloměr, tuhost podpěry a intenzitu vibrací.
Výsledky
Vzorec pro zkušební hmotnost
Hmotnost zkušebního závaží se vypočítá pomocí praktického technického vzorce, který zohledňuje podmínky podepření a intenzitu vibrací:
- Mt — hmotnost zkušebního závaží (g)
- Mr — hmotnost rotoru (g) — zadejte v kg, interně převedeno na gramy
- Ksupp — součinitel tuhosti podpory (0,5–5,0)
- Kvib — koeficient úrovně vibrací (0,5–3,0) — odvozený z naměřených vibrací v mm/s
- Rt — poloměr instalace zkušebního závaží (cm) — zadejte v mm, interně převedeno na cm
- N — otáčky rotoru (ot./min.)
Součinitel tuhosti podpory (Ksupp)
Tento koeficient zohledňuje, jak nosná konstrukce stroje ovlivňuje vibrační odezvu na nevyváženost:
| Ksupp | Typ podpory | Popis |
|---|---|---|
| 5.0 | Velmi tuhý | Masivní betonový blok, tuhá ocelová konstrukce. Vibrace se s nevyvážeností sotva mění – je nutné těžší zkušební závaží (vysoký Ksupp). |
| 4.0 | Tuhý | Betonový základ, tuhý podstavec. Typické pro velká čerpadla a kompresory. |
| 2,0–3,0 | Střední | Standardní průmyslová montáž, základní deska na beton. Nejběžnější situace pro ventilátory, motory a běžné stroje. |
| 1.0 | Pružný | Pružinové úchyty, pryžové izolátory. Stroj volně vibruje — lehčí dostatečné zkušební závaží (nízké Ksupp). |
| 0.5 | Velmi flexibilní | Závěsné uchycení, měkké izolátory, vyvažovací přípravek/kolébka. Maximální vibrační odezva – nejlehčí zkušební závaží. |
Pravidlo: Pevné podpěry (Ksupp = 4–5) “absorbují” vibrace, takže k dosažení měřitelné změny potřebujete těžší zkušební závaží. Pružné podpěry (Ksupp = 0,5–1) zesilují odezvu, takže funguje lehčí zkušební závaží.
Součinitel úrovně vibrací (Kvib)
Tento koeficient odráží aktuální intenzitu vibrací stroje před vyvážením:
| Kvib | Úroveň vibrací | Stav |
|---|---|---|
| 1 | Nízká (< 2 mm/s) | Stroj běží hladce. Pouze jemné doladění. Lehčí zkušební závaží – jinak může přehlušit stávající signál nevyváženosti. |
| 2 | Střední (2–4,5 mm/s) | Znatelné vibrace. Standardní vyvažovací práce. |
| 3 | Zvýšená (4,5–7,1 mm/s) | Vyřešte problém s nevyvážeností. Typický scénář terénního vyvažování. Výchozí volba. |
| 5 | Vysoká (7,1–11 mm/s) | Významná nevyváženost. Nutné naléhavé vyvážení. Větší zkušební závaží je v pořádku – vibrace jsou již vysoké. |
| 8 | Velmi vysoká (> 11 mm/s) | Nebezpečná hladina. Velká nevyváženost. Pro zajištění měřitelné změny vektoru je přijatelné těžší zkušební závaží. |
Proč tento vzorec funguje
Vzorec Mt = Mr × Ksupp × Kvib / (Rt × (N/100)²) vystihuje klíčové fyzikální principy:
- Těžší rotory potřebují těžší zkušební závaží (lineární s Mr)
- Vyšší rychlosti generují více odstředivé síly na gram, takže je potřeba menší zkušební závaží (inverzní čtverec N)
- Větší poloměr znamená větší moment na gram, takže je potřeba menší hmotnost (inverzní hodnota Rt)
- Tužší podpěry potřebují větší závaží k dosažení detekovatelné změny vibrací (vyšší Ksupp = 4–5)
- Flexibilní podpěry zesilují odezvu, takže je potřeba menší závaží (nižší Ksupp = 0,5–1)
- Vyšší existující vibrace znamená větší existující nevyváženost – proporcionálně větší zkušební hmotnost (vyšší Kvib)
Praktický příklad
Vzhledem k: Mr = 111 kg = 111 000 g, N = 1111 ot./min, Rt = 111 mm = 11,1 cm, Ksupp = 1,0, Vibrace = 11 mm/s → Kvib = 1,5
Krok 1: Součinitel rychlosti: (N/100)² = (1111/100)² = 11,11² = 123,43
Krok 2: Jmenovatel: Rt(cm) × (N/100)² = 11,1 × 123,43 = 1 370,1
Krok 3: Čitatel: Mr(g) × Ksupp × Kvib = 111 000 × 1,0 × 1,5 = 166 500
Krok 4: Mt = 166 500 / 1 370,1 = 121,5 g
Výsledek: Použijte přibližně 122 g zkušební závaží s poloměrem 111 mm.
⚠️ Bezpečnostní upozornění: Příliš těžké zkušební závaží může způsobit nebezpečně vysoké vibrace. Pokud se vypočítané závaží zdá příliš velké, začněte s polovinou a postupně jej zvyšujte. Vždy se ujistěte, že je zkušební závaží bezpečně upevněno a nemůže se během otáčení uvolnit.
