Vibrationsgrundlæggende i klart sprog

← Balanset-1A Videnbase — alle kapitler

Dette kapitel er den minimumsteori, du har brug for for at arbejde bevidst med Balanset-1A i stedet for bare at trykke på knapper.

Hvad vibration er, og hvorfor maskinen ryster

Enhver roterende rotor (en flishuggertromle, et ventilatorhjul, en aksel) har ideelt set sit massecenter præcis på rotationsaksen. I virkeligheden er der altid en let masseforskydning — ubalance. Mens rotoren spinner, trækker “det tunge sted” den til siden ved hver omdrejning, hvilket skaber en centrifugalkraft, der ryster maskinen ved rotationsfrekvensen.

Vigtigt: ubalance er kun én af årsagerne til vibration. En maskine ryster også på grund af:

• lejeslør og slitage,
• fejljustering af aksel (koblinger, remme),
• revner og løse fastgørelser (bolte, ramme),
• en bøjet aksel,
• strukturel resonans,
• aerodynamiske og elektromagnetiske kræfter (ventilatorer, frekvensomformere).

Afbalancering fjerner kun ubalancen. Alt andet skal repareres, ikke afbalanceres. Deraf den gyldne regel: the device cannot “balance away” a broken machine.

Hvad vibration måles i

Balanset-1A måler vibrationshastighed — RMS-værdien i mm/s. Dette er standardstørrelsen til vurdering af maskintilstand i arbejdsfrekvensområdet.

En grov hurtig vurderingsskala (baseret på ISO 10816/20816, detaljer i kapitel 06):

For landbrugsmaskiner (flishuggere, slåmaskiner) er grænserne mildere: op til 4,8 mm/s er fint, op til 7,1 mm/s på bløde understøtninger, og under hensyn til arbejdsforholdene er “under 8 mm/s allerede godt”.

Frekvens, omdrejningstal og harmoniske

Sig, at en rotor drejer ved 3000 rpm. Det er 50 omdrejninger pr. sekund = 50 Hz. Vibrationen opdeles i frekvenskomponenter — spektrum (FFT). Spektret viser “hvem der ryster”:

• 1x (rotationsfrekvens) — det klassiske kendetegn for ubalance. Det er den komponent, afbalancering reducerer.
• 2x, 3x (anden, tredje harmoniske) — oftere akselfejljustering, løse fastgørelser, en bøjet aksel. Er 2x højere end 1x — er det for tidligt at balancere; led først efter fejljustering/slør.
• Høje frekvenser, “støj” — leje- og tandindgrebsdefekter.
• Lave frekvenser uden relation til omdrejningstal — løst fundament/monteringer, aerodynamik.
• Multipla af netfrekvensen (f.eks. 6 × 50 Hz = 300 Hz) — elektromagnetisk støj fra en frekvensomformer. Test: sluk frekvensomformeren under udløb — forsvinder toppen, er det elektrisk, ikke mekanisk.

En praktisk regel fra teknisk support: hvis en top i spektret forskydes proportionalt ændrer sig, når du ændrer omdrejningstal — er det en rotationsharmonisk; hvis den forbliver på plads — er det en strukturel resonans eller en ekstern kilde.

Sådan ser det ud på skærmen:

Fase — “hvor det tunge sted peger hen”

Ud over amplitude måler enheden fase — vinklen mellem takometerpulsen (det reflekterende mærke, der passerer laseren) og vibrationsmaksimum. Fasen fortæller HVOR ubalancen sidder. Ud fra ændringen i amplitude og fase efter montering af en prøvevægt beregner enheden masse og vinkel for korrektionsvægten — påvirkningskoefficient-metoden.

Praktiske konsekvenser:

• takomærket må ikke sættes på igen mellem kørsler — fase-“nulpunktet” forskyder sig. Selve takometeret må heller ikke flyttes eller sigtes om;
• Omdrejningstallet skal være det samme i alle kørsler i en serie;
• fasen skal være stabil fra kørsel til kørsel (spredning højst ~10–20°). Hvis fasen vandrer — kan målingen ikke stoles på; led efter en mekanisk årsag eller resonans.