Porovnání s metodou ISO 21940
Klasický přístup ISO používá třídu vyvážení G k výpočtu přípustné nevyváženosti a poté se jako zkušební závaží bere hmotnost 5–10%. Tento vzorec Vibromera je praktickou zkratkou pro terén, která dává podobné výsledky a zároveň přímo zohledňuje reálné podmínky (tuhost podpěry a aktuální úroveň vibrací), které metoda ISO předpokládá jako ideální.
Zkušební závaží (nazývané také testovací nebo kalibrační závaží) je závaží o známé hmotnosti, které se při zkušebním běhu jednorovinného vyvažování dočasně připevní k rotoru na známém poloměru. Na základě měření změny vibrací způsobené zkušebním závažím vypočítá vyvažovací přístroj správnou hmotnost a úhel trvalého korekčního závaží.
Po měřicím běhu se zkušební závaží odstraní a nahradí vypočteným korekčním závažím.
Ksupp zohledňuje, jak nosná konstrukce stroje ovlivňuje citlivost vibrací na nevyváženost:
- Ksupp = 5 (velmi tuhé) — Masivní betonové základy, těžké podstavce. Tyto podpěry “pohlcují” síly způsobené nevyvážeností, takže k dosažení měřitelné změny vibrací potřebujete těžší zkušební závaží.
- Ksupp = 2–3 (středně tuhé) — Standardní průmyslové uložení. Nejběžnější případ.
- Ksupp = 0.5–1 (poddajné) — Pružinové izolátory, pryžové uložení, vyvažovací kolébky. Stroj volně kmitá, takže i malé zkušební závaží vyvolá zřetelnou odezvu.
Vyšší Ksupp → těžší zkušební závaží. Nižší Ksupp → lehčí zkušební závaží.
Kvib vyjadřuje aktuální intenzitu vibrací před vyvažováním:
- Nízké vibrace (Kvib=1) — Stroj již běží poměrně klidně. Je potřeba menší zkušební závaží, protože stávající signál je slabý — nechcete, aby účinek zkušebního závaží převládal.
- Vysoké vibrace (Kvib=5–8) — Je přítomna velká nevyváženost. Větší zkušební závaží je přijatelné, protože stroj již silně vibruje. Zkušební závaží musí vyvolat znatelnou změnu vůči stávajícím vibracím.
Odstředivá síla způsobená nevyvážeností roste s druhou mocninou rychlosti otáčení: F = m×r×ω². Při vyšších otáčkách vytváří i malá hmotnost velkou sílu. Při vysokých hodnotách RPM proto může být hmotnost zkušebního závaží úměrně menší.
Činitel (N/100)² normalizuje otáčky tak, aby vzorec poskytoval výsledek přímo v gramech. Při 1000 RPM je (N/100)² = 100. Při 3000 RPM je (N/100)² = 900 — je tedy potřeba zkušební závaží s 9× menší hmotností.
Umístěte zkušební závaží do korekční roviny (axiální poloha, kde budou umístěna trvalá závaží) a na maximální dostupný poloměr, abyste minimalizovali potřebnou hmotnost. Běžné způsoby upevnění:
- Šroubové upevnění — Nejspolehlivější, použijte stávající závitové otvory, pokud jsou k dispozici
- Magnetické závaží — Rychlé u ocelových rotorů, omezené na nízké otáčky
- Lepicí páska — Dočasné upevnění, pouze pro použití při nízkých otáčkách
- Hadicová spona + šrouby — Pro hřídele bez otvorů
Vždy ověřte, že se zkušební závaží nemůže při provozních otáčkách uvolnit!
Postupy popsané na této stránce vyvinul a v terénu otestoval tým Vibromera pomocí přístroje Balanset-1A, přenosného dvoukanálového vyvažovacího přístroje a analyzátoru vibrací pro vyvažování rotorů na místě.
Profesionální vyvažovací přístroje a software pro terénní použití. Dosáhněte shody s normou ISO 21940-11 přímo na místě s přístroji řady Balanset. Používá se ve více než 50 zemích.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko je inženýr vibrační analýzy a zakladatel a generální ředitel společnosti Vibromera. Více než 15 let vyvažuje rotační stroje přímo v provozu, a ne na zkušebním stavu: mulčovače, průmyslové ventilátory, drtiče, odstředivky, hřídele a vřetena. Právě z této práce vzešly přístroje Balanset — byly navrženy jako nástroj, který si odborník může vzít ke stroji a použít sám, přímo na místě, nikoli jako laboratorní vybavení. Vibromera byla založena v roce 2017 a od roku 2023 sídlí v portugalském Portu. Zde probíhá vývoj, montáž i podpora řady Balanset. Vlajkovým přístrojem je Balanset-1A, přenosný analyzátor pro vyvažování v jedné a ve dvou rovinách a pro diagnostiku vibrací. Nikolai se osobně podílí na zákaznické podpoře, na řešení obtížných případů vyvažování i na vývoji softwaru. Pracuje se zákazníky po celém světě, v jakémkoli jazyce.