Resonance — balancing’s worst enemy

Enhver struktur (rotor + understøtninger + ramme) har egenfrekvenser. Hvis driftsomdrejningstallet falder sammen med en egenfrekvens, resonans opstår: vibrationen springer op, fasen hopper rundt, enhedens beregninger holder op med at konvergere, og “enheden bliver ved med at bede om mere vægt”.

Tegn på resonans:

• en lille ændring i omdrejningstal ændrer vibrationen flere gange;
• efter montering af den beregnede vægt stiger vibrationen i stedet for at falde;
• amplitude og fase er ustabile under uændrede forhold.

Hvad man skal gøre: afbalancér ved forskelligt omdrejningstal — som regel nedenfor resonansen. Den typiske flishugger-opskrift: grovbalancering ved 600–900 rpm, og derefter flyt til arbejdsomdrejningstallet. Nyere softwareversioner har en RunDown-diagram (udløbskurve) — spind rotoren op, afbryd drevet, og optag udløbet: toppene afslører resonansfrekvenserne, og du vælger balanceringsomdrejningstal mellem dem.

Reelt eksempel: en kundes rotor kunne ikke afbalanceres ved 1600 rpm, men afbalanceredes fint ved 1000 rpm. Årsagen — en resonans nær 1600.

Linearitet, og hvorfor du monterer halvdelen af massen

Enhedens beregning forudsætter, at systemet er lineær: dobbelt vægt — dobbelt respons. På stive maskiner med et godt fundament er det tæt på sandheden. Men en flishugger på en traktor, en maskine på bløde understøtninger eller en konstruktion med slør og revner opfører sig ulineært: responsen på en vægt er ofte ikke proportional.

Deraf den praksisbeviste regel: monter 1/2 (på dårlige maskiner 1/3) af den beregnede masse og tag en kontrolkørsel. Enheden finjusterer derefter resten. Det er hurtigere end at svejse en stor vægt om, som “overskød” målet.

Statisk og dynamisk ubalance

Statisk — det tunge sted er på den ene side af rotoren. En stoppet rotor på frie understøtninger vil selv rulle med den tunge side nedad. Korrigeres med én enkelt vægt i ét plan.

Dynamisk — tunge punkter i hver sin ende og på hver sin side af rotoren. Rotoren vibrerer ikke bare, den “vipper”, mens den drejer. Der kræves vægte i to planer. Det kan ikke konstateres statisk: drejes rotoren 90° ser de to vægte ud til at udligne hinanden, men i bevægelse trækker hvert tungt punkt sin egen vej.

Et plan eller to?

• Et plan — smalle rotorer (skiver, remskiver, smalle løbehjul). ISO 21940-11-tommelfingerregel: hvis rotorbredden er mindre end halvdelen af diameteren (forhold ~1:2; i praksis anbefaler support 1:3) — er ét plan nok.
• To fly — lange rotorer (flishuggertromler, aksler, mejetærskerrotorer, ventilatorer ved 3000 rpm og derover). Ubalance i rotorens to ender påvirker hinanden gensidigt, så enheden måler to kanaler samtidigt (sensorerne X1 og X2) og beregner begge vægte på én gang.

G-afbalanceringskvalitetsklasser (ISO 1940 / ISO 21940-11)

Residual ubalance angives i g·mm efter G-klasser:

Jo højere omdrejningstal og jo mindre rotor — jo strammere klasse. Balanset-softwaren har en toleranceberegner: indtast rotormasse, omdrejningstal og G-klasse — den returnerer den tilladte restubalance i g·mm pr. plan. Eksempel fra virkeligheden: en 80 kg rotor ved 3000 rpm, G6.3 → tolerance ≈ 802 g·mm pr. plan.

Bland ikke de to vurderingssystemer sammen:

• mm/s (vibrationshastighed) — vurdering af den monterede maskine på stedet, iht. ISO 10816/20816;
• g·mm (restubalance) — vurdering af selve rotoren, iht. ISO 1940/21940. Afbalanceringsmaskiner arbejder i g·mm; feltafbalancering ser normalt på mm/s.

Mini-ordliste